Hochgeschwindigkeits-Laserschneidmaschine verwendet neue CNC-Techniken zur Steigerung der Produktivität

14. Oktober 2020 — Der CNC-Spezialist NUM unterstützt Grupo Plasma Automation - einem der führenden Hersteller von Fertigungsanlagen in Lateinamerika - bei der Entwicklung einer innovativen Hochgeschwindigkeits-Laserschneidmaschine, die eine adaptive Echtzeit-Höhensteuerung verwendet, um die Produktivität zu steigern.

Grupo Plasma Automation umfasst acht Unternehmen, die sich auf die Entwicklung und Herstellung von Fertigungsautomation spezialisiert haben. Die Gruppe produziert eine breite Palette von Plasma-, Laser- und Wasserstrahlschneidmaschinen. Die 1991 gegründete GPA ist im Laufe der Jahre stetig gewachsen und hat sich einen grossen und renommierten Kundenstamm aufgebaut; allein in Mexiko hat sie mehr als 700 Schneidsysteme bei Unternehmen installiert und ist heute sowohl auf dem nationalen als auch auf dem internationalen Markt tätig.

Das Ziel von GPAs neuester CNC-Laserschneidmaschine ist es Blechverarbeitern eine ultra-flexible Präzisionsschneidlösung zu bieten. Die als SPEED CUT bezeichnete Maschine ist in der Lage, eine Vielzahl von Metallen mit unterschiedlichen Dichten zu schneiden, darunter verzinktes Eisen, Aluminium, Messing, Edelstahl und Kohlenstoffstahl. Sie verfügt über einen Arbeitsbereich von 1,5 x 3 Metern und eine maximale Schneidgeschwindigkeit von 120 Metern pro Minute bei einer Positioniergenauigkeit von 40 Mikrometern. Das System bietet auch bei hohen Geschwindigkeiten einen extrem ruhigen Lauf.

Zur Maximierung von Leistung und Zuverlässigkeit basiert die neue Schneidmaschine von GPA vollständig auf branchenführender Laser- und Steuerungstechnologie. Die Laserquelle ist ein 2 kW IPG Photonics Festkörper-Ytterbium-Fasersystem mit einer Wellenlänge von 1,07 Mikrometern, und als Schneidkopf kommt ein Precitec LightCutter 2.0 zum Einsatz. Dieser spezielle Schneidkopf ist für seine dynamischen Leistungsmerkmale bekannt - er verfügt über eine automatische, motorbetriebene Justierung der axialen Fokusposition, kann Beschleunigungsraten von bis zu 3 g bewältigen und deckt einen grossen Fokuspositionsbereich von 23 mm ab.

Sämtliche Funktionen zur Positionierung des Schneidkopfes an der Maschine werden von einem CNC-System NUM Flexium+ 8 gesteuert. Omar Sandoval, Eigentümer und CEO von GPA, erklärte: „Wir haben uns für eine Partnerschaft mit NUM vor allem wegen der offenen Architektur der CNC-Plattform und der Bereitschaft von NUM zur aktiven Teilnahme an gemeinsamen Entwicklungsprojekten wie diesem entschieden.“

Alle vier Maschinenachsen werden von drehmomentstarken NUM BPX-Servomotoren betrieben, die von digitalen NUMDrive X-Servoantrieben gesteuert werden; die Y1- und Y2-Portalachsen sind mit leistungsstarken 9,8 Nm Motoren ausgestattet, während die X- und Z-Achsen mit kleineren 2,7 Nm bzw. 1,4 Nm Motoren ausgestattet sind. Die Inbetriebnahmesoftware Flexium Tools von NUM ermöglicht die Optimierung der Y1/Y2-Achsen, während die Synchronisation aktiv ist, was ein sehr effizientes Mittel zur Maximierung von Leistung und Präzision darstellt.

Die Z-Achse steuert die vertikale Höhe des Laserschneidkopfes über dem zu schneidenden Blech. Durch die Nutzung der einzigartigen Echtzeitoperatoren (EO) des NUM Flexium-Systems, welche es ermöglichen ereignisgesteuerte Maschinenzyklen in den Echtzeit-CNC-Kernel zu integrieren, profitiert der Benutzer der Speed-Cut-Maschine von einem automatischen, dynamischen Höhensteuerungssystem, das extrem hohe Schneidgeschwindigkeiten ermöglicht. Das System wertet die Daten des Schneidkopfhöhensensors der Maschine aus und verwendet sie, um sehr schnell die PID-Regelkreisparameter (proportional-integral-derivativ) im Servo der Z-Achse anzupassen. Der Höhensensor wird auch im Rahmen der automatischen Werkstückerkennung eingesetzt um die Abmessungen, den Nullpunkt und den Winkelversatz des Werkstücks zu bestimmen, was die Bedienung der Maschine weiter vereinfacht.

Steven Schilling, Geschäftsführer der NUM Corporation in Naperville, Illinois, betont: „Wir sind sehr erfreut, bei der Entwicklung dieser neuen Maschine mit GPA zusammenarbeiten zu dürfen. Zusätzlich zu den adaptiven Echtzeit-Höhensteuerungs- und Werkstückerkennungssystemen bietet die kundenspezifische Version der NUMcut-Software, die wir zur Verfügung stellen, eine Bibliothek mit Materialschnittbedingungen für den Anwender. Sie wird von GPA mit den optimalen Laserleistungsstufen, Schneidgeschwindigkeiten usw. in Abhängigkeit von Materialtyp und -dicke vorinstalliert. Die Bereitstellung dieser Bibliothek erhöht die Produktivität und Schneidgenauigkeit der Maschine weiter.“

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