Met CNC-plasmasnijden kunnen snel onderdelen worden vervaardigd uit geleidende materialen, zoals constructiestaal, roestvrij staal of aluminium. Het eindresultaat wordt echter niet alleen bepaald door de plasmabron, de snijsnelheid en de kwaliteit van de gassen. Even belangrijk is de juiste afstand tussen de brander en de plaat.
Met CNC-plasmasnijden kunnen snel onderdelen worden vervaardigd uit elektrisch geleidende materialen, zoals constructiestaal, roestvrij staal of aluminium. Het eindresultaat wordt echter niet alleen bepaald door de plasmabron, de snijsnelheid en de kwaliteit van de gassen. Even belangrijk is de juiste afstand tussen de brander en de plaat.
Het THC-systeem (Torch Height Control), oftewel het automatische branderhoogteregelingssysteem, zorgt ervoor dat deze afstand tijdens het snijden wordt gehandhaafd. Een goed geconfigureerd systeem helpt de invloed van golfvorming in de plaat te beperken, de snijomstandigheden te stabiliseren en het risico op voortijdige slijtage van slijtdelen te verminderen.
Wat is THC in een CNC-plasmasnijmachine?
THC is een besturingssysteem voor de Z-as dat tijdens het snijden automatisch de hoogte van de brander boven het materiaal corrigeert. In veel systemen maakt de besturing gebruik van het verband tussen de boogspanning en de lengte van de plasmaboog. Wanneer de werkelijke afstand tussen de brander en de plaat verandert, verandert ook de boogspanning, en kan het systeem de brander dienovereenkomstig omhoog of omlaag brengen.
Dit betekent niet dat elk THC-systeem op dezelfde manier werkt. De meetmethode, correctiealgoritmen, reactie op hoeken, doorbraakbeheer en veiligheidsfuncties zijn afhankelijk van de CNC-besturing, de plasmabron, de brander en de configuratie van de machine. De parameters moeten altijd worden gecontroleerd in de snijtabellen en de documentatie van het specifieke systeem.
De belangrijkste taak van THC is het handhaven van de snijhoogte binnen de door de technologie vereiste grenzen. Dit helpt bij het behouden van de juiste booggeometrie, de stabiliteit van het proces en de herhaalbaarheid van de werkstukken over het gehele plaatoppervlak.
THC en IHS – twee verschillende fasen van hoogteregeling
In de praktijk worden de begrippen THC en materiaaloppervlakdetectie vaak door elkaar gehaald, maar het zijn afzonderlijke functies. THC is in de eerste plaats verantwoordelijk voor de hoogtecorrectie tijdens het snijden. Het bepalen van de positie van het plaatoppervlak vóór het begin van het doorsnijden gebeurt meestal door IHS, oftewel Initial Height Sensing.
IHS kan bijvoorbeeld werken via een contactsensor, een mechanische sensor of een andere door de fabrikant voorgeschreven meetmethode. Nadat het oppervlak is gedetecteerd, stelt de besturing een referentiepunt vast, brengt de brander naar de doorbraakhoogte en schakelt na het uitvoeren van de doorbraak over naar de hoogte van de eigenlijke snede. Pas dan kan de THC-regeling de lopende afstandscorrectie overnemen.
Het is belangrijk om deze fasen van elkaar te scheiden. De doorbraakhoogte, de snijhoogte en de doorloophoogte zijn niet dezelfde parameter. Elk van deze moet worden afgestemd volgens de technologische tabel voor het materiaal, de dikte ervan, de stroomsterkte, het type gas en de verbruiksonderdelen.
Waarom beïnvloedt de hoogte van de brander de snijkwaliteit?
De afstand tussen de brander en het materiaal beïnvloedt de concentratie van de boog, de breedte van de snijspleet, de hoek van de snijrand, de hoeveelheid slak of bramen en de kwaliteit van de gaten. De hoogte van de brander heeft ook invloed op de levensduur van het mondstuk, de elektrode en de beschermkap, vooral bij het doorbranden en bij het werken op oneffen platen.
Met de juiste parameters kunt u het volgende bereiken:
- een meer reproduceerbare breedte van de snijspleet;
- een zuiverdere snijrand en minder slak;
- een betere controle over de schuine kant;
- nauwkeurigere afmetingen van het werkstuk na compensatie van de snijspleet;
- een kleiner risico op contact tussen de brander en het materiaal;
- een beter voorspelbare slijtage van de verbruiksonderdelen.
THC alleen is geen vervanging voor de juiste snijsnelheid, de juiste intensiteit, goede verbruiksmaterialen, een goed functionerend gassysteem of een stevige tafelconstructie. Het is slechts één onderdeel van het gehele technologische proces.
Wat gebeurt er als de brander te hoog is ingesteld?
Wanneer de afstand tussen de brander en het materiaal te groot is, wordt de boog minder geconcentreerd. Dit kan de energieoverdracht naar de snijzone verslechteren en de geometrie van de spleet veranderen.
Typische gevolgen van een te hoog geplaatste brander zijn:
- een grotere positieve randafschuining;
- een bredere snijspleet;
- slechtere maatnauwkeurigheid van de werkstukken;
- verslechtering van de kwaliteit van kleine gaten;
- groter risico op onder snijden bij een onjuist gekozen snelheid;
- meer nabewerking na het snijden.
Houd er rekening mee dat soortgelijke symptomen ook het gevolg kunnen zijn van een versleten spuitmond, ongeschikt gas, een te lage snelheid of een verkeerd gekozen gasdebiet. Bij de diagnose moet altijd rekening worden gehouden met alle parameters.
Wat gebeurt er als de brander te laag is ingesteld?
Een te kleine afstand vergroot het risico dat de brander in contact komt met het materiaal, vonken of vervormd plaatstaal. Bij het doorbranden is het risico bijzonder groot, omdat er in de snijzone gesmolten metaal en hevige vonken ontstaan.
Dit kan leiden tot:
- versnelde slijtage van de spuitmond, de elektrode en de beschermkap;
- schade aan de brander door botsingen;
- een onstabiele boog;
- aangebrand materiaal en meer bramen;
- stilstand door het vervangen van slijtdelen;
- beschadiging van het werkstuk of onderbreking van het proces.
De hoogte moet worden ingesteld volgens de aanbevelingen van de fabrikant van de plasmabron en de set slijtdelen. Bij een wijziging van het materiaal, de dikte, de snelheid of de stroomsterkte kan het nodig zijn de instellingen aan te passen.
Hoe werkt het THC-systeem stap voor stap?
- Oppervlakterekening: het IHS-systeem bepaalt de positie van de plaat en het referentiepunt voor de Z-as.
- Instellen van de doorbraakhoogte: de brander stijgt tot een hoogte die veilig is voor het ontbranden van de boog en het beperken van de invloed van spatten.
- Het materiaal doorboren: na het verstrijken van de ingestelde doorboringstijd gaat de besturing over naar de volgende stap van het programma.
- Overgang naar de snijhoogte: de brander stelt zich in op de hoogte die nodig is voor een stabiele boogvoering.
- Regeling tijdens het snijden: THC analyseert het signaal, meestal de boogspanning, en voert correcties op de Z-as door volgens de systeeminstellingen.
- Doorrijhoogte en volgende doorbraak: de brander stijgt naar de doorrijhoogte om het risico te beperken dat hij blijft haken aan het werkstuk of aan uitgesneden elementen.
De exacte volgorde kan per systeem verschillen. Daarom moeten parameters zoals doorbraakhoogte, doorbraakvertraging, snijhoogte, boogspanning, THC-vertraging en doorrijhoogte uit de juiste technologische gegevens worden overgenomen.
Gaten, hoeken en doorboren gaten – wanneer vereist THC speciale aandacht?
THC is zeer nuttig bij golvende plaatwerkoppervlakken, maar op bepaalde delen van het traject kan de reactie ervan het resultaat verslechteren. Dit geldt met name voor kleine gaten, scherpe hoeken, korte bochten en gebieden waar de machine vaart mindert.
Wanneer de bewegingssnelheid afneemt, veranderen de bochtomstandigheden en kan de besturing de spanningsverandering ten onrechte interpreteren als een hoogteverandering. Afhankelijk van het systeem worden dan functies toegepast zoals THC-vergrendeling, hoekvergrendeling, de anti-dive-functie of het tijdelijk bevriezen van de Z-as. Het gebruik hiervan moet in overeenstemming zijn met de mogelijkheden van de besturingseenheid en de aanbevelingen van de fabrikant.
Het doorboren is een afzonderlijke fase van het proces. Meestal wordt dit op een grotere hoogte uitgevoerd dan de eigenlijke snede, om de invloed van gesmolten metaal op de slijtdelen te beperken. Na het doorprikken gaat de brander naar de snijhoogte en begint pas dan met de regeling die eigen is aan de contour.
De invloed van THC op de kwaliteit en kosten van het snijden
Een goed geconfigureerd hoogtebesturingssysteem kan het aantal onderdelen dat moet worden gecorrigeerd beperken en de herhaalbaarheid van de productie verbeteren. De voordelen zijn vooral merkbaar bij grotere platen, dunne platen die gevoelig zijn voor golving, serieproductie en onderdelen met veeleisende contouren.
THC kan bijdragen aan:
- minder slijtage van verbruiksonderdelen door het beperken van onjuiste afstanden en botsingen;
- minder extra slijp- of ontbraamwerk;
- een stabielere kwaliteit bij wisselende plaatposities;
- een betere benutting van de tijd van de operator;
- minder ongeplande stilstand.
Het daadwerkelijke economische effect hangt af van het soort productie, de kwaliteit van de instellingen, de mechanische staat van de machine, de snijparameters en de onderhoudsdiscipline. THC garandeert niet automatisch een perfecte snijrand, maar helpt wel de omstandigheden te handhaven die daarvoor nodig zijn.
Hoe kiest en stelt u het THC-systeem in?
Bij de keuze van het systeem moet rekening worden gehouden met de plasmabron, de machinebrander, de CNC-besturing, de Z-asaandrijving, het type werktafel en het beoogde materiaalbereik. De beste resultaten worden behaald met een complete oplossing waarin alle onderdelen compatibel zijn en zijn geconfigureerd op basis van de technologische gegevens van de fabrikant.
Controleer vóór de inbedrijfstelling:
- of het systeem de juiste IHS-methode heeft voor de gebruikte platen;
- of de plasmabron het juiste boogspanningssignaal aan de CNC levert;
- of de Z-asaandrijving soepel reageert en zonder overmatige speling;
- of de instellingen voor hoogte, snelheid en stroomsterkte afkomstig zijn uit de actuele snijtabellen;
- of de slijtdelen geschikt zijn voor het betreffende proces en niet versleten zijn;
- of het CAM-programma rekening houdt met doorboringen, doorritten, hoeken en kleine gaten;
- of de operators beschikken over een kwaliteitscontroleprocedure voor het eerste werkstuk.
Snijden zonder hoogtecontrole en met THC – vergelijking
| Gebied | Zonder actieve hoogtecorrectie | Met correct ingestelde THC |
|---|---|---|
| Golvingen in de plaat | De brander kan een constante Z-aspositie handhaven ondanks veranderingen in het materiaalniveau | Het systeem kan de hoogte tijdens het snijden aanpassen op basis van het boogsignaal |
| Herhaalbaarheid van de randen | Hangt meer af van de vlakheid van het materiaal en handmatige aanpassingen | Kan stabieler zijn bij de juiste procesparameters |
| Slijtage van onderdelen | Hoger risico op werken buiten de juiste afstand | Kan voorspelbaarder zijn bij het beperken van botsingen en verkeerde hoogte |
| Kleine openingen en hoeken | Vereisen het juiste programma en de juiste bewegingsinstellingen | Vereisen het juiste programma en eventueel een THC-vergrendeling, afhankelijk van het systeem |
De meest voorkomende symptomen van een verkeerd ingestelde branderhoogte
Als de snijkwaliteit varieert tussen werkstukken of verslechtert op verschillende plaatsen op de plaat, is het de moeite waard om niet alleen de branderhoogte te controleren, maar ook het gehele proces.
- grote hoeveelheid slakken of bramen;
- een ongelijkmatige of wisselende schuine rand;
- een te brede of onregelmatige snijspleet;
- problemen met het doorbranden;
- snelle slijtage van de spuitmonden en elektroden;
- stoten van de brander tegen de plaat of de uitgesneden onderdelen;
- golvingen op de Z-as of overmatige bewegingen van de brander in de hoeken.
Controleer, voordat u de THC-parameters wijzigt, de toestand van de slijtageonderdelen, de massa en de leidingen, de druk en de kwaliteit van het gas, de snijsnelheid, de CAM-instellingen, de mechanische toestand van de tafel en de vlakheid van het materiaal. Onderhoudswerkzaamheden aan elektrische systemen en de plasmabron moeten worden uitgevoerd door bevoegde personen volgens de instructies van de fabrikant.
FAQ – veelgestelde vragen
Is THC nodig bij elke CNC-plasmasnijmachine?
Niet elke eenvoudige toepassing vereist geavanceerde hoogteregeling, maar bij serieproductie, grotere platen, dunne plaat en de eis van herhaalbare kwaliteit is THC een zeer waardevol onderdeel van de werkplek.
Detecteert THC zelf het oppervlak van de plaat?
Meestal gebeurt het detecteren van het plaatoppervlak in een aparte IHS-stap. THC is vooral verantwoordelijk voor de hoogteregeling tijdens het snijden. De specifieke opzet hangt af van het gebruikte systeem.
Verbetert THC de kwaliteit van kleine gaten?
Het kan helpen om de juiste hoogte op rechte stukken te handhaven, maar bij kleine gaten en korte bogen kan het nodig zijn de reactie van de THC te beperken of tijdelijk uit te schakelen. Ook de snelheid, de snijhoogte, de kwaliteit van de onderdelen en de CAM-strategie zijn van cruciaal belang.
Waarom gaat de snijbrander in hoeken omhoog of omlaag?
In een hoek vertraagt de machine meestal, waardoor de boogspanning kan veranderen. Als de THC deze verandering interpreteert als een hoogteverschil, kan hij de Z-as onnodig corrigeren. Hoekvergrendeling of anti-dive-functies kunnen hierbij helpen, mits deze beschikbaar zijn in de betreffende besturing.
Samenvatting
THC is een van de belangrijkste systemen van een CNC-plasmasnijmachine, omdat het helpt de juiste hoogte van de brander boven het materiaal tijdens het snijden te handhaven. In combinatie met een correcte IHS, actuele snijtabellen, goed werkende verbruiksonderdelen en een goed voorbereid CAM-programma draagt het bij aan de stabiliteit van het proces en de kwaliteit van de snijranden.
De beste resultaten worden behaald door de hoogteregeling te beschouwen als onderdeel van het totale proces: van de vlakheid van het materiaal en de instelling van de doorbraak, via de snijsnelheid, tot de strategie voor hoeken en gaten. Een op deze manier geconfigureerde CNC-plasmasnijmachine kan correcties, slijtage van onderdelen en het risico op ongeplande stilstand beperken.
