CNC snijden - de processen

In de hedendaagse techniek is het CNC snijden niet meer weg te denken. Groot voordeel is dat de machine geheel vooraf geprogrammeerd kan worden en daarna eenmaal gestart zonder tussenkomst van de persoon die het snijproces kan uitvoeren.

CNC staat voor Computer Numerical Control. Dit is de computergestuurde regeling van de machines die het snijden uitvoert. Het snijden in de metaalsector kan door middel van verschillende processen worden uitgevoerd:

Autogeen
Plasma
Waterjet
Laser

Elk van deze processen hebben zo hun eigen voor- en nadelen om het snijden uit te voeren.

CNC Autogeen snijden

Het autogeen snijden is het oudste snijproces in de metaalsector. Autogeen wordt hoofdzakelijk gebruikt bij het snijden van staal met een grotere wanddikte, diktes tot 300mm zijn hierbij geen uitzondering. Het proces bestaat uit een aantal fases om tot een snede te komen. Het is gebruikelijk om bij het CNC autogeen snijden op de metalen plaat te starten en niet aan de zijkant. Er zijn diverse fases om de snede te realiseren. Zo is er een 1e fase van opwarmen van het materiaal, een 2e fase om in het materiaal te piercen en een 3e fase waarin het materiaal daadwerkelijk wordt gesneden. De snede die met autogeen gemaakt wordt kan bij juiste instelling volledig haaks zijn en van zeer hoge kwaliteit.

Bij autogeen snijden maakt men gebruik van zuurstof en een brandbaar gas. Veelvoorkomende gebruikte brandbare gassen zijn propaan, propyleen en acetyleen. Het brandbare gas en de zuurstof worden in de brander gemengd. Door een overschot aan zuurstof reageert deze met het metaal en wordt de slak weggeblazen uit de opening, waardoor de snede ontstaat. Door de reactie en continu toevoer van de warmte kan de plaatselijke temperatuur van het metaal, tijdens toortsbewegingen, op ongeveer 1050°C gehouden worden. Autogeen snijden kan alleen worden gebruikt voor ongelegeerd en laag gelegeerd staal (toegestane hoeveelheden zijn: koolstof - tot 1,5%, chroom - tot 2%, silicium - tot 4%).

Het gebruikte type gas hangt af van meerdere factoren. Zo is acetyleen meer geschikt voor dunnere plaat waar veel piercings nodig zijn. Propaan is beter inzetbaar bij grotere wanddiktes omdat de oppervlakte minder verhit wordt en dus geen gesmolten randen oplevert. Qua temperatuur bereikt acetyleen ongeveer 3000°C en propaan 2000°C.

CNC plasmasnijden

Plasma is een geïoniseerd gas, waardoor deze elektrisch geleidend is. De plasmaboog wordt middels een inverter met een DC stroombron tot stand gebracht, waarbij de boog tussen de negatieve kathode en het werkstuk brand. Het plasma bereikt een temperatuur van ongeveer 30.000°C. Door versnelling van de gassen in de toorts kan het plasmagas met hoge snelheid op het werkstuk worden geblazen. Deze gasstroom wordt extra gefocusseerd door een tweede gasstroom die een spiraalvormige beweging krijgt.

Door de hoge intensiteit ontstaat er vloeibaar metaal dat direct wordt weggeblazen door de gasstroom, waardoor de snijsnede ontstaat.Als plasmagas zijn meerdere gassen mogelijk. Zo wordt er voor koolstofstaal vaak gesneden met perslucht of zuivere zuurstof. Voor RVS wordt vaak gebruik gemaakt van stikstof of een mengsel van argon/waterstof.

Bij het plasmasnijden ontstaat altijd een kleine hoek in de snijsnede door afbuiging van de elektrische boog. Middels High Definition plasmatechnologie in de toorts en stroombron kan deze hoekafwijking tot een minimum worden beperkt. Ook zal de afwerking van de snede in zijn algemeenheid van een hoge kwaliteit zijn met dit type stroombronnen.

Ten opzichte van het autogeen snijproces zijn de snij-snelheden met plasmasnijden opmerkelijk hoger. Ook is de piercingstijd van plasma opmerkelijk korter dan de benodigde tijd met het autogene proces. De stroomregeling bij plasma is uiterst precies af te regelen waardoor het mogelijk is om enkel een markering in de plaat aan te brengen of een puntmarkering. Om de warmte-inbreng bij het snijden middels plasma nog verder te reduceren is het zelfs mogelijk om de te snijden plaat onder water te snijden. Grote voordelen hierbij zijn: geringe geluidshinder, minder warmte-inbreng in het materiaal en geen rookvorming in de omgeving.

CNC waterstraalsnijden

Waterstraalsnijden is een veelzijdig proces waarbij de meest uiteenlopende materialen gesneden kunnen worden, zoals metaal, hout, glas, et cetera. Groot voordeel van dit proces is dat het een koud proces is en de warmte dus geen invloed heeft op het materiaal.

Het snijden gebeurt bij zachte materialen uitsluitend middels water. Voor harde materialen wordt er een abrasief aan het water toegevoegd. Door het water met toegevoegd abrasief onder hoge druk (tot wel 6.000 bar), op het materiaal te spuiten, ontstaat er een snede. Dit proces is zeer nauwkeurig. Het is echter ook een zeer traag proces. Om het proces te versnellen kan een grotere hoeveelheid abrasief toegevoegd worden aan het water. Het gebruikte abrasief is slechts eenmalig bruikbaar. Zo-doende is het noodzakelijk om een continue reiniging en afvoer van het abrasief uit de waterbak te hebben.

Omdat het proces met een waterjet dermate langzaam gaat zijn er mogelijkheden om een CNC waterjet optioneel uit te rusten met een plasma installatie. Hiermee ontstaat het grote voordeel dat delen waarbij de nauwkeurigheid minder kritisch is, er met plasma zeer snel gesneden kan worden en delen die zeer kritisch zijn middels het waterjet proces. Bij het snijden met een waterjet ontstaat ook een minimale schuine hoek ten opzichte van het plaatoppervlak. Met een 3D-snijkop is het mogelijk om hier softwarematig een correctie op uit te voeren zodat de snede aan de kant van het werkstuk te allen tijde volledig recht is.

CNC lasersnijden

Laser is een afkorting dat staat voor: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation. Lasersnijden is een proces dat vooral veel wordt toegepast bij een dunwan-dige plaat. Groot voordeel van dit proces is de extreme nauwkeurigheid en de snijsnelheid op een dunne plaat. Ook bij grotere wanddiktes kan laser worden toegepast.

Tot ongeveer 25mm is hierbij vaak voorkomend. Hiervoor zijn echter wel zwaardere stroombronnen benodigd waarbij de kracht van de laser tot 6kW geen uitzondering is.

Laser is een complexe technologie die zich kenmerkt mid-dels een krachtige licht en energiebundel waarmee materialen tot het smeltpunt gebracht kunnen worden. Om met de laserstraal te kunnen snijden, moet die worden gefocusseerd tot een lichtcirkel waarvan de diameter slechts fracties van een millimeter bedraagt. Hierdoor wordt de intensiteit van de straal zo groot, dat door smelten en verdampen van het materiaal zeer smalle en nauwkeurige gleuven kunnen worden gemaakt. Met de scherpe laserstraal kan men een groot aantal metalen en niet-metalen zoals kunststoffen, glas, hout en textiel snijden. Lasersnijden van metaal kan met een vermogen vanaf 100W. Voor het snijden van niet-metalen is 12W al voldoende.

In de huidige markt worden twee soorten CNC lasers vaak gebruikt. Een CO2 laser en een fiberlaser. Hierbij is de fiberlaser een latere ontwikkeling en zeker voor een dunne plaat veelgebruikt. De hoeveelheid verlies aan kracht bij de laserstraal is hier een stuk lager dan bij een CO2 laser. Een CO2 laser daarentegen kan weer betere resultaten geven bij grotere wanddiktes.De snijsnelheid die bij het lasersnijden behaald kan worden is afhankelijk van een aantal variabelen, zoals het materiaal, de dikte, het type laser en het vermogen. De snelheid varieert ruwweg tussen de 0,5 (bij staal) en 12 (bij kunststof) meter per minuut.

Om een snede te verkrijgen is het bij dit proces ook van belang om het gesmolten en verdampte materiaal weg te blazen. Door dit met een edel gas te doen blijven de snijkanten ook vrij van oxidatie. Veel gebruikte gassen hiervoor zijn argon of stikstof.

Meer informatie

Wil je meer weten over de mogelijkheden van een CNC snijtafel bij jou in de praktijk of over de producten? Neem dan contact op met één van onze productspecialisten, via telefoonnummer 088-6641777