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浅谈全自动钢板数控切割机的切割技术

发布时间:2019-03-04 16:07:48

   在当前的钢结构制作当中,板材切割必不可少,而且种类繁多,形状怪异,这些板材的切割如果使用传统的半自动,既保证不了切割质量,又影响施工进度,所以我们引进了数控切割机。数控切割机可以使用AUTO CAD随意编制图形形状,再把AUTO CAD转换成机器内部程序,然后开启机器,就会切割出我们想要的形状。根据板材厚度的差异,我们会采用不同的切割方法。目前主要采用的方法有火焰切割法和等离子切割法。等离子切割法中的“桥切”技术尤为重要。 
  数控切割机简介 
  数控切割机简单讲由三个部分组成,一是机床部分,二是数控系统,三是优化套料软件 
  1.机床部分是数控切割机的主体,包括机架部分的横梁导轨,齿轮齿条传动系统,减速机,伺服电机系统,气路系统,升降系统,电气控制柜等,以及根据使用需要,选配自动调高系统,点火系统,划线系统,冷却系统等。机床部分的制造质量和加工精度,关键零部件的选配,如减速机、伺服系统、自动调高等,都决定了数控切割机的功能配置、机床寿命、切割质量和精度。 
  2.数控系统是数控切割机的指挥中枢,其核心是一台工业计算机(或称工业控制器)和一套数控切割专用的切割控制软件。数控系统中工业控制器的硬件配置决定了数控切割机和数控系统的稳定性,数控系统中的切割控制软件提供了数控切割所需要的各种切割工艺和运动控制方式,决定了数控切割机的切割效率和切割质量。 
  3.优化套料软件是数控切割机有效使用和高效切割的必备工具,其核心功能:一是零件与钢板的集中优化套料,特别是整板优化套料和余料板优化套料,有效提高钢材套料利用率,二是套料编程与切割的效率,通过自动手动交互式快速套料,自动编程和高效切割工艺,有效提高数控切割的套料编程工作效率和数控切割机的切割效率。 
  数控切割技术 
  目前的数控切割根据板材的厚度,大致分为火焰切割和等离子切割。我们先谈谈火焰切割。火焰切割是最老的热切割方式,其切割金属厚度从1毫米到1米,但是当您需要切割的绝大多数低碳钢钢板厚度在20毫米以下时,由于钢板受热变形较大,这时应采用等离子切割方式。 
  1、火焰切割法 
  
数控火焰切割机火焰切割是利用氧化铁燃烧过程中产生的高温来切割碳钢,火焰割炬的设计为燃烧氧化铁提供了充分的氧气,对于不同厚度的钢板,我们通过控制进氧量来保证切割质量。所以说高氧线的压力是决定切割厚度的关键,目前我们场地的高氧线压力可以满足150mm的板材切割。 
  为了节约成本和提高效率,我们在火焰切割的时候通常使用通常使用公共边法。所谓公共边就是在同一张钢板上,两个或者多个杆件共同占有的切割轨迹。如图1,这是我们实际切割中的一个典型案例。 
  由于切割机厂家程序默认的为32个〈1〉单体,所以切割时是32个路线1的循环,如图中a所示,这样切割时不但浪费了钢板,而且增加了大量工作量。为了提高效率,我们用Visual LISP语言编写出一个程序,用此程序把AUTO CAD图形中图元的各个元素提取出来自动写出该图形切割代码。利用此软件以便更好地解决厂家提供软件不能利用多个杆件之间公用边问题,把整张钢板作为一个单位,如图中b所示,利用公共边,只要完成路线2、3就可以了,这样在两个杆件之间只需要切割一刀就完成了以前两刀才能完成的作业。这种方法可以把工作效率提高到30%~40%左右,现场效果显著。 
  2、等离子切割法 
  火焰切割设备的成本低并且是切割厚金属板唯一经济有效的手段,但是在薄板切割方面有其不足之处。与等离子比较起来,火焰切割的热影响区要大许多,热变形比较大。为了切割准确有效,操作人员需要拥有高超技术才能在切割过程中及时回避金属板的热变形。所以在薄板的切割上,使用
数控等离子切割机切割具有较好质量保证。等离子切割是利用高温在喷嘴处喷射出来的高速气流离子化,从而形成导电体。当电流通过时,该导气流即形成高温等离子电弧,电弧的热量使工件切口处的金属局部熔化(和蒸发),并借助高速等离子气流的动力排除熔融金属以形成切口的一种加工方法。利用环形气流技术形成的细长并稳定的等离子电弧,保证了能够平稳且经济地切割任何导电的金属。图2为我们现场等离子割嘴形式,切割时电极引弧形成高温,高压气体在高温下电离形成离子流,这些离子流在高压气体的挤压下集中,形成割刀切割金属。对于不同的板厚,我们通过调节电压、电流、气体压力等参数以达到切割目的。 
  由于等离子切割速度可达到1000mm/min,而火焰切割的速度为350mm/min,在此高速切割的过程中频繁的打孔、升降割嘴成了提高效率的最大障碍,因为每张钢板平均要打孔300多次,每次打孔要伴随一次升降,而每次升降耗时18秒。为了避免时间的浪费,更快的提高效率,现场总结经验并尝试新的方法-“桥切”法。所谓“桥切”法是把所有切割轨迹连成一体,使切割一气呵成,就像我们平时写的艺术字,完整的一个字写完,只有落笔、运笔、收笔三个过程,而不存在往复的落笔、运笔、收笔。由于整个切割过程都是控制机器自动完成,我们如果采用“桥切”的方法,大大降低了操作难度,进而提高了生产效率。如图3所示: 
  如图所示,桥切法大大降低了打孔数量,这样的好处有三条:1、节约了时间每张钢板平均打孔3-4次,这样一来一张钢板可节省打孔时间1.5小时 2、节约了生产成本 等离子切割平均每打30个孔就得更换一套电极、割嘴,整张板切割完毕平均消耗10套电极、割嘴,而采用“桥切”方法切割,每张钢板仅仅消耗4套电极、割嘴,这样每张钢板可节约6套,每套电极、割嘴的价钱为80元,每张钢板可平均降低成本480元。3、提高了质量 
  采用了“桥切”的方法,大大减少打孔数量,进而减少了操作步骤,避免了一些由于操作误差而带来的不必要麻烦;其次如果采用普通等离子切割,单体杆件脱离板材时容易翻转,造成杆件与割嘴之间的碰撞,损坏杆件和割嘴。采用了“桥切”法,由于整张钢板连接成一体,这样即避免了杆件翻转时对设备和杆件的损坏,又避免了单体杆件脱落时造成钢板受力不均匀而形成的不必要变形,提高切割质量。 
  总结 
  数控切割机给生产带来了很大的便利,但我们不能止足于此,我们要发挥集体的智慧,结合生产,运用更好的方法开发数控切割机的极限。目前等离子切割技术尽能满足薄板的切割,板材过厚时就失去了切割的长处,我们还要研究通过加大功率来加快等离子切割速度,同时提高切割质量,排除盲点。 

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