EP1436114A1 - Method and installation for modulated plasma jet cutting at sharp changes of direction, in particular angles - Google Patents

Method and installation for modulated plasma jet cutting at sharp changes of direction, in particular angles

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Publication number
EP1436114A1
EP1436114A1 EP02783199A EP02783199A EP1436114A1 EP 1436114 A1 EP1436114 A1 EP 1436114A1 EP 02783199 A EP02783199 A EP 02783199A EP 02783199 A EP02783199 A EP 02783199A EP 1436114 A1 EP1436114 A1 EP 1436114A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cutting
torch
speed
plasma
workpiece
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP02783199A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Michel Delzenne
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lincoln Electric Co France SA
Original Assignee
La Soudure Autogene Francaise
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by La Soudure Autogene Francaise filed Critical La Soudure Autogene Francaise
Publication of EP1436114A1 publication Critical patent/EP1436114A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K10/00—Welding or cutting by means of a plasma
    • B23K10/006—Control circuits therefor

Definitions

  • the present invention relates to a method and a system for plasma arc cutting of a workpiece with automatic adaptation of the characteristics of the plasma jet by simultaneous and practically real-time corrections of several parameters, in particular in the portions complex cutting path.
  • a plasma cutting system comprising a plasma cutting torch, a generator for supplying electric power to the torch and the workpiece, a machine with motorized axes for moving the torch relative to the part, or vice versa, along two-dimensional or three-dimensional cutting paths, means for programming and managing the movements of the axes of the machine, such as a numerically controlled console (CNC), and means for supplying plasma gas and possibly shielding gas from the plasma torch.
  • CNC numerically controlled console
  • first zone located upstream of said point of sudden change of direction, which must be taken into account to reduce the speed of the axis or axes of movement. concerned in order to reach the change of direction point without exceeding the programmed trajectory profile.
  • This first zone is followed by a second zone, called the acceleration zone, located downstream from the point of sudden change in direction, which must also be taken into account to increase the speed of the movement axis or axes concerned so that, starting from the resulting speed at the end of deceleration at the point of sudden change of direction, the speed of movement of the torch on the initially programmed trajectory is again restored at the end of acceleration.
  • the plasma jet coming from the torch whose characteristics were initially adapted and optimal for the cutting speed initially programmed, then no longer has its characteristics perfectly suited to these new temporary cutting speed conditions, in particular from the point of view of the thermal energy used to locally melt the material and from the point of view of the kinetic energy used to expel the material melted out of the cutting groove.
  • the deterioration in the quality of cut can be characterized by the formation of burrs more or less adherent to the base of the cutting groove and / or by an enlargement of the cutting groove and / or by a loss perpendicularity of the cutting faces and / or by a modification of the angle formed by the cutting face and the plane formed by the workpiece.
  • This is illustrated in particular in Figure 2 attached.
  • document EP-A-1048387 proposes a method for adapting the thermal energy of the plasma jet as a function of the degree of linear advance of the torch and / or of a control parameter proportional to this degree of linear advance, for example the cutting diameter of a circular path.
  • this method is not entirely satisfactory in particular since it does not provide for the adaptation of the kinetic energy of the plasma jet as a function of said degree of linear advance.
  • plasma cutting machines are generally equipped with a motorized Z axis allowing the torch to move, along an axis perpendicular to the plane formed by the part (XY axis), in order to adjust the distance separating the torch from the plane. formed by the part.
  • This distance is kept substantially constant by means of a device permanently measuring the voltage of the plasma arc and comparing it to a preprogrammed value corresponding to the optimal working conditions.
  • a device permanently measuring the voltage of the plasma arc and comparing it to a preprogrammed value corresponding to the optimal working conditions.
  • the motorized Z axis moves the torch apart or closer to the plane formed by the part in order to find a measured voltage value equal to the value reference voltage.
  • the automatic adjustment of this optimal distance as a function of a measurement of the arc voltage loses its effectiveness when the characteristics of the plasma arc are modified, in particular due to a change in cutting speed and / or d a change in the intensity of the cutting current and / or a change in the flow rate and / or the pressure of the plasma gas and possibly of the shielding gas.
  • a change in cutting speed and / or d a change in the intensity of the cutting current and / or a change in the flow rate and / or the pressure of the plasma gas and possibly of the shielding gas.
  • the problem also arises during the plasma cutting of small shapes in metal plates, such as holes of small dimensions and of various shapes, for example round, oblong ... or parts of trajectory comprising fine details, such as curves and rounded small dimensions, for which the CNC will move the torch at a speed lower than the programmed speed, for the same reasons as in the case of cutting angles, namely the respect of the programmed geometry.
  • any trajectory of a radius or comprising a radius of 5 mm will be executed, in this portion, at a maximum speed of 1 m / min (10 x 5/50), which means that, if the process calls for an optimal cutting speed of 3 m / min, there will be cutting faults in this zoned.
  • the problem is then to improve the known methods and devices, that is to say to be able to avoid the formation of the aforementioned defects and maintain the cutting quality substantially constant around the entire periphery of the cut parts.
  • that is to say over the entire cutting trajectory especially when the cutting trajectory is complex, for example when it has acute angles or the like, or when shapes of small dimensions or trajectory parts with fine details must be cut, regardless of the speed variations generated by the machine to negotiate the cutting contours.
  • the invention therefore relates to a plasma cutting process according to a predefined cutting path in a work piece to be cut, using a plasma cutting torch, supplied with a current having an average intensity (Im) and / or effective intensity ( le) and in at least one plasma gas, said torch delivering a plasma jet to make a cutting groove in the workpiece by relative movement of the torch relative to the workpiece to be cut according to the predefined cutting path, said cutting path comprising at least one trajectory portion where the cutting speed is likely to vary, in which an adaptation of the characteristics of the plasma jet is effected at least in said at least one trajectory portion so as to maintain the torch at a substantially constant distance of the part to be cut along substantially the entire cutting path and during the cutting of the part by:
  • the method of the invention may include one or more of the following technical characteristics: - the modulations of thermal energy (ET), of kinetic energy
  • steps (EC) and the plasma arc voltage (U) of steps (a), (b) and (c), respectively, are operated substantially simultaneously (i.e. correlated) and / or practically in real time.
  • the thermal energy is adjusted in step (a) by decreasing the average intensity (Im) or the effective intensity (le) of the cutting current.
  • the kinetic energy (EC) is adjusted in step (b) by reducing the flow rate and / or the pressure of the plasma gas, and possibly protective fluid, in association (in correlation) with the variation of the average intensity (Im) or effective (le) of the cutting current.
  • the modulation of the reference plasma arc voltage (U) of step (c) is effected as a function of the variation in the flow rate and / or the pressure of the protective fluid.
  • the portion of trajectory in which the cutting speed is likely to vary corresponds to a part of said cutting trajectory where the torch must be subjected to a sudden change of direction.
  • the portion of the trajectory corresponds to a part of said cutting trajectory comprising an acute angle to form a pointed profile, that is to say an angle between 1 ° and 160 °, preferably between 5 ° and 120 ° , preferably between 10 ° and 100 ° (the angle is that formed by the cutting path or the bleeding at the change of direction site).
  • the increases in thermal energy (ET), kinetic energy (EC) and plasma arc voltage (U) of steps (a), (b) and (c), respectively, are made approximately at an acceleration zone, located downstream from the site of sudden change of direction, from which the speed of movement of the torch is increased to that, starting from the speed resulting at the end of deceleration at the point of abrupt change of direction, the speed of movement of the torch on the initially programmed trajectory is again restored at the end of acceleration.
  • the acceleration zone and the deceleration zone can have variable lengths depending for example on the cutting speed, the type of angle to be cut, the thickness of the material or its nuance, the type or the composition. of cutting gas used, said lengths possibly ranging from a few millimeters to several centimeters.
  • the invention also relates to an automatic plasma cutting installation of at least one work piece to be cut, implementing:
  • gas supply means for supplying the torch with at least one plasma gas and possibly a protective gas
  • torch displacement means making it possible to ensure relative displacement of the torch relative to the workpiece
  • - cutting path control means making it possible to program and / or memorize at least one desired cutting path
  • torch piloting means cooperating with at least said torch displacement means and said cutting path control means for cutting the part along said predefined cutting path, means for modulating the cutting speed making it possible to ensure an increase, a decrease or a constant maintenance of the instantaneous speed of movement of the torch,
  • means for adapting the characteristics of the jet of. plasma to allow the torch to be kept at a substantially constant distance from the workpiece to be cut along substantially the entire cutting path and during the cutting of the workpiece comprising:
  • kinetic energy modulation means making it possible to modulate the kinetic energy (EC) of the plasma jet as a function of the variations in cutting speed by the means of modulating the cutting speed and / or as a function of adjustment of the average intensity (Im) or the effective intensity (le) of the current by the means of modulating thermal energy, and
  • the invention also relates to a plasma cutting process according to a predefined cutting path in a work piece to be cut, using a plasma cutting torch, supplied with a current having an average intensity ( Im) and / or effective intensity (le) and in at least one plasma gas, said torch delivering a plasma jet to make a cutting groove in the workpiece by relative displacement of the torch relative to the workpiece to be cut according to the predefined cutting path, said cutting path comprising at least the following four successive portions, taken in the following order:
  • the method of the invention according to this other embodiment may include one or more of the following technical characteristics: - the minimum value is between 0 and 0.1 x VS, preferably the minimum value is zero or almost zero. -
  • the second threshold value VS2 and said first threshold value VS1 are such that: 0.8 x VS1 ⁇ VS2 ⁇ 1.2 x VS1, preferably the second threshold value and said first threshold value are approximately equal.
  • the respective lengths of the deceleration portion and the acceleration portion are between 1 mm and 10 cm, preferably between 3 mm and 30 mm.
  • the deceleration portion and the acceleration portion form between them an angle between 1 ° and 160 °, preferably between 5 ° and 120 °.
  • a reduction is made in the thermal energy (ET) supplied to the workpiece by decreasing the average intensity (Im) or effective (le) of the current, when the cutting speed becomes lower than said first threshold value or that the speed difference ( ⁇ v), in a time interval ( ⁇ t), between the programmed speed and the actual speed on the trajectory exceeds a predetermined value.
  • the invention a plasma cutting process using a plasma cutting torch, supplied with a current having an average intensity (Im) and / or effective intensity (le) and at least one plasma gas, said torch delivering a plasma jet to make a cutting groove in the workpiece by relative displacement of the torch relative to the workpiece to be cut according to the predefined cutting path at a preset cutting speed, the displacement and the speed of displacement of said torch being controlled by control means, preferably a numerically controlled console, the prefixed set cutting speed being memorized by said control means, in which:
  • - Cutting is carried out by plasma jet of one or more patterns of small dimensions or complex shapes in said part, during at least part of the total cutting time, at a modulated cutting speed lower than the cutting speed of programmed preset instruction, and simultaneously we adapt the characteristics of the plasma jet during the cutting time of said pattern (s) so as to maintain the torch at a substantially constant distance from the part to be cut by:
  • the pattern or patterns of small dimensions or of complex shapes to be cut constitute recesses within the sheet, at actual cutting speed is kept lower, constant or not, than the preprogrammed set cutting speed, during the complete execution of each obviously, and the parameters of intensity of cutting current (le), pressure of cutting gas (Pc) and reference arc voltage (Uc) used to adjust the nozzle / workpiece height are adapted to the actual cutting speed.
  • the pattern or patterns of small dimensions or of complex shapes to be cut constitute recesses within the sheet, in particular circular holes, oblong or any other complex shape, with axis of symmetry or not, forming an aperture in the sheet, having typically dimensions of the order of a few mm to at most a few cm.
  • FIG. 1 shows the principle of making a cutting path with a plasma cutting torch
  • - Figure 2 shows a close-up view of one of the edges of a cutting groove made with a method according to the prior art
  • - Figure 3 represents the principle of modulation of the proportional type of the thermal energy brought to the part in correlations of the fluctuations of cutting speed which one operates during the implementation of the process of the present invention
  • - Figure 4 is similar to Figure 3 but relates to a modulation of the type by range.
  • Figure 1 schematically shows a plasma cutting torch TC performing a cutting path TRC in a workpiece PT by forming a cutting groove SC having abrupt changes in direction, namely angles which are here of the order of 90 °.
  • Figure 2 shows a close-up view of one of the two edges of a cutting groove produced with a method according to the prior art, showing the defects likely to appear at the level of a sudden change of direction in the trajectory of cutting, that is to say at one of the angles of the cutting groove SC of FIG. 1.
  • the first zone Z1 corresponding to an optimal cutting portion where the programmed cutting speed has been respected and which therefore has no defect.
  • This first zone Z1 precedes a second zone Z2 or deceleration zone where the digital control managing the trajectory, at the approach of the sudden change of direction, has commanded a deceleration of the movement of the axes carrying the plasma cutting torch and allowing its displacement according to the desired trajectory, to bring the latter at a speed substantially zero at the extreme point PE of said sudden change of direction.
  • This zone Z2 conventionally comprises at least two types of defect, namely a widening of the SE groove affecting the straightness of the cut face and burrs B leading to an essential later completion of the cut piece to eliminate them, for example by brushing or other known techniques.
  • the acceleration zone during which the digital control accelerates the speed of the axes to bring the plasma cutting torch from almost zero speed at the point PE to the value of the programmed speed.
  • This zone Z3 generally has at least the same types of fault as Zone Z2, namely a widening of the SE groove and burrs B.
  • the thermal energy supplied to the workpiece is modulated as a function of the cutting speed fluctuations, for example when the cutting speed Vc becomes lower (zone Z2) at the optimal cutting speed initially programmed, or that the difference ⁇ v, in a space of time ⁇ t, between the programmed speed and the actual speed on the path exceeds a predetermined value, the thermal energy communicated to the workpiece is adapted by a decrease in the average or effective intensity of the cutting current.
  • a modulation of the kinetic energy is also exerted pushing the molten metal so as to expel it out of the cutting groove, as a function of the fluctuations in cutting speed and / or in depending on the adaptation of the average or effective intensity of the blow current, for example, when the cutting speed becomes lower than the optimal cutting speed initially programmed (first threshold speed), the kinetic energy is adapted by a reduction flow and / or pressure Pc of the plasma gas and possibly of the protective fluid in association with the variation in the intensity of the cutting current.
  • the reference plasma arc voltage Up is also simultaneously modulated in association with the variation in cutting speed, the intensity of the cutting current and the flow or pressure of plasma gas, and optionally the flow or of the pressure of the protective fluid, in order to compensate for the changes in the characteristic of the plasma jet and thus to maintain the torch at a substantially constant distance from the workpiece, regardless of the variations in the parameters mentioned above.
  • Simultaneous and almost instantaneous variations of the parameters determining the characteristics of the plasma jet, in particular intensity of the cutting current, flow or pressure of the plasma gas and possibly of the protective fluid as well as of the plasma arc voltage, correlatively with the variations of cutting speed compared to an initially programmed speed are automatically controlled by a control director who, according to the cutting speed variation information supplied to him by the CNC or the tachometric generators of the axis actuators of the cutting machine cutting, sends the correction orders for the parameters according to predetermined determination laws, thus guaranteeing almost constant cutting quality around the entire circumference of the cut parts, regardless of the variations in cutting speed resulting from monitoring precise geometry of the cutting path by the gest system ion of the movements of the axes of the machine.
  • Corrections of the aforementioned parameters commanded by the command director can be of the proportional type (ramps), as shown diagrammatically in FIG. 3, that is to say to each new value of the cutting speed correspond new values for the above parameters, or of the type by range, as shown diagrammatically in Figure 4, that is to say that at a new value of the cutting speed included in a range bounded by a minimum and a maximum correspond fixed values for the aforementioned parameters as long as the limits of the speed variation range are not crossed.
  • proportional type stamps
  • the invention is also applicable to the cutting of cutting paths which are close to the angled paths, in the sense that they comprise a zone Z1 of maximum set speed, a zone Z2 of deceleration, a zone Z3 of acceleration followed by '' a zone Z4 of again maximum speed setpoint, with the difference that between Z2 and Z3, there is no passage at almost zero speed, as in the case of an angle, but another zone reduced speed (not necessarily constant) corresponding to the execution of fine details, that is to say in this case, there are three adaptation zones Z2, Z2 'and Z3 for which there would have been adaptation of le, Pc and Uc.
  • the invention is therefore based on an automatic adaptation of the characteristics of the plasma jet by corrections, simultaneous and in practically real time, of several parameters so as to compensate for the changes in characteristic of the plasma jet and to keep the torch at a substantially constant distance. of the workpiece over the entire cutting path, including the portions of this cutting path that are complex, especially in areas of sudden changes in direction, such as angles.
  • composition of the plasma gas used must be adapted to the process to be implemented, in particular as a function of the thickness of the material to be cut, its nature and composition, the criterion of quality of cut desired, ... the choice case by case this gaseous composition is within the reach of the skilled person.

Abstract

The invention concerns method and a system for plasma arc cutting of a workpiece with automatic adaptation of the plasma jet characteristics by simultaneous and practically real-time correction of several parameters, in particular in the complex portions of the cutting path. The inventive method can be used for cutting out more or less complex shapes involving sharp changes of direction in the cutting path, for example when producing an acute angle or a pointed profile, or patterns of small dimensions or complex shapes forming recesses in the steel plate. The invention consists in modulating the plasma jet heat energy and kinetic energy, and the plasma arc voltage (U).

Description

Procédé et installation de coupage par jet de plasma modulé au niveau des changements brutaux de trajectoire, notamment des angles. Method and installation for cutting by modulated plasma jet at the level of sudden changes in trajectory, in particular angles.
La présente invention concerne un procédé et un système de découpe à l'arc plasma d'une pièce de travail avec adaptation automatique des caractéristiques du jet de plasma par corrections, simultanées et en temps pratiquement réel, de plusieurs paramètres, en particulier dans les portions de trajectoire de coupe complexes. Pour la réalisation de découpe de pièces de travail de formes plus ou moins complexes pouvant impliquer des changements brutaux de direction au sein des trajectoires de découpe, par exemple lors de l'exécution d'un angle aigu pour former par exemple un profil en pointe, il est habituel d'utiliser un système de découpe plasma comprenant une torche de coupage plasma, un générateur d'alimentation en courant électrique de la torche et de la pièce de travail, une machine à axes motorisés de déplacement de la torche par rapport à la pièce, ou réciproquement, selon des trajectoires de découpe bidimensionnelles ou tridimensionnelles, des moyens de programmation et de gestion des mouvements des axes de la machine, telle une console à contrôle numérique (CNC), et des moyens d'alimentation en gaz plasmagène et éventuellement en gaz de protection de la torche à plasma.The present invention relates to a method and a system for plasma arc cutting of a workpiece with automatic adaptation of the characteristics of the plasma jet by simultaneous and practically real-time corrections of several parameters, in particular in the portions complex cutting path. For cutting work pieces of more or less complex shapes which may involve sudden changes of direction within the cutting paths, for example when executing an acute angle to form for example a pointed profile, it is usual to use a plasma cutting system comprising a plasma cutting torch, a generator for supplying electric power to the torch and the workpiece, a machine with motorized axes for moving the torch relative to the part, or vice versa, along two-dimensional or three-dimensional cutting paths, means for programming and managing the movements of the axes of the machine, such as a numerically controlled console (CNC), and means for supplying plasma gas and possibly shielding gas from the plasma torch.
Or, il a été constaté en pratique que tout changement brutal de direction au cours de l'exécution de la trajectoire de coupe nécessite une variation de vitesse de déplacement de la torche sur la trajectoire de la part de la machine (CNC) afin de garantir l'exactitude de la trajectoire exécutée par rapport à la trajectoire programmée.However, it has been observed in practice that any sudden change of direction during the execution of the cutting trajectory requires a variation in the speed of movement of the torch on the trajectory on the part of the machine (CNC) in order to guarantee the accuracy of the trajectory executed compared to the programmed trajectory.
Ainsi, par rapport au point ou site de changement brutal de direction, il existe une première zone, dite de décélération, située en amont dudit point de changement brutal de direction, devant être prise en compte pour diminuer la vitesse du ou des axes de déplacement concernés afin d'atteindre le point de changement de direction sans dépassement du profil de trajectoire programmée. Cette première zone est suivie d'une deuxième zone, dite d'accélération, située en aval du point de changement brutal de direction, devant aussi être prise en compte pour augmenter la vitesse du ou des axes de déplacement concernés pour que, partant de la vitesse résultante en fin de décélération au point de changement brutal de direction, la vitesse de déplacement de la torche sur la trajectoire initialement programmée soit à nouveau rétablie en fin d'accélération.Thus, relative to the point or site of sudden change of direction, there is a first zone, called deceleration, located upstream of said point of sudden change of direction, which must be taken into account to reduce the speed of the axis or axes of movement. concerned in order to reach the change of direction point without exceeding the programmed trajectory profile. This first zone is followed by a second zone, called the acceleration zone, located downstream from the point of sudden change in direction, which must also be taken into account to increase the speed of the movement axis or axes concerned so that, starting from the resulting speed at the end of deceleration at the point of sudden change of direction, the speed of movement of the torch on the initially programmed trajectory is again restored at the end of acceleration.
Par ailleurs, lorsque la machine modifie la vitesse de découpe initialement programmée pour négocier un changement de direction de la trajectoire de coupe, le jet de plasma issu de la torche, dont les caractéristiques étaient initialement adaptées et optimales pour la vitesse de coupe initialement programmée, n'a plus alors ses caractéristiques parfaitement adaptées à ces nouvelles conditions temporaires de vitesse de coupe, notamment du point de vue de l'énergie thermique servant à fondre localement le matériau et du point de vue de l'énergie cinétique servant à expulser le matériau fondu hors de la saignée de coupe.Furthermore, when the machine modifies the cutting speed initially programmed to negotiate a change in direction of the cutting trajectory, the plasma jet coming from the torch, whose characteristics were initially adapted and optimal for the cutting speed initially programmed, then no longer has its characteristics perfectly suited to these new temporary cutting speed conditions, in particular from the point of view of the thermal energy used to locally melt the material and from the point of view of the kinetic energy used to expel the material melted out of the cutting groove.
Il s'ensuit alors une détérioration de la qualité de coupe dans les zones où la vitesse de coupe est différente de celle initialement programmée.This then results in a deterioration of the cutting quality in the areas where the cutting speed is different from that initially programmed.
A titre d'exemple, la détérioration de la qualité de coupe peut se caractériser par une formation de bavures plus ou moins adhérentes à la base de la saignée de coupe et/ou par un élargissement de la saignée de coupe et/ou par une perte de perpendicularité des faces de coupe et/ou encore par une modification de l'angle formé par la face de coupe et le plan formé par la pièce de travail. Ceci est illustré notamment en Figure 2 ci-jointe. Pour tenter de résoudre ces problèmes, le document EP-A-1048387 propose une méthode permettant d'adapter l'énergie thermique du jet plasma en fonction du degré d'avance linéaire de la torche et/ou d'un paramètre de commande proportionnel à ce degré d'avance linéaire, par exemple le diamètre de coupe d'une trajectoire circulaire. Toutefois, cette méthode n'est pas entièrement satisfaisante notamment car elle ne prévoit pas l'adaptation de l'énergie cinétique du jet de plasma en fonction dudit degré d'avance linéaire.By way of example, the deterioration in the quality of cut can be characterized by the formation of burrs more or less adherent to the base of the cutting groove and / or by an enlargement of the cutting groove and / or by a loss perpendicularity of the cutting faces and / or by a modification of the angle formed by the cutting face and the plane formed by the workpiece. This is illustrated in particular in Figure 2 attached. In an attempt to resolve these problems, document EP-A-1048387 proposes a method for adapting the thermal energy of the plasma jet as a function of the degree of linear advance of the torch and / or of a control parameter proportional to this degree of linear advance, for example the cutting diameter of a circular path. However, this method is not entirely satisfactory in particular since it does not provide for the adaptation of the kinetic energy of the plasma jet as a function of said degree of linear advance.
Dès lors, en l'absence d'une telle adaptation complémentaire de l'énergie cinétique, adapter uniquement l'intensité du courant de coupe en fonction du degré d'avance linéaire ne saurait garantir l'opération de découpe de ia formation de toute ou partie des défauts et problèmes précités.Consequently, in the absence of such an additional adaptation of the kinetic energy, adapting only the intensity of the cutting current as a function of the degree of linear advance cannot guarantee the cutting operation of the formation of all or part of the aforementioned faults and problems.
Par ailleurs, pour concourir au maintien d'une constance de qualité de coupe sur toute la trajectoire de découpe, il est aussi nécessaire de pouvoir maintenir la torche à une distance sensiblement constante par rapport au plan formé par la pièce, pendant tout le temps de l'exécution de la trajectoire de découpe.Furthermore, to help maintain consistency in cutting quality over the entire cutting path, it is also necessary to be able to maintain the torch at a substantially constant distance from the plane formed by the workpiece, during all the time of execution of the cutting path.
A cet effet, les machines de coupage plasma sont généralement dotées d'un axe Z motorisé permettant le déplacement de la torche, selon un axe perpendiculaire au plan formé par la pièce (axe XY), afin de régler la distance séparant la torche du plan formé par la pièce.For this purpose, plasma cutting machines are generally equipped with a motorized Z axis allowing the torch to move, along an axis perpendicular to the plane formed by the part (XY axis), in order to adjust the distance separating the torch from the plane. formed by the part.
Cette distance est maintenue sensiblement constante grâce à un dispositif mesurant en permanence la tension de l'arc plasma et en la comparant à une valeur préprogrammée correspondant aux conditions optimales de travail. De tels procédés et dispositifs sont notamment décrit par les documents WO-A-99/04924 et EP-A-562111.This distance is kept substantially constant by means of a device permanently measuring the voltage of the plasma arc and comparing it to a preprogrammed value corresponding to the optimal working conditions. Such methods and devices are in particular described by documents WO-A-99/04924 and EP-A-562111.
Lorsqu'un écart est détecté entre la valeur mesurée et la valeur de référence, selon le besoin, l'axe Z motorisé écarte ou rapproche la torche par rapport au plan formé par la pièce afin de retrouver une valeur de tension mesurée égale à la valeur de tension de référence.When a difference is detected between the measured value and the reference value, as required, the motorized Z axis moves the torch apart or closer to the plane formed by the part in order to find a measured voltage value equal to the value reference voltage.
Cependant, le réglage automatique de cette distance optimale en fonction d'une mesure de la tension d'arc perd son efficacité lorsque les caractéristiques de l'arc plasma sont modifiées, notamment du fait d'un changement de vitesse de coupe et/ou d'un changement de l'intensité du courant de coupe et/ou d'un changement du débit et/ou de la pression du gaz plasmagène et éventuellement du gaz de protection. Outre, le cas des changements brutaux de direction, tels les angles susmentionnés, impliquant une décélération suivie d'une accélération, il existe d'autres cas où des problèmes de détérioration de la qualité de coupe surviennent. Ainsi, le problème se pose aussi lors de la découpe au plasma de petites formes dans des plaques métalliques, tels des trous de petites dimensions et de formes variées, par exemples ronds, oblongs... ou des parties de trajectoire comportant des détails fins, telles des courbes et arrondis de petites dimensions, pour lesquels la CNC va déplacer la torche à une vitesse inférieure à la vitesse programmée, pour les mêmes raisons que dans le cas de la découpe d'angles, à savoir le respect de la géométrie programmée.However, the automatic adjustment of this optimal distance as a function of a measurement of the arc voltage loses its effectiveness when the characteristics of the plasma arc are modified, in particular due to a change in cutting speed and / or d a change in the intensity of the cutting current and / or a change in the flow rate and / or the pressure of the plasma gas and possibly of the shielding gas. Besides the case of sudden changes of direction, such as the aforementioned angles, involving deceleration followed by acceleration, there are other cases where problems of deterioration of the quality of cut arise. Thus, the problem also arises during the plasma cutting of small shapes in metal plates, such as holes of small dimensions and of various shapes, for example round, oblong ... or parts of trajectory comprising fine details, such as curves and rounded small dimensions, for which the CNC will move the torch at a speed lower than the programmed speed, for the same reasons as in the case of cutting angles, namely the respect of the programmed geometry.
Il n'est pas possible, dans ce cas, de fixer le rayon minimum à partir duquel la CNC va modifier la vitesse car cela dépend de la commande numérique et des paramètres "machine", par exemple de l'erreur maximale de poursuite imposée dans le programme machine.It is not possible, in this case, to set the minimum radius from which the CNC will modify the speed because it depends on the numerical control and the "machine" parameters, for example the maximum tracking error imposed in the machine program.
Toutefois et à titre illustratif, si une CNC est programmée pour une erreur de poursuite donnée et un rayon minimum de 50 mm pour une vitesse réelle de 10 m/min, toute trajectoire d'un rayon ou comportant un rayon de 5 mm sera exécutée, dans cette portion, à une vitesse maximale de 1 m/min (10 x 5 / 50), ce qui signifie que, si le procédé appelle une vitesse optimale de coupe de 3 m/min, il y aura des défauts de coupe dans cette zone.However and by way of illustration, if a CNC is programmed for a given tracking error and a minimum radius of 50 mm for an actual speed of 10 m / min, any trajectory of a radius or comprising a radius of 5 mm will be executed, in this portion, at a maximum speed of 1 m / min (10 x 5/50), which means that, if the process calls for an optimal cutting speed of 3 m / min, there will be cutting faults in this zoned.
Partant de là, le problème qui se pose est alors d'améliorer les procédés et dispositifs connus, c'est-à-dire de pouvoir éviter la formation des défauts susmentionnés et maintenir la qualité de coupe sensiblement constante sur tout le pourtour des pièces coupées quel qu'il soit, c'est-à-dire sur toute la trajectoire de coupe, surtout lorsque la trajectoire de coupe est complexe, par exemple lorsqu'elle présente des angles aigus ou analogues, ou que des formes de petites dimensions ou des parties de trajectoire comportant des détails fins doivent être découpées, et ce, quelles que soient les variations de vitesses générées par la machine pour en négocier les contours de coupe. L'invention concerne alors un procédé de coupage plasma selon une trajectoire de découpe prédéfinie dans une pièce de travail à couper, mettant en œuvre une torche de coupage plasma, alimentée en un courant ayant une intensité moyenne (Im) et/ou intensité efficace (le) et en au moins un gaz plasmagène, ladite torche délivrant un jet de plasma pour réaliser une saignée de coupe dans la pièce par déplacement relatif de la torche par rapport à la pièce à couper selon la trajectoire de coupe prédéfinie, ladite trajectoire de coupe comprenant au moins une portion de trajectoire où la vitesse de coupe est susceptible de varier, dans lequel on opère une adaptation des caractéristiques du jet de plasma au moins dans ladite au moins une portion de trajectoire de manière à maintenir la torche à une distance sensiblement constante de la pièce à couper au long de sensiblement toute la trajectoire de coupe et pendant la découpe de la pièce par :From there, the problem is then to improve the known methods and devices, that is to say to be able to avoid the formation of the aforementioned defects and maintain the cutting quality substantially constant around the entire periphery of the cut parts. whatever it is, that is to say over the entire cutting trajectory, especially when the cutting trajectory is complex, for example when it has acute angles or the like, or when shapes of small dimensions or trajectory parts with fine details must be cut, regardless of the speed variations generated by the machine to negotiate the cutting contours. The invention therefore relates to a plasma cutting process according to a predefined cutting path in a work piece to be cut, using a plasma cutting torch, supplied with a current having an average intensity (Im) and / or effective intensity ( le) and in at least one plasma gas, said torch delivering a plasma jet to make a cutting groove in the workpiece by relative movement of the torch relative to the workpiece to be cut according to the predefined cutting path, said cutting path comprising at least one trajectory portion where the cutting speed is likely to vary, in which an adaptation of the characteristics of the plasma jet is effected at least in said at least one trajectory portion so as to maintain the torch at a substantially constant distance of the part to be cut along substantially the entire cutting path and during the cutting of the part by:
(a) modulation de l'énergie thermique (ET) apportée à la pièce de travail en fonction des variations de vitesse de coupe et en ajustant l'intensité moyenne (Im) ou l'intensité efficace (le) du courant de coupe,(a) modulation of the thermal energy (ET) supplied to the workpiece as a function of the variations in cutting speed and by adjusting the average intensity (Im) or the effective intensity (le) of the cutting current,
(b) modulation de l'énergie cinétique (EC) du jet de plasma en fonction des variations de vitesse de coupe et/ou en fonction de l'ajustement de l'intensité moyenne (Im) ou l'intensité efficace (le) du courant, et (c) modulation de la tension (U) d'arc plasma en fonction de la variation de vitesse de coupe, de l'intensité moyenne (Im) ou l'intensité efficace (le) du courant de coupe et/ou du débit ou de la pression de gaz plasmagène.(b) modulation of the kinetic energy (EC) of the plasma jet as a function of the variations in cutting speed and / or as a function of the adjustment of the average intensity (Im) or the effective intensity (le) of the current, and (c) modulation of the plasma arc voltage (U) as a function of the variation in cutting speed, the average intensity (Im) or the effective intensity (le) of the cutting current and / or the plasma gas flow or pressure.
Selon le cas, le procédé de l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques techniques suivantes : - les modulations de l'énergie thermique (ET), de l'énergie cinétiqueDepending on the case, the method of the invention may include one or more of the following technical characteristics: - the modulations of thermal energy (ET), of kinetic energy
(EC) et de la tension (U) d'arc plasma des étapes (a), (b) et (c), respectivement, sont opérées de façon sensiblement simultanée (i.e. corrélée) et/ou pratiquement en temps réel.(EC) and the plasma arc voltage (U) of steps (a), (b) and (c), respectively, are operated substantially simultaneously (i.e. correlated) and / or practically in real time.
- lorsque la vitesse de coupe instantanée (Vi) devient inférieure à la vitesse de coupe (Vp) initialement programmée, l'énergie thermique est ajustée à l'étape (a) en diminuant l'intensité moyenne (Im) ou l'intensité efficace (le) du courant de coupe.- when the instant cutting speed (Vi) becomes lower than the cutting speed (Vp) initially programmed, the thermal energy is adjusted in step (a) by decreasing the average intensity (Im) or the effective intensity (le) of the cutting current.
- lorsque la vitesse de coupe (Vi) instantanée devient inférieure à la vitesse de coupe (Vp) initialement programmée, l'énergie cinétique (EC) est ajustée à l'étape (b) par diminution du débit et/ou de la pression du gaz plasmagène, et éventuellement du fluide de protection, en association (en corrélation) avec la variation de l'intensité moyenne (Im) ou efficace (le) du courant de coupe.- when the instant cutting speed (Vi) becomes lower than the cutting speed (Vp) initially programmed, the kinetic energy (EC) is adjusted in step (b) by reducing the flow rate and / or the pressure of the plasma gas, and possibly protective fluid, in association (in correlation) with the variation of the average intensity (Im) or effective (le) of the cutting current.
- la modulation de la tension (U) d'arc plasma de référence de l'étape (c) est opérée en fonction de la variation du débit et/ou de la pression du fluide de protection.the modulation of the reference plasma arc voltage (U) of step (c) is effected as a function of the variation in the flow rate and / or the pressure of the protective fluid.
- la portion de trajectoire dans laquelle la vitesse de coupe est susceptible de varier correspond à une partie de ladite trajectoire de coupe où la torche doit être soumis à un brutal changement de direction. - la portion de trajectoire correspond à une partie de ladite trajectoire de coupe comportant un angle aigu pour former un profil en pointe, c'est-à-dire un angle compris entre 1° et 160°, de préférence entre 5° et 120°, préférentiel lement entre 10° et 100° (l'angle est celui formé par la trajectoire de coupe ou la saignée au site de changement de direction). - les diminutions de l'énergie thermique (ET), de l'énergie cinétique (EC) et de la tension (U) d'arc plasma des étapes (a), (b) et (c), respectivement, sont opérées approximativement au niveau d'une zone de décélération, située en amont du site de changement brutal de direction, à partir de laquelle on diminue la vitesse de déplacement de la torche afin d'atteindre le point de changement brutal de direction sans dépassement du profil de trajectoire programmée.- The portion of trajectory in which the cutting speed is likely to vary corresponds to a part of said cutting trajectory where the torch must be subjected to a sudden change of direction. the portion of the trajectory corresponds to a part of said cutting trajectory comprising an acute angle to form a pointed profile, that is to say an angle between 1 ° and 160 °, preferably between 5 ° and 120 ° , preferably between 10 ° and 100 ° (the angle is that formed by the cutting path or the bleeding at the change of direction site). - the decreases in thermal energy (ET), kinetic energy (EC) and plasma arc voltage (U) of steps (a), (b) and (c), respectively, are made approximately at a deceleration zone, located upstream from the site of sudden change of direction, from which the speed of movement of the torch is reduced in order to reach the point of sudden change of direction without exceeding the trajectory profile programmed.
- les augmentations de l'énergie thermique (ET), de l'énergie cinétique (EC) et de la tension (U) d'arc plasma des étapes (a), (b) et (c), respectivement, sont opérées approximativement au niveau d'une zone d'accélération, située en aval du site de changement brutal de direction, à partir de laquelle on augmente la vitesse de déplacement de la torche pour que, partant de la vitesse résultante en fin de décélération au point de changement brutal de direction, la vitesse de déplacement de la torche sur la trajectoire initialement programmée soit à nouveau rétablie en fin d'accélération. Bien entendu, la zone d'accélération et la zone de décélération peuvent avoir des longueurs variables en fonction par exemple de la vitesse de coupage, le type d'angle à couper, l'épaisseur du matériau ou sa nuance, le type ou la composition de gaz de coupe mis en œuvre, lesdites longueurs pouvant aller de quelques millimètres à plusieurs centimètres. L'invention porte aussi sur une installation automatique de coupage plasma d'au moins une pièce de travail à couper, mettant en œuvre :- the increases in thermal energy (ET), kinetic energy (EC) and plasma arc voltage (U) of steps (a), (b) and (c), respectively, are made approximately at an acceleration zone, located downstream from the site of sudden change of direction, from which the speed of movement of the torch is increased to that, starting from the speed resulting at the end of deceleration at the point of abrupt change of direction, the speed of movement of the torch on the initially programmed trajectory is again restored at the end of acceleration. Of course, the acceleration zone and the deceleration zone can have variable lengths depending for example on the cutting speed, the type of angle to be cut, the thickness of the material or its nuance, the type or the composition. of cutting gas used, said lengths possibly ranging from a few millimeters to several centimeters. The invention also relates to an automatic plasma cutting installation of at least one work piece to be cut, implementing:
- au moins une torche de coupage plasma pour couper la pièce selon une trajectoire de découpe prédéfinie dans la pièce à couper,- at least one plasma cutting torch for cutting the workpiece according to a predefined cutting path in the workpiece,
- des moyens d'alimentation en courant électrique pour alimenter au moins la torche en un courant électrique ayant une intensité moyenne (Im) et/ou intensité efficace (le),means for supplying electric current to supply at least the torch with an electric current having an average intensity (Im) and / or effective intensity (le),
- des moyens d'alimentation en gaz pour alimenter la torche en au moins un gaz plasmagène et éventuellement un gaz de protection,gas supply means for supplying the torch with at least one plasma gas and possibly a protective gas,
- des moyens de contrôle de gaz pour ajuster le débit ou la pression de gaz alimentant la torche,- gas control means to adjust the flow or pressure of gas supplied to the torch,
- des moyens support de torche pour porter ladite torche à plasma,- torch support means for carrying said plasma torch,
- des moyens support de pièce pour maintenir et/ou supporter la pièce durant sa découpe,- workpiece support means for holding and / or supporting the workpiece during its cutting,
- des moyens de déplacement de torche permettant d'assurer un déplacement relatif de la torche par rapport à la pièce à couper,torch displacement means making it possible to ensure relative displacement of the torch relative to the workpiece,
- des moyens de commande de trajectoire de coupe permettant de programmer et/ou de mémoriser au moins une trajectoire de coupe souhaitée,- cutting path control means making it possible to program and / or memorize at least one desired cutting path,
- des moyens de pilotage de torche coopérant avec au moins lesdits moyens de déplacement de torche et lesdits moyens de commande de trajectoire de coupe pour assurer une découpe de la pièce selon ladite trajectoire de coupe prédéfinie, - des moyens de modulation de la vitesse de coupe permettant d'assurer une augmentation, une diminution ou un maintien constant de la vitesse instantanée de déplacement de la torche,torch piloting means cooperating with at least said torch displacement means and said cutting path control means for cutting the part along said predefined cutting path, means for modulating the cutting speed making it possible to ensure an increase, a decrease or a constant maintenance of the instantaneous speed of movement of the torch,
- des moyens d'adaptation des caractéristiques du jet de. plasma pour permettre de maintenir la torche à une distance sensiblement constante de la pièce à couper au long de sensiblement toute la trajectoire de coupe et pendant la découpe de la pièce comprenant :means for adapting the characteristics of the jet of. plasma to allow the torch to be kept at a substantially constant distance from the workpiece to be cut along substantially the entire cutting path and during the cutting of the workpiece comprising:
(i) des moyens de modulation de l'énergie thermique permettant de moduler l'énergie thermique (ET) apportée à la pièce en fonction des variations de vitesse de coupe par les moyens de modulation de la vitesse de coupe, par ajustement de l'intensité moyenne (Im) ou l'intensité efficace (le) du courant de coupe,(i) means for modulating the thermal energy making it possible to modulate the thermal energy (ET) supplied to the workpiece as a function of variations in cutting speed by the means for modulating the cutting speed, by adjusting the average intensity (Im) or the effective intensity (le) of the cutting current,
(ii) des moyens de modulation de l'énergie cinétique permettant de moduler l'énergie cinétique (EC) du jet de plasma en fonction des variations de vitesse de coupe par les moyens de modulation de la vitesse de coupe et/ou en fonction de l'ajustement de l'intensité moyenne (Im) ou l'intensité efficace (le) du courant par les moyens de modulation de l'énergie thermique, et(ii) kinetic energy modulation means making it possible to modulate the kinetic energy (EC) of the plasma jet as a function of the variations in cutting speed by the means of modulating the cutting speed and / or as a function of adjustment of the average intensity (Im) or the effective intensity (le) of the current by the means of modulating thermal energy, and
(iii) des moyens de modulation de la tension pour moduler la tension (U) d'arc plasma en fonction des variation de vitesse de coupe par les moyens de modulation de la vitesse de coupe, de l'intensité moyenne(iii) voltage modulation means for modulating the plasma arc voltage (U) as a function of the variation in cutting speed by the means for modulating the cutting speed, the average intensity
(Im) ou l'intensité efficace (le) du courant de coupe par les moyens de modulation de l'énergie thermique et/ou du débit ou de la pression de gaz plasmagène par les moyens de contrôle de gaz. Selon un autre mode de réalisation, l'invention porte aussi sur un procédé de coupage plasma selon une trajectoire de découpe prédéfinie dans une pièce de travail à couper, mettant en œuvre une torche de coupage plasma, alimentée en un courant ayant une intensité moyenne (Im) et/ou intensité efficace (le) et en au moins un gaz plasmagène, ladite torche délivrant un jet de plasma pour réaliser une saignée de coupe dans la pièce par déplacement relatif de la torche par rapport à la pièce à couper selon la trajectoire de coupe prédéfinie, ladite trajectoire de coupe comprenant au moins les quatre portions successives suivantes, prises dans l'ordre suivant :(Im) or the effective intensity (le) of the cutting current by the means for modulating the thermal energy and / or the flow rate or the pressure of plasma gas by the gas control means. According to another embodiment, the invention also relates to a plasma cutting process according to a predefined cutting path in a work piece to be cut, using a plasma cutting torch, supplied with a current having an average intensity ( Im) and / or effective intensity (le) and in at least one plasma gas, said torch delivering a plasma jet to make a cutting groove in the workpiece by relative displacement of the torch relative to the workpiece to be cut according to the predefined cutting path, said cutting path comprising at least the following four successive portions, taken in the following order:
- une première portion de trajectoire de coupe où la vitesse de coupe est supérieure ou égale à une première valeur-seuil non nulle fixée, - une portion de décélération où la vitesse de coupe diminue jusqu'à une valeur minimale inférieure à ladite première valeur-seuil,a first portion of the cutting path where the cutting speed is greater than or equal to a first fixed non-zero threshold value, a deceleration portion where the cutting speed decreases to a minimum value less than said first value threshold,
- une portion d'accélération où la vitesse de coupe augmente depuis ladite valeur minimale donnée jusqu'à au moins une seconde valeur-seuil non nulle fixée , - une deuxième portion de trajectoire où la vitesse de coupe est supérieure ou égale à ladite deuxième valeur-seuil fixée, et dans lequel on opère une adaptation des caractéristiques du jet de plasma, au moins pendant le déplacement de la torche dans ladite portion de décélération et dans ladite portion d'accélération, de manière à maintenir la torche à une distance sensiblement constante de la pièce à couper au long de sensiblement toute la trajectoire de coupe et pendant la découpe de la pièce par :- an acceleration portion where the cutting speed increases from said minimum given value to at least a second fixed non-zero threshold value, - a second trajectory portion where the cutting speed is greater than or equal to said second value fixed threshold, and in which an adjustment is made to the characteristics of the plasma jet, at least during the movement of the torch in said deceleration portion and in said acceleration portion, so as to maintain the torch at a substantially constant distance of the part to be cut along substantially the entire cutting path and during the cutting of the part by:
(a) modulation de l'énergie thermique (ET) apportée à la pièce de travail en fonction des variations de vitesse de coupe et en ajustant l'intensité moyenne (Im) ou l'intensité efficace (le) du courant de coupe,(a) modulation of the thermal energy (ET) supplied to the workpiece as a function of the variations in cutting speed and by adjusting the average intensity (Im) or the effective intensity (le) of the cutting current,
(b) modulation de l'énergie cinétique (EC) du jet de plasma en fonction des variations de la vitesse de coupe et/ou en fonction de l'ajustement de l'intensité moyenne (Im) ou l'intensité efficace (le) du courant, et(b) modulation of the kinetic energy (EC) of the plasma jet as a function of the variations in the cutting speed and / or as a function of the adjustment of the average intensity (Im) or the effective intensity (le) current, and
(c) modulation de la tension (U) d'arc plasma en fonction de la variation de vitesse de coupe, de l'intensité moyenne (Im) ou l'intensité efficace (le) du courant de coupe et/ou du débit ou de la pression de gaz plasmagène.(c) modulation of the plasma arc voltage (U) as a function of the variation in cutting speed, the average intensity (Im) or the effective intensity (le) of the cutting current and / or of the flow rate or of plasma gas pressure.
Selon le cas, le procédé de l'invention selon cet autre mode de réalisation peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques techniques suivantes : - la valeur minimale est comprise entre 0 et 0,1 x VS, de préférence la valeur minimale est nulle ou quasi-nulle. - la deuxième valeur-seuil VS2 et ladite première valeur-seuil VS1 sont telles que : 0,8 x VS1 < VS2 < 1.2 x VS1, de préférence la deuxième valeur- seuil et ladite première valeur-seuil sont approximativement égales.Depending on the case, the method of the invention according to this other embodiment may include one or more of the following technical characteristics: - the minimum value is between 0 and 0.1 x VS, preferably the minimum value is zero or almost zero. - The second threshold value VS2 and said first threshold value VS1 are such that: 0.8 x VS1 <VS2 <1.2 x VS1, preferably the second threshold value and said first threshold value are approximately equal.
- les longueurs respectives de la portion de décélération et de la portion d'accélération sont comprises entre 1 mm et 10 cm, de préférence entre 3 mm et 30 mm.- The respective lengths of the deceleration portion and the acceleration portion are between 1 mm and 10 cm, preferably between 3 mm and 30 mm.
- la portion de décélération et de la portion d'accélération forment entre elles un angle compris entre 1° et 160°, de préférence entre 5° et 120°.- The deceleration portion and the acceleration portion form between them an angle between 1 ° and 160 °, preferably between 5 ° and 120 °.
- on opère une diminution de l'énergie thermique (ET) apportée à la pièce de travail en diminuant l'intensité moyenne (Im) ou efficace (le) du courant, lorsque la vitesse de coupe devient inférieure à ladite première valeur- seuil ou que l'écart de vitesse (Δv), dans un intervalle de temps (Δt), entre la vitesse programmée et la vitesse réelle sur trajectoire excède une valeur prédéterminée. Selon encore un autre aspect, l'invention un procédé de coupage plasma mettant en œuvre une torche de coupage plasma, alimentée en un courant ayant une intensité moyenne (Im) et/ou intensité efficace (le) et en au moins un gaz plasmagène, ladite torche délivrant un jet de plasma pour réaliser une saignée de coupe dans la pièce par déplacement relatif de la torche par rapport à la pièce à couper selon la trajectoire de coupe prédéfinie à une vitesse de coupe de consigne préfixée, le déplacement et la vitesse de déplacement de ladite torche étant contrôlés par des moyens de pilotage, de préférence une console à commande numérique, la vitesse de coupe de consigne préfixée étant mémorisée par lesdits moyens de pilotage, dans lequel:- a reduction is made in the thermal energy (ET) supplied to the workpiece by decreasing the average intensity (Im) or effective (le) of the current, when the cutting speed becomes lower than said first threshold value or that the speed difference (Δv), in a time interval (Δt), between the programmed speed and the actual speed on the trajectory exceeds a predetermined value. According to yet another aspect, the invention a plasma cutting process using a plasma cutting torch, supplied with a current having an average intensity (Im) and / or effective intensity (le) and at least one plasma gas, said torch delivering a plasma jet to make a cutting groove in the workpiece by relative displacement of the torch relative to the workpiece to be cut according to the predefined cutting path at a preset cutting speed, the displacement and the speed of displacement of said torch being controlled by control means, preferably a numerically controlled console, the prefixed set cutting speed being memorized by said control means, in which:
- on réalise la découpe par jet de plasma d'un ou plusieurs motifs de petites dimensions ou de formes complexes dans ladite pièce, durant au moins une partie du temps total de découpe, à une vitesse de coupe modulée inférieure à la vitesse de coupe de consigne préfixée programmée, et simultanément on opère une adaptation des caractéristiques du jet de plasma pendant la durée de découpe du ou desdits motifs de manière à maintenir la torche à une distance sensiblement constante de la pièce à couper par :- Cutting is carried out by plasma jet of one or more patterns of small dimensions or complex shapes in said part, during at least part of the total cutting time, at a modulated cutting speed lower than the cutting speed of programmed preset instruction, and simultaneously we adapt the characteristics of the plasma jet during the cutting time of said pattern (s) so as to maintain the torch at a substantially constant distance from the part to be cut by:
(a) modulation de l'énergie thermique (ET) apportée à la pièce de travail en fonction des variations de vitesse de coupe en ajustant l'intensité moyenne (Im) ou l'intensité efficace (le) du courant de coupe,(a) modulation of the thermal energy (ET) supplied to the workpiece as a function of variations in cutting speed by adjusting the average intensity (Im) or the effective intensity (le) of the cutting current,
(b) modulation de l'énergie cinétique (EC) du jet de plasma en fonction des variations de vitesse de coupe et/ou en fonction de l'ajustement de l'intensité moyenne (Im) ou l'intensité efficace (le) du courant, et(b) modulation of the kinetic energy (EC) of the plasma jet as a function of the variations in cutting speed and / or as a function of the adjustment of the average intensity (Im) or the effective intensity (le) of the current, and
(c) modulation de la tension (U) d'arc plasma en fonction de la variation de vitesse de coupe, de l'intensité moyenne (Im) ou l'intensité efficace (le) du courant de coupe et/ou du débit ou de la pression de gaz plasmagène.(c) modulation of the plasma arc voltage (U) as a function of the variation in cutting speed, the average intensity (Im) or the effective intensity (le) of the cutting current and / or of the flow rate or of plasma gas pressure.
De préférence, le ou les motifs de petites dimensions ou de formes complexes à découper constituent des évidements au sein de la tôle, a vitesse de coupe réelle est maintenue inférieure, constante ou non, à la vitesse de coupe de consigne préprogrammée, pendant l'exécution complète de chaque évidemment, et les paramètres d'intensité du courant de coupe (le), de pression du gaz de coupe (Pc) et de tension d'arc de référence (Uc) servant au réglage de la hauteur tuyère/pièce sont adaptés à la vitesse de coupe réelle.Preferably, the pattern or patterns of small dimensions or of complex shapes to be cut constitute recesses within the sheet, at actual cutting speed is kept lower, constant or not, than the preprogrammed set cutting speed, during the complete execution of each obviously, and the parameters of intensity of cutting current (le), pressure of cutting gas (Pc) and reference arc voltage (Uc) used to adjust the nozzle / workpiece height are adapted to the actual cutting speed.
Le ou les motifs de petites dimensions ou de formes complexes à découper constituent des évidements au sein de la tôle, en particulier des trous circulaires, oblongs ou toute autre forme complexe, à axe de symétrie ou non, formant un ajour dans la tôle, ayant typiquement des dimensions de l'ordre de quelques mm à au plus quelques cm.The pattern or patterns of small dimensions or of complex shapes to be cut constitute recesses within the sheet, in particular circular holes, oblong or any other complex shape, with axis of symmetry or not, forming an aperture in the sheet, having typically dimensions of the order of a few mm to at most a few cm.
L'invention va maintenant être décrite plus en détail grâce aux explications données ci-après et en références aux figures annexées parmi lesquelles :The invention will now be described in more detail thanks to the explanations given below and with reference to the appended figures among which:
- la Figure 1 représente le principe de réalisation d'une trajectoire de coupe avec une torche de coupage plasma ;- Figure 1 shows the principle of making a cutting path with a plasma cutting torch;
- la Figure 2 montre une vue en gros plan de l'un des bords d'une saignée de coupe réalisée avec un procédé selon Part antérieur ; - la Figure 3 représente le principe de modulation du type proportionnel de l'énergie thermique apportée à la pièce en corrélations des fluctuations de vitesse de coupe que l'on opère lors de la mise en œuvre du procédé de la présente invention ; et - la Figure 4 est analogue à la Figure 3 mais porte sur une modulation du type par plage.- Figure 2 shows a close-up view of one of the edges of a cutting groove made with a method according to the prior art; - Figure 3 represents the principle of modulation of the proportional type of the thermal energy brought to the part in correlations of the fluctuations of cutting speed which one operates during the implementation of the process of the present invention; and - Figure 4 is similar to Figure 3 but relates to a modulation of the type by range.
La Figure 1 représente schématiquement une torche TC de coupage plasma exécutant une trajectoire de coupe TRC dans une pièce de travail PT en formant une saignée de coupe SC présentant des changements de direction brutaux, à savoir des angles qui sont ici de l'ordre de 90°.Figure 1 schematically shows a plasma cutting torch TC performing a cutting path TRC in a workpiece PT by forming a cutting groove SC having abrupt changes in direction, namely angles which are here of the order of 90 °.
La Figure 2 montre une vue rapprochée de l'un des deux bords d'une saignée de coupe réalisée avec un procédé selon l'art antérieur, faisant apparaître les défauts susceptibles d'apparaître au niveau d'un changement brutal de direction dans la trajectoire de coupe, c'est-à-dire au niveau d'un des angles de la saignée de coupe SC de la figure 1.Figure 2 shows a close-up view of one of the two edges of a cutting groove produced with a method according to the prior art, showing the defects likely to appear at the level of a sudden change of direction in the trajectory of cutting, that is to say at one of the angles of the cutting groove SC of FIG. 1.
La première zone Z1 correspondant à une portion de coupe optimale où la vitesse de coupe programmée a été respectée et qui ne présente donc pas de défaut.The first zone Z1 corresponding to an optimal cutting portion where the programmed cutting speed has been respected and which therefore has no defect.
Cette première zone Z1 précède une deuxième zone Z2 ou zone de décélération où la commande numérique gérant la trajectoire, à l'approche du changement brutal de direction, a commandé une décélération du mouvement des axes portant la torche de coupage plasma et permettant son déplacement selon la trajectoire souhaitée, pour amener celle-ci à une vitesse sensiblement nulle au point extrême PE dudit changement brutal de direction. Cette zone Z2 comporte classiquement au moins deux types de défauts, à savoir un élargissement de saignée SE nuisant à la rectitude de la face coupée et des bavures B conduisant à un parachèvement ultérieur indispensable de la pièce coupée pour les éliminer, par exemple par brossage ou autres techniques connues. A la suite de l'atteinte du point extrême PE et du changement brutal de direction, succède une troisième zone Z3, dite zone d'accélération, pendant laquelle la commande numérique accélère la vitesse des axes pour porter la torche de coupage plasma d'une vitesse quasiment nulle au point PE à la valeur de la vitesse programmée.This first zone Z1 precedes a second zone Z2 or deceleration zone where the digital control managing the trajectory, at the approach of the sudden change of direction, has commanded a deceleration of the movement of the axes carrying the plasma cutting torch and allowing its displacement according to the desired trajectory, to bring the latter at a speed substantially zero at the extreme point PE of said sudden change of direction. This zone Z2 conventionally comprises at least two types of defect, namely a widening of the SE groove affecting the straightness of the cut face and burrs B leading to an essential later completion of the cut piece to eliminate them, for example by brushing or other known techniques. Following the reaching of the extreme point PE and the abrupt change of direction, there follows a third zone Z3, called the acceleration zone, during which the digital control accelerates the speed of the axes to bring the plasma cutting torch from almost zero speed at the point PE to the value of the programmed speed.
Cette zone Z3 comporte généralement au moins les mêmes types de défaut que la Zone Z2, à savoir un élargissement de saignée SE et des bavures B.This zone Z3 generally has at least the same types of fault as Zone Z2, namely a widening of the SE groove and burrs B.
A la fin de la zone d'accélération Z3, lorsque la vitesse de coupe programmée est à nouveau atteinte, succède une quatrième zone Z4 de coupe optimale, c'est-à-dire à partir de laquelle les conditions de fonctionnement correct sont à nouveau atteintes ; ce qui explique l'absence de bavures et la rectitude de la surface coupée.At the end of the acceleration zone Z3, when the programmed cutting speed is again reached, there follows a fourth zone Z4 of optimal cutting, that is to say from which the correct operating conditions are again attacks; which explains the absence of burrs and the straightness of the cut surface.
Selon l'invention et tel que schématisé en Figure 3, on opère une modulation de l'énergie thermique apportée à la pièce de travail en fonction des fluctuations de vitesse de coupe, par exemple lorsque la vitesse de coupe Vc devient inférieure (zone Z2) à la vitesse de coupe optimale initialement programmée, ou que l'écart Δv, dans un espace de temps Δt, entre la vitesse programmée et la vitesse réelle sur trajectoire excède une valeur prédéterminée, l'énergie thermique communiquée à la pièce de travail est adaptée par une diminution de l'intensité le moyenne ou efficace du courant de coupe.According to the invention and as shown diagrammatically in FIG. 3, the thermal energy supplied to the workpiece is modulated as a function of the cutting speed fluctuations, for example when the cutting speed Vc becomes lower (zone Z2) at the optimal cutting speed initially programmed, or that the difference Δv, in a space of time Δt, between the programmed speed and the actual speed on the path exceeds a predetermined value, the thermal energy communicated to the workpiece is adapted by a decrease in the average or effective intensity of the cutting current.
De plus, selon l'invention, on réalise aussi une modulation de l'énergie cinétique exerçant une poussée sur le métal fondu de manière à l'expulser hors de la saignée de coupe, en fonction des fluctuations de vitesse de coupe et/ou en fonction de l'adaptation de l'intensité moyenne ou efficace du courant de coup, par exemple, lorsque la vitesse de coupe devient inférieure à la vitesse de coupe optimale initialement programmée (première vitesse seuil), l'énergie cinétique est adaptée par une diminution du débit et/ou de la pression Pc du gaz plasmagène et éventuellement du fluide de protection en association avec la variation de l'intensité du courant de coupe. Par ailleurs, on module aussi simultanément la tension d'arc plasma Up de référence en association avec la variation de vitesse de coupe, de l'intensité du courant de coupe et du débit ou de la pression de gaz plasmagène, et éventuellement du débit ou de la pression du fluide de protection, afin de compenser les changements de caractéristique du jet de plasma et ainsi de maintenir la torche à une distance sensiblement constante de la pièce de travail et ce, quelles que soient les variations des paramètres cités précédemment.In addition, according to the invention, a modulation of the kinetic energy is also exerted pushing the molten metal so as to expel it out of the cutting groove, as a function of the fluctuations in cutting speed and / or in depending on the adaptation of the average or effective intensity of the blow current, for example, when the cutting speed becomes lower than the optimal cutting speed initially programmed (first threshold speed), the kinetic energy is adapted by a reduction flow and / or pressure Pc of the plasma gas and possibly of the protective fluid in association with the variation in the intensity of the cutting current. Furthermore, the reference plasma arc voltage Up is also simultaneously modulated in association with the variation in cutting speed, the intensity of the cutting current and the flow or pressure of plasma gas, and optionally the flow or of the pressure of the protective fluid, in order to compensate for the changes in the characteristic of the plasma jet and thus to maintain the torch at a substantially constant distance from the workpiece, regardless of the variations in the parameters mentioned above.
Ce qui précède décrit les modifications de paramètres commandées lorsque la vitesse Vc optimale dans la zone Z1 diminue dans la zone de décélération Z2 jusqu'au point extrême PE, il faut considérer que ces mêmes paramètres subissent une modification inverse dans la zone d'accélération Z3 jusqu'à retrouver les conditions optimales de coupe de la zone Z4.The above describes the changes in parameters controlled when the optimal speed Vc in the zone Z1 decreases in the deceleration zone Z2 up to the extreme point PE, it must be considered that these same parameters undergo a reverse modification in the acceleration zone Z3 until you find the optimal cutting conditions for zone Z4.
Les variations simultanées et quasi instantanées des paramètres déterminant les caractéristiques du jet de plasma, notamment intensité du courant de coupe, débit ou pression du gaz plasmagène et éventuellement du fluide de protection ainsi que de la tension d'arc plasma, corrélativement avec les variations de vitesse de coupe par rapport à une vitesse initialement programmée sont commandées automatiquement par un directeur de commande qui, en fonction des informations de variation de vitesse de coupe qui lui sont délivrées par la CNC ou les génératrices tachymétriques des actionneurs d'axe de la machine de découpe, envoie les ordres de correction des paramètres selon des lois de détermination préétablies en garantissant ainsi une quasi constance de la qualité de coupe sur tout le pourtour des pièces coupées et ce, quelles que soient les variations de vitesse de coupe découlant d'un suivi géométrique précis de la trajectoire de coupe par le système de gestion des mouvements des axes de la machine.Simultaneous and almost instantaneous variations of the parameters determining the characteristics of the plasma jet, in particular intensity of the cutting current, flow or pressure of the plasma gas and possibly of the protective fluid as well as of the plasma arc voltage, correlatively with the variations of cutting speed compared to an initially programmed speed are automatically controlled by a control director who, according to the cutting speed variation information supplied to him by the CNC or the tachometric generators of the axis actuators of the cutting machine cutting, sends the correction orders for the parameters according to predetermined determination laws, thus guaranteeing almost constant cutting quality around the entire circumference of the cut parts, regardless of the variations in cutting speed resulting from monitoring precise geometry of the cutting path by the gest system ion of the movements of the axes of the machine.
Les corrections des paramètres précités commandées par le directeur de commande peuvent être du type proportionnel (rampes), comme schématisé en Figure 3, c'est-à-dire qu'à toute nouvelle valeur de la vitesse de coupe correspondent de nouvelles valeurs pour les paramètres précités, ou du type par plage, comme schématisé en Figure 4, c'est-à-dire qu'à une nouvelle valeur de la vitesse de coupe incluse dans une plage bornée par un minimum et un maximum correspondent des valeurs fixes pour les paramètres précités tant que les bornes de la plage de variation de vitesse ne sont pas franchies. Lorsque qu'une des bornes de la plage est franchie, de nouvelles valeurs pour les paramètres précités sont commandées et restent valides tant que les bornes de la nouvelle plage de variation de vitesse de coupe ne sont pas franchies.Corrections of the aforementioned parameters commanded by the command director can be of the proportional type (ramps), as shown diagrammatically in FIG. 3, that is to say to each new value of the cutting speed correspond new values for the above parameters, or of the type by range, as shown diagrammatically in Figure 4, that is to say that at a new value of the cutting speed included in a range bounded by a minimum and a maximum correspond fixed values for the aforementioned parameters as long as the limits of the speed variation range are not crossed. When one of the limits of the range is crossed, new values for the aforementioned parameters are commanded and remain valid as long as the limits of the new range of variation in cutting speed are not crossed.
Concernant le réglage de la tension de l'arc plasma dans les zones de décélération et d'accélération, il peut être aussi appliqué un blocage en position de l'axe Z motorisé selon sa dernière position avant le début de décélération et ce, tant que la vitesse de coupe programmée n'est pas rétablie à la suite d'un changement brutal de direction de trajectoire de découpe. Bien que la gestion d'un tel système soit plus simple, il se révèle toutefois un peu moins efficace qu'un réglage de tension de type proportionnel ou par plage.Regarding the adjustment of the plasma arc voltage in the deceleration and acceleration zones, it is also possible to apply a locking in position of the motorized Z axis according to its last position before the start of deceleration, as long as the programmed cutting speed is not restored following a sudden change in the direction of the cutting path. Although the management of such a system is simpler, it nevertheless proves to be a little less effective than a proportional or range type voltage adjustment.
L'invention est aussi applicable à la découpe de trajectoires de coupe qui se rapprochent des trajectoires à angles, dans le sens où elles comportent une zone Z1 de vitesse maximale de consigne, une zone Z2 de décélération, une zone Z3 d'accélération suivie d'une zone Z4 de vitesse à nouveau maximale de consigne, avec toutefois la différence qu'entre Z2 et Z3, il n'y a pas de passage à une vitesse quasiment nulle, comme dans le cas d'un angle, mais une autre zone de vitesse réduite (pas forcément constante) correspondant à l'exécution des détails fins, c'est-à-dire que dans ce cas, il y a trois zones d'adaptation Z2, Z2' et Z3 pour lesquelles il y aurait nécessité d'adaptation de le, Pc et Uc.The invention is also applicable to the cutting of cutting paths which are close to the angled paths, in the sense that they comprise a zone Z1 of maximum set speed, a zone Z2 of deceleration, a zone Z3 of acceleration followed by '' a zone Z4 of again maximum speed setpoint, with the difference that between Z2 and Z3, there is no passage at almost zero speed, as in the case of an angle, but another zone reduced speed (not necessarily constant) corresponding to the execution of fine details, that is to say in this case, there are three adaptation zones Z2, Z2 'and Z3 for which there would have been adaptation of le, Pc and Uc.
L'invention repose donc sur une adaptation automatique des caractéristiques du jet de plasma par corrections, simultanées et en temps pratiquement réel, de plusieurs paramètres de manière à compenser les changements de caractéristique du jet de plasma et à maintenir la torche à une distance sensiblement constante de la pièce à couper sur toute la trajectoire de coupe, y compris dans les portions de cette trajectoire de coupe qui sont complexes, notamment dans les zones de changements de direction brutaux, tels des angles.The invention is therefore based on an automatic adaptation of the characteristics of the plasma jet by corrections, simultaneous and in practically real time, of several parameters so as to compensate for the changes in characteristic of the plasma jet and to keep the torch at a substantially constant distance. of the workpiece over the entire cutting path, including the portions of this cutting path that are complex, especially in areas of sudden changes in direction, such as angles.
Bien entendu, la composition du gaz plasma utilisée doit être adaptée au procédé à mettre en œuvre, notamment en fonction de l'épaisseur du matériau à couper, de sa nature et composition, du critère de qualité de coupe recherchée, ... le choix au cas par cas de cette composition gazeuse est à la portée de l'homme du métier. Il en va de même des paramètres et valeurs numériques à choisir pour le procédé considéré, ainsi que de la manière de les programmer dans les appareils de contrôle et de pilotage de l'installation, notamment la CNC. Of course, the composition of the plasma gas used must be adapted to the process to be implemented, in particular as a function of the thickness of the material to be cut, its nature and composition, the criterion of quality of cut desired, ... the choice case by case this gaseous composition is within the reach of the skilled person. The same applies to the parameters and numerical values to be chosen for the process under consideration, as well as the manner of programming them in the control and piloting devices of the installation, in particular the CNC.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de coupage plasma selon une trajectoire de découpe (TRC) prédéfinie dans une pièce de travail (PT) à couper, mettant en œuvre une torche de coupage (TC) plasma, alimentée en un courant ayant une intensité moyenne (Im) et/ou intensité efficace (le) et en au moins un gaz plasmagène, ladite torche (TC) délivrant un jet de plasma pour réaliser une saignée de coupe (SC) dans la pièce (PT) par déplacement relatif de la torche (TC) par rapport à la pièce à couper (PT) selon la trajectoire de coupe (TRC) prédéfinie, ladite trajectoire de coupe (TRC) comprenant au moins une portion (Z2, Z3) de trajectoire dans laquelle la vitesse de coupe est susceptible de varier, dans lequel on opère une adaptation des caractéristiques du jet de plasma au moins dans ladite au moins une portion (Z2, Z3) de trajectoire de manière à maintenir la torche (TC) à une distance sensiblement constante de la pièce (PT) à couper au long de sensiblement toute la trajectoire de coupe (TRC) et pendant la découpe de ta pièce (PT) par :1. Plasma cutting process according to a predefined cutting trajectory (TRC) in a work piece (PT) to be cut, using a plasma cutting torch (TC), supplied with a current having an average intensity (Im) and / or effective intensity (le) and in at least one plasma gas, said torch (TC) delivering a plasma jet to produce a cutting groove (SC) in the part (PT) by relative displacement of the torch (TC) by with respect to the workpiece to be cut (PT) according to the predefined cutting trajectory (TRC), said cutting trajectory (TRC) comprising at least one portion (Z2, Z3) of trajectory in which the cutting speed is liable to vary, in which operates an adaptation of the characteristics of the plasma jet at least in said at least one portion (Z2, Z3) of trajectory so as to maintain the torch (TC) at a substantially constant distance from the workpiece (PT) to be cut along substantially the entire cutting path (TRC) and during the cutting of your part (PT) by:
(a) modulation de l'énergie thermique (ET) apportée à la pièce de travail (PT) en fonction des variations de vitesse de coupe et en ajustant l'intensité moyenne (Im) ou l'intensité efficace (le) du courant de coupe, (b) modulation de l'énergie cinétique (EC) du jet de plasma en fonction des variations de vitesse de coupe et/ou en fonction de l'ajustement de l'intensité moyenne (Im) ou l'intensité efficace (le) du courant, et(a) modulation of the thermal energy (ET) supplied to the workpiece (PT) according to the variations in cutting speed and by adjusting the average intensity (Im) or the effective intensity (le) of the cutting, (b) modulation of the kinetic energy (EC) of the plasma jet as a function of the variations in cutting speed and / or as a function of the adjustment of the average intensity (Im) or the effective intensity (the ) current, and
(c) modulation de la tension (U) d'arc plasma en fonction de la variation de vitesse de coupe, de l'intensité moyenne (Im) ou l'intensité efficace (le) du courant de coupe et/ou du débit ou de la pression de gaz plasmagène.(c) modulation of the plasma arc voltage (U) as a function of the variation in cutting speed, the average intensity (Im) or the effective intensity (le) of the cutting current and / or of the flow rate or of plasma gas pressure.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les modulations de l'énergie thermique (ET), de l'énergie cinétique (EC) et de la tension (U) d'arc plasma des étapes (a), (b) et (c), respectivement, sont opérées de façon sensiblement simultanée et/ou pratiquement en temps réel. 2. Method according to claim 1, characterized in that the modulations of the thermal energy (ET), of the kinetic energy (EC) and of the plasma arc voltage (U) of steps (a), (b ) and (c), respectively, are operated substantially simultaneously and / or practically in real time.
3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que, lorsque la vitesse de coupe instantanée (Vi) devient inférieure à la vitesse de coupe (Vp) initialement programmée, l'énergie thermique est ajustée à l'étape3. Method according to one of claims 1 or 2, characterized in that, when the instantaneous cutting speed (Vi) becomes lower than the cutting speed (Vp) initially programmed, the thermal energy is adjusted in step
(a) en diminuant l'intensité moyenne (Im) ou l'intensité efficace (le) du courant de coupe.(a) by decreasing the average intensity (Im) or the effective intensity (le) of the cutting current.
4. Procédé seion l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, lorsque la vitesse de coupe (Vi) instantanée devient inférieure à la vitesse de coupe (Vp) initialement programmée, l'énergie cinétique (EC) est ajustée à l'étape (b) par modulation du débit et/ou de la pression du gaz plasmagène, et éventuellement du fluide de protection, en association avec la variation de l'intensité moyenne (Im) ou efficace (le) du courant de coupe.4. Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that, when the instant cutting speed (Vi) becomes lower than the cutting speed (Vp) initially programmed, the kinetic energy (EC) is adjusted to step (b) by modulating the flow rate and / or the pressure of the plasma gas, and optionally the protective fluid, in association with the variation of the average intensity (Im) or effective (le) of the cutting current.
5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la modulation de la tension (U) d'arc plasma de référence de l'étape (c) est opérée en fonction de la variation du débit et/ou de la pression du fluide de protection.5. Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the modulation of the reference plasma arc voltage (U) of step (c) is operated as a function of the variation in the flow rate and / or pressure of the protective fluid.
6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la portion de trajectoire dans laquelle la vitesse de coupe est susceptible de varier correspond à une partie de ladite trajectoire de coupe où la torche doit être soumis à un brutal changement de direction.6. Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the portion of trajectory in which the cutting speed is likely to vary corresponds to a part of said cutting trajectory where the torch must be subjected to a sudden change of management.
7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la portion de trajectoire correspond à une partie de ladite trajectoire de coupe comportant un angle aigu pour former un profil en pointe.7. Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the trajectory portion corresponds to a part of said cutting trajectory having an acute angle to form a pointed profile.
8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les diminutions de l'énergie thermique (ET), de l'énergie cinétique (EC) et de la tension (U) d'arc plasma des étapes (a), (b) et (c), respectivement, sont opérées approximativement au niveau d'une zone de décélération, située en amont du site de changement brutal de direction, à partir de laquelle on diminue la vitesse de déplacement de la torche afin d'atteindre le point de changement brutal de direction sans dépassement du profil de trajectoire programmée.8. Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the decreases in thermal energy (ET), kinetic energy (EC) and the plasma arc voltage (U) of the steps ( a), (b) and (c), respectively, are operated approximately at the level of a deceleration zone, located in upstream of the site of sudden change of direction, from which the speed of movement of the torch is reduced in order to reach the point of sudden change of direction without exceeding the programmed trajectory profile.
9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les augmentations de l'énergie thermique (ET), de l'énergie cinétique (EC) et de la tension (U) d'arc plasma des étapes (a), (b) et (c), respectivement, sont opérées approximativement au niveau d'une zone d'accélération, située en aval du site de changement brutal de direction, à partir de laquelle on augmente la vitesse de déplacement de la torche pour que, partant de la vitesse résultante en fin de décélération au point de changement brutal de direction, la vitesse de déplacement de la torche sur la trajectoire initialement programmée soit à nouveau rétablie en fin d'accélération.9. Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the increases in thermal energy (ET), kinetic energy (EC) and voltage (U) of plasma arc of steps ( a), (b) and (c), respectively, are operated approximately at the level of an acceleration zone, located downstream of the site of sudden change of direction, from which the speed of movement of the torch is increased so that, starting from the speed resulting at the end of deceleration at the point of abrupt change of direction, the speed of movement of the torch on the initially programmed trajectory is again restored at the end of acceleration.
10. Installation automatique de coupage plasma d'au moins une pièce de travail à couper, mettant en œuvre :10. Automatic plasma cutting installation of at least one work piece to be cut, implementing:
- au moins une torche de coupage plasma pour couper la pièce selon une trajectoire de découpe prédéfinie dans la pièce à couper, - des moyens d'alimentation en courant électrique pour alimenter au moins la torche en un courant électrique ayant une intensité moyenne (Im) et/ou intensité efficace (le),- at least one plasma cutting torch for cutting the workpiece according to a predefined cutting trajectory in the workpiece, - electrical current supply means for supplying at least the torch with an electrical current having an average intensity (Im) and / or effective intensity,
- des moyens d'alimentation en gaz pour alimenter la torche en au moins un gaz plasmagène et éventuellement un gaz de protection, - des moyens de contrôle de gaz pour ajuster le débit ou la pression de gaz alimentant la torche,- gas supply means for supplying the torch with at least one plasma gas and optionally a protective gas, - gas control means for adjusting the flow rate or the pressure of gas supplying the torch,
- des moyens support de torche pour porter ladite torche à plasma,- torch support means for carrying said plasma torch,
- des moyens support de pièce pour maintenir et/ou supporter la pièce durant sa découpe, - des moyens de déplacement de torche permettant d'assurer un déplacement relatif de la torche par rapport à la pièce à couper, - des moyens de commande de trajectoire de coupe permettant de programmer et/ou de mémoriser au moins une trajectoire de coupe souhaitée,- workpiece support means for holding and / or supporting the workpiece during its cutting, - torch displacement means making it possible to ensure relative movement of the torch relative to the workpiece, - cutting path control means making it possible to program and / or memorize at least one desired cutting path,
- des moyens de pilotage de torche coopérant avec au moins lesdits moyens de déplacement de torche et lesdits moyens de commande de trajectoire de coupe pour assurer une découpe de la pièce selon ladite trajectoire de coupe prédéfinie,torch piloting means cooperating with at least said torch displacement means and said cutting path control means for cutting the part along said predefined cutting path,
- des moyens de modulation de la vitesse de coupe permettant d'assurer une augmentation, une diminution ou un maintien constant de la vitesse instantanée de déplacement de la torche, - des moyens d'adaptation des caractéristiques du jet de plasma pour permettre de maintenir la torche à une distance sensiblement constante de la pièce à couper au long de sensiblement toute la trajectoire de coupe et pendant la découpe de la pièce comprenant :- means for modulating the cutting speed making it possible to ensure an increase, a decrease or a constant maintenance of the instantaneous speed of movement of the torch, - means for adapting the characteristics of the plasma jet in order to maintain the torch at a substantially constant distance from the workpiece to be cut along substantially the entire cutting path and during cutting of the workpiece comprising:
(i) des moyens de modulation de l'énergie thermique permettant de moduler l'énergie thermique (ET) apportée à la pièce en fonction des variations de vitesse de coupe par les moyens de modulation de la vitesse de coupe, par ajustement de l'intensité moyenne (Im) ou l'intensité efficace (le) du courant de coupe, (ii) des moyens de modulation de l'énergie cinétique permettant de moduler l'énergie cinétique (EC) du jet de plasma en fonction des variations de vitesse de coupe par les moyens de modulation de la vitesse de coupe et/ou en fonction de l'ajustement de l'intensité moyenne (Im) ou l'intensité efficace (le) du courant par les moyens de modulation de l'énergie thermique, et (iii) des moyens de modulation de la tension pour moduler la tension (U) d'arc plasma en fonction des variation de vitesse de coupe par les moyens de modulation de la vitesse de coupe, de l'intensité moyenne (Im) ou l'intensité efficace (le) du courant de coupe par les moyens de modulation de l'énergie thermique et/ou du débit ou de la pression de gaz plasmagène par les moyens de contrôle de gaz. (i) means for modulating the thermal energy making it possible to modulate the thermal energy (ET) supplied to the workpiece as a function of variations in cutting speed by the means for modulating the cutting speed, by adjusting the average intensity (Im) or the effective intensity (le) of the cutting current, (ii) means of kinetic energy modulation making it possible to modulate the kinetic energy (EC) of the plasma jet as a function of variations in speed cutting by means of modulating the cutting speed and / or depending on the adjustment of the average intensity (Im) or the effective intensity (le) of the current by the means of modulating thermal energy, and (iii) means for modulating the voltage for modulating the plasma arc voltage (U) as a function of the variation in cutting speed by the means for modulating the cutting speed, the average intensity (Im) or the effective intensity (le) of the cutting current by the means of modulation of the e thermal energy and / or the flow or pressure of plasma gas by the gas control means.
11. Procédé de coupage plasma selon une trajectoire de découpe (TRC) prédéfinie dans une pièce de travail (PT) à couper, mettant en œuvre une torche de coupage (TC) plasma, alimentée en un courant ayant une intensité moyenne (Im) et/ou intensité efficace (te) et en au moins un gaz plasmagène, ladite torche (TC) délivrant un jet de plasma pour réaliser une saignée de coupe (SC) dans la pièce (PT) par déplacement relatif de la torche (TC) par rapport à la pièce à couper (PT) selon la trajectoire de coupe (TRC) prédéfinie, ladite trajectoire de coupe (TRC) comprenant au moins les portions (Z1 , Z2, Z3, Z4) successives suivantes, prises dans l'ordre suivant : - une première portion (Z1) de trajectoire de coupe où la vitesse de coupe (Vc) est supérieure ou égale à une première valeur-seuil (VS1) non nulle fixée,11. Plasma cutting process according to a predefined cutting trajectory (TRC) in a work piece (PT) to be cut, using a plasma cutting torch (TC), supplied with a current having an average intensity (Im) and / or effective intensity (te) and in at least one plasma gas, said torch (TC) delivering a plasma jet to produce a cutting groove (SC) in the workpiece (PT) by relative displacement of the torch (TC) by relative to the workpiece to be cut (PT) according to the predefined cutting trajectory (TRC), said cutting trajectory (TRC) comprising at least the following successive portions (Z1, Z2, Z3, Z4), taken in the following order: a first portion (Z1) of the cutting trajectory where the cutting speed (Vc) is greater than or equal to a first non-zero fixed threshold value (VS1),
- une portion de décélération (Z2) où la vitesse de coupe (Vc) diminue jusqu'à une valeur minimale (VM) inférieure à ladite première valeur-seuil (VS1)- a deceleration portion (Z2) where the cutting speed (Vc) decreases to a minimum value (VM) lower than said first threshold value (VS1)
- une portion d'accélération (Z3) où la vitesse de coupe augmente depuis ladite valeur minimale (VM) donnée jusqu'à au moins une seconde valeur-seuil (VS2) non nulle fixée ,- an acceleration portion (Z3) where the cutting speed increases from said given minimum value (VM) to at least one second non-zero fixed threshold value (VS2),
- une deuxième portion (Z4) de trajectoire où la vitesse de coupe (Vc) est supérieure ou égale à ladite deuxième valeur-seuil (VS2) fixée, procédé dans lequel on opère une adaptation des caractéristiques du jet de plasma, au moins pendant le déplacement de la torche dans ladite portion de décélération (Z2) et dans ladite portion d'accélération (Z3), de manière à maintenir la torche (TC) à une distance sensiblement constante de la pièce (PT) à couper au long de sensiblement toute la trajectoire de coupe (TRC) et pendant la découpe de la pièce (PT) par :a second portion (Z4) of trajectory where the cutting speed (Vc) is greater than or equal to said second fixed threshold value (VS2), a process in which the characteristics of the plasma jet are adapted, at least during the displacement of the torch in said deceleration portion (Z2) and in said acceleration portion (Z3), so as to maintain the torch (TC) at a substantially constant distance from the workpiece (PT) to be cut along substantially all the cutting trajectory (TRC) and during the cutting of the part (PT) by:
(a) modulation de l'énergie thermique (ET) apportée à la pièce de travail (PT) en fonction des variations de vitesse de coupe et en ajustant l'intensité moyenne (Im) ou l'intensité efficace (le) du courant de coupe, (b) modulation de l'énergie cinétique (EC) du jet de plasma en fonction des variations de la vitesse de coupe (Vc) et/ou en fonction de l'ajustement de l'intensité moyenne (Im) ou l'intensité efficace (le) du courant, et(a) modulation of the thermal energy (ET) supplied to the workpiece (PT) according to the variations in cutting speed and by adjusting the average intensity (Im) or the effective intensity (le) of the chopped off, (b) modulation of the kinetic energy (EC) of the plasma jet as a function of the variations in the cutting speed (Vc) and / or as a function of the adjustment of the average intensity (Im) or the effective intensity (the) of the current, and
(c) modulation de la tension (U) d'arc plasma en fonction de la variation de vitesse de coupe, de l'intensité moyenne (Im) ou l'intensité efficace (le) du courant de coupe et/ou du débit ou de la pression de gaz plasmagène.(c) modulation of the plasma arc voltage (U) as a function of the variation in cutting speed, the average intensity (Im) or the effective intensity (le) of the cutting current and / or of the flow rate or of plasma gas pressure.
12. Procédé selon la revendication 11 , caractérisé en ce que la valeur minimale (VM) est comprise entre 0 et 0,1 x VS, de préférence la valeur minimale (VM) est nulle ou quasi-nulle.12. Method according to claim 11, characterized in that the minimum value (VM) is between 0 and 0.1 x VS, preferably the minimum value (VM) is zero or almost zero.
13. Procédé selon l'une des revendications 11 ou 12, caractérisé en ce que la deuxième valeur-seuil (VS2) et ladite première valeur-seuil (VS1) sont telles que : 0,8 x VS1 < VS2 < 1.2 x VS1 , de préférence la deuxième valeur- seuil (VS2) et ladite première valeur-seuil (VS1) sont approximativement égales.13. Method according to one of claims 11 or 12, characterized in that the second threshold value (VS2) and said first threshold value (VS1) are such that: 0.8 x VS1 <VS2 <1.2 x VS1, preferably the second threshold value (VS2) and said first threshold value (VS1) are approximately equal.
14. Procédé selon l'une des revendications 11 à 13, caractérisé en ce que les longueurs respectives de la portion de décélération (Z2) et de la portion d'accélération (Z3) sont comprises entre 1 mm et 10 cm, de préférence entre 3 mm et 30 mm.14. Method according to one of claims 11 to 13, characterized in that the respective lengths of the deceleration portion (Z2) and the acceleration portion (Z3) are between 1 mm and 10 cm, preferably between 3 mm and 30 mm.
15. Procédé selon l'une des revendications 11 à 14, caractérisé en ce que la portion de décélération (Z2) et de la portion d'accélération (Z3) forment entre elles un angle compris entre 1° et 160°, de préférence entre 5° et 120°.15. Method according to one of claims 11 to 14, characterized in that the deceleration portion (Z2) and the acceleration portion (Z3) form between them an angle between 1 ° and 160 °, preferably between 5 ° and 120 °.
16. Procédé selon l'une des revendications 11 à 15, caractérisé en ce qu'on opère une diminution de l'énergie thermique (ET) apportée à la pièce de travail en diminuant l'intensité moyenne (Im) ou efficace (le) du courant, lorsque la vitesse de coupe (Vc) devient inférieure à ladite première valeur- seuil (VS1) ou que l'écart de vitesse (Δv), dans un intervalle de temps (Δt), entre la vitesse programmée et la vitesse réelle sur trajectoire excède une valeur prédéterminée.16. Method according to one of claims 11 to 15, characterized in that one operates a reduction in the thermal energy (ET) supplied to the workpiece by reducing the average intensity (Im) or effective (the) of the current, when the cutting speed (Vc) becomes lower than said first threshold value (VS1) or when the speed difference (Δv), in a time interval (Δt), between the programmed speed and the actual speed on the trajectory exceeds a predetermined value.
17. Procédé de coupage plasma mettant en œuvre une torche de coupage (TC) plasma, alimentée en un courant ayant une intensité moyenne (Im) et/ou intensité efficace (le) et en au moins un gaz plasmagène, ladite torche (TC) délivrant un jet de plasma pour réaliser une saignée de coupe (SC) dans la pièce (PT) par déplacement relatif de la torche (TC) par rapport à la pièce à couper (PT) selon la trajectoire de coupe (TRC) prédéfinie à une vitesse de coupe de consigne préfixée, le déplacement et la vitesse de déplacement de ladite torche étant contrôlés par des moyens de pilotage, de préférence une console à commande numérique, la vitesse de coupe de consigne préfixée étant mémorisée par lesdits moyens de pilotage, dans lequel: - on réalise la découpe par jet de plasma d'un ou plusieurs motifs de petites dimensions ou de formes complexes dans ladite pièce (PT), durant au moins une partie du temps total de découpe, à une vitesse de coupe modulée inférieure à la vitesse de coupe de consigne préfixée programmée, et simultanément on opère une adaptation des caractéristiques du jet de plasma pendant la durée de découpe du ou desdits motifs de manière à maintenir la torche (TC) à une distance sensiblement constante de la pièce (PT) à couper par :17. Plasma cutting process using a plasma cutting torch (TC), supplied with a current having an average intensity (Im) and / or effective intensity (le) and at least one plasma gas, said torch (TC) delivering a plasma jet to make a cutting groove (SC) in the workpiece (PT) by relative displacement of the torch (TC) relative to the workpiece to be cut (PT) according to the cutting trajectory (TRC) predefined at a prefixed target cutting speed, the movement and the speed of movement of said torch being controlled by control means, preferably a numerically controlled console, the prefixed target cutting speed being memorized by said piloting means, in which : - plasma cutting is carried out of one or more patterns of small dimensions or complex shapes in said part (PT), during at least part of the total cutting time, at a modulated cutting speed less lower than the programmed preset preset cutting speed, and simultaneously an adaptation of the characteristics of the plasma jet is effected during the cutting time of said pattern (s) so as to maintain the torch (TC) at a substantially constant distance from the workpiece ( PT) to be cut by:
(a) modulation de l'énergie thermique (ET) apportée à la pièce de travail (PT) en fonction des variations de vitesse de coupe en ajustant l'intensité moyenne (Im) ou l'intensité efficace (le) du courant de coupe,(a) modulation of the thermal energy (ET) supplied to the workpiece (PT) as a function of the variations in cutting speed by adjusting the average intensity (Im) or the effective intensity (le) of the cutting current ,
(b) modulation de l'énergie cinétique (EC) du jet de plasma en fonction des variations de vitesse de coupe et/ou en fonction de l'ajustement de l'intensité moyenne (Im) ou l'intensité efficace (le) du courant, et(b) modulation of the kinetic energy (EC) of the plasma jet as a function of the variations in cutting speed and / or as a function of the adjustment of the average intensity (Im) or the effective intensity (le) of the current, and
(c) modulation de la tension (U) d'arc plasma en fonction de la variation de vitesse de coupe, de l'intensité moyenne (Im) ou l'intensité efficace (le) du courant de coupe et/ou du débit ou de la pression de gaz plasmagène. (c) modulation of the plasma arc voltage (U) as a function of the variation in cutting speed, the average intensity (Im) or the effective intensity (le) of the cutting current and / or of the flow rate or of plasma gas pressure.
18. Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que :18. Method according to claim 17, characterized in that:
- le ou les motifs de petites dimensions ou de formes complexes à découper constituent des évidements au sein de la tôle, - la vitesse de coupe réelle est maintenue inférieure, constante ou non, à la vitesse de coupe de consigne préprogrammée, pendant l'exécution complète de chaque évidemment, et- the pattern (s) of small dimensions or complex shapes to be cut constitute recesses within the sheet, - the actual cutting speed is kept lower, constant or not, than the preprogrammed setpoint cutting speed, during execution complete of each obviously, and
- les paramètres d'intensité du courant de coupe (le), de pression du gaz de coupe (Pc) et de tension d'arc de référence (Uc) sont adaptés à la vitesse de coupe réelle.- the parameters of intensity of cutting current (le), pressure of cutting gas (Pc) and reference arc voltage (Uc) are adapted to the actual cutting speed.
19. Procédé selon l'une des revendications 17 ou 18, caractérisé en ce que le ou les motifs de petites dimensions ou de formes complexes à découper constituent des évidements au sein de la tôle, en particulier des trous circulaires, oblongs ou toute autre forme complexe, à axe de symétrie ou non, formant un ajour dans la tôle, ayant typiquement des dimensions de l'ordre de quelques mm à au plus quelques cm. 19. Method according to one of claims 17 or 18, characterized in that the pattern or patterns of small dimensions or complex shapes to be cut constitute recesses within the sheet, in particular circular holes, oblong or any other shape complex, with an axis of symmetry or not, forming an aperture in the sheet, typically having dimensions of the order of a few mm to at most a few cm.
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