Übersicht der Schneidverfahren

Es gibt drei Oberkategorien von Industrie-Schneidverfahren: thermisches, abtragendes und mechanisches Schneiden.

Thermisches Schneiden

Bei thermischen Verfahren wird Hitze zum Schneiden oder Schmelzen von Material eingesetzt. Beispiele hierfür sind das autogene Brennschneiden, das Plasma- und das Laserschneiden.

Die Funktionsweise dieser Verfahren möchten wir hier kurz erläutern:

  • Autogen erzeugt eine chemische Reaktion zwischen dem Sauerstoff und dem Stahl, der so heiß wird (etwa 1.800 °F), dass das Metall weich wird und schmilzt.
Autogen
  • Plasma setzt ein hocherhitztes ionisiertes Gas ein, um einen sehr heißen Lichtbogen mit hoher Energiedichte zu erzeugen, der jedes leitfähige Metall schneiden kann.
Plasma
  • Laser ist ein Verfahren, bei dem ein fokussierter Hochleistungslaserstrahl eingesetzt wird, der das Material aufheizt und zum Schmelzen bringt; das geschmolzene Material wird währenddessen durch ausgestoßenes Gas weggeblasen.
Laser

Abtragendes Schneiden

Beim abtragenden Schneidverfahren werden Luft, Wasser oder andere natürliche Mittel eingesetzt, um Material abzutragen. Das Wasserstrahlschneiden fällt unter diese Kategorie.

  • Wasserstrahlschneiden ist ein Schneidverfahren, bei dem Wasser mit Hochdruck durch eine sehr kleine Öffnung geschossen wird, sodass ein Hochgeschwindigkeits-Wasserstrahl entsteht. Wird ausschließlich Wasser verwendet, dann trägt dieser Hochgeschwindigkeits-Wasserstrahl das zu schneidende Material ab. Beim Schleifmittel-Wasserstrahlschneiden beschleunigt der Hochgeschwindigkeits-Wasserstrahl ein Schleifmittel (gewöhnlich Granat), das hinter der Öffnung beigegeben wird; diese beschleunigte Wasser-Schleifmittel-Mischung trägt das zu schneidende Material ab. Das Schleifmittel-Wasserstrahlschneiden wird bei härteren Materialien wie Metall und Stein eingesetzt.
Wasserstrahlschneiden

Mechanisches Schneiden

Mechanische WerkzeugeBei diesem Verfahren wird physikalische Kraft eingesetzt, um ein Objekt zu schneiden. Beispiele für dieses Schneidtechnologie sind das Sägen, Zerschneiden und Bohren.

  • Mechanische Werkzeuge bringen den Schneidmechanismus, z. B. eine Schneide, in direkten Kontakt mit dem zu schneidenden Objekt.

Einige dieser Schneidverfahren können sowohl manuell als auch automatisiert sein:

Manuelles Schneiden mit tragbaren Geräten

Der Brenner oder Schneidkopf wird in diesem Modus manuell gesteuert.  Der Bediener kann bereits nach einer kurzen Anweisung einfach mit dem Schneiden loslegen.

Manuelles Schneiden mit tragbaren Geräten

Automatisiertes Schneiden

Beim automatisierten Schneiden kommen Software, Elektronik und weitere programmierbare Medien zur Steuerung des Schneidvorgangs zum Einsatz. Das zu schneidende Objekt kann nahezu alles sein: ein Metallteil, ein Stück Schaum, eine Arbeitsfläche aus Stein oder ein Rohr. Typische Beispiele für automatisierte Schneidanlagen umfassen CNC-Schneidtische, Rohrschneider und Industrie-Roboter.

 

Automatisiertes Schneiden

 

Anlagenkomponenten

  • Auch wenn Verfahren des Roboterschneidens immer beliebter werden, bleibt die am häufigsten eingesetzte Technologie beim automatisierten Schneiden der X-Y-Schneidtisch. Diese Tische werden, zusammen mit einer computergestützten Werkzeuganlagensteuerung (CNC), gewöhnlich in Industrieanwendungen zum Schneiden von Materialien wie Stahlplatten, Schaum oder flachem Stein eingesetzt.

    Eine automatisierte Schneidanlage hat verschiedene Komponenten. Wir möchten Ihnen im Folgenden einen Überblick über die wichtigsten Komponenten einer gewöhnlichen Schneidanlage bieten:

    Stromquelle, Schneidwerkzeug und Verschleißteile – Wie der Name bereits sagt, liefert die Stromquelle (unabhängig davon, ob es sich um Plasma-, Laser- oder Wasserstrahlschneiden handelt) den Strom, mit dem die Schneidanlage erst betrieben werden kann. Sie liefert die Energie und Leistung, die erforderlich sind, um das Schneidwerkzeug (z. B. den Brenner oder einen Schneidkopf) zu bewegen. Sie können den Brenner und den Schneidkopf als Arm und Hand Ihrer Anlage betrachten. Sie erledigen das Schneiden. Schließlich haben wir noch die Verschleißteile, d. h. die Komponenten, die sich in Ihrem Schneidwerkzeug befinden und sich mit dem Gebrauch abnutzen, z. B. die Kupferdüse in einem Plasmabrenner oder die Diamantöffnung in einem Wasserstrahlschneidkopf.

    CNC – Die CNC ist die Hauptkommunikationsschnittstelle zwischen dem Bediener und der Anlage. Sie sagt den anderen Komponenten – und sogar dem Bediener –, was getan werden soll.

    Die CNC:

    • Sie konvertiert das Teileprogramm in Befehlssignale, um die Richtung, Geschwindigkeit und die Schneidprozesse der Anlage präzise zu steuern.
    • Sendet und empfängt Signale zur Steuerung des Schneidvorgangs, der Anlagenfunktionen, wie Vorschub, Bewegung der Höhensteuerung und Sicherheitskomponenten.
    • Sie kann zur Online-Programmierung des Teileprogramms verwendet werden, oder ein Offline-Teileprogramm verwenden. CAD/CAM-Software

    Kabel und Verschaltung – Alle Schneidtische haben Leitungen und Kabel, die die CNC mit der Stromquelle und anderen Anlagenkomponenten verbinden.

    Antriebsmotoren und Zahnstangenantrieb – Für die Auf- und Abwärtsbewegung des Schneidwerkzeugs sowie die Bewegung um den Tisch ist der Einsatz von Antriebsverstärkern, Motoren und eines Zahnstangenantriebs erforderlich, der die Befehle der CNC in physikalische Bewegung umwandelt.

    Tischgestell und Leisten – Das Tischgestell und die Leisten tragen die Bewegung der Schneidwerkzeuge.

    Höhensteuerung (THC) – Die Brennerhöhensteuerung (torch height control, THC) sorgt dafür, dass das Schneidwerkzeug nicht zu nah am Werkstück oder zu weit entfernt schneidet.

    Die THC:

    • Sie führt eine Anfangshöhenabtastung (initial height sensing, IHS) durch, wobei sie an der letzten Rückzugshöhe beginnt, dann zur Platte herabfährt, um die Plattenposition zu ermitteln und schließlich zur Lochstechhöhe zurückfährt.
    • Reguliert die Höhe des Schneidwerkzeugs während des Schneidvorgangs, um die gewünschte Schnittqualität zu erreichen.
    • Sie verlängert die Standzeit der Verschleißteile, indem sie den Brenner so positioniert, dass er beim Lochstechen nicht durch das geschmolzene Metall beschädigt wird, und sorgt dank der Kollisionserkennung dafür, dass der Schneidvorgang rechtzeitig unterbrochen wird.

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