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CNC Steuerung gleicht Techniknachteile von Trennverfahren aus

| Autor / Redakteur: Marco Münchhof / Reinhold Schäfer

Bei den unterschiedlichen Trennverfahren sind aufgrund der unterschiedlichen Technik Anpassungen an der CNC vorzunehmen. Ganz im Sinne einer mechatronischen Lösung werden dabei die unerwünschten (negativen) Eigenschaften des Prozesses durch eine intelligente Steuerung ausgeglichen.

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Plasmabrenner mit Fasenaggregat. (Bild: Lind)
Plasmabrenner mit Fasenaggregat. (Bild: Lind)

Bei Trennverfahren wie dem Plasmaschneiden, Autogenschneiden, Laserschneiden oder dem Wasserstrahlschneiden sind technisch bedingt häufig individuelle Anpassungen der CNC notwendig. Dies liegt zum einen an den physikalischen Besonderheiten der Trennverfahren, wie dem räumlich stark ausgedehnten Werkzeug, also beispielsweise der Flamme beim Brennschneiden oder dem Plasma beim Plasmaschneiden. Zum anderen liegt dies an dem Wunsch, auch mit diesen Techniken möglichst formgenaue Bauteile mit guter Oberflächengüte der Schnittflächen zu fertigen.

Einige dieser steuerungstechnischen Anpassungen werden im folgenden Beispiel beschrieben. Als technischer Prozess wird dabei das Plasmaschneiden herangezogen – ein thermisches Schmelzschneidverfahren. Die meisten Aspekte sind aber in dieser oder ähnlicher Form auf andere Trennverfahren übertragbar. Ganz im Sinne einer mechatronischen Lösung werden dabei die unerwünschten (negativen) Eigenschaften des Prozesses durch eine intelligente Steuerung ausgeglichen.

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Plasmaschneiden mit eingeschnürtem Lichtbogen

Das Plasmaschneiden nutzt ein dissoziiertes, ionisiertes und somit elektrisch leitendes Gas (Plasma) zum thermischen Trennen von Metallen. Das natürliche Vorbild für dieses technische Verfahren ist der Blitz, bei dem die Gasmoleküle der Luft durch eine elektrostatische Entladung ionisiert werden und den Isolator Luft kurzzeitig in einen elektrischen Leiter verwandeln. Bei den extremen Temperaturen im Plasmastrahl und der freigesetzten Rekombinationswärme schmilzt jedes Metall augenblicklich. Abhängig vom Gas und der Energiezufuhr werden beim Plasmaschneiden Temperaturen von 20.000 K und mehr erreicht.

Zusammen mit einem weiteren physikalisch-technischen Effekt wird aus dem Plasma ein perfektes Schneidwerkzeug. Die Temperatur des Plasmagases erhöht sich bei der Erzeugung des Plasmas sehr stark; es kommt daher zu einer schlagartigen Expansion des Gases. Das Plasmagas wird extrem beschleunigt und treibt die Schmelze aus der Schnittfuge.

Hohe Energiedichte beim Plasmaschneiden ermöglicht schnelles Trennen

Die besondere Verbindung von hoher thermischer und kinetischer Energie ist eine wesentliche Voraussetzung für das Plasmaschneiden. Verglichen mit anderen thermischen Trennverfahren können wegen der hohen Energiedichte höhere Schnittgeschwindigkeiten erzielt werden. Die in vielen Anwendungsfällen vergleichsweise schmale Wärmeeinflusszone und hohen Schnittgeschwindigkeiten bedingen außerdem einen geringen Werkstückverzug.

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