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淺談全自動鋼板數控切割機的切割技術

發布時間:2019-03-04 16:07:48

   在當前的鋼結構制作當中,板材切割必不可少,而且種類繁多,形狀怪異,這些板材的切割如果使用傳統的半自動,既保證不了切割質量,又影響施工進度,所以我們引進了數控切割機。數控切割機可以使用AUTO CAD隨意編制圖形形狀,再把AUTO CAD轉換成機器內部程序,然后開啟機器,就會切割出我們想要的形狀。根據板材厚度的差異,我們會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離子切割法。等離子切割法中的“橋切”技術尤為重要。 
  數控切割機簡介 
  數控切割機簡單講由三個部分組成,一是機床部分,二是數控系統,三是優化套料軟件 
  1.機床部分是數控切割機的主體,包括機架部分的橫梁導軌,齒輪齒條傳動系統,減速機,伺服電機系統,氣路系統,升降系統,電氣控制柜等,以及根據使用需要,選配自動調高系統,點火系統,劃線系統,冷卻系統等。機床部分的制造質量和加工精度,關鍵零部件的選配,如減速機、伺服系統、自動調高等,都決定了數控切割機的功能配置、機床壽命、切割質量和精度。 
  2.數控系統是數控切割機的指揮中樞,其核心是一臺工業計算機(或稱工業控制器)和一套數控切割專用的切割控制軟件。數控系統中工業控制器的硬件配置決定了數控切割機和數控系統的穩定性,數控系統中的切割控制軟件提供了數控切割所需要的各種切割工藝和運動控制方式,決定了數控切割機的切割效率和切割質量。 
  3.優化套料軟件是數控切割機有效使用和高效切割的必備工具,其核心功能:一是零件與鋼板的集中優化套料,特別是整板優化套料和余料板優化套料,有效提高鋼材套料利用率,二是套料編程與切割的效率,通過自動手動交互式快速套料,自動編程和高效切割工藝,有效提高數控切割的套料編程工作效率和數控切割機的切割效率。 
  數控切割技術 
  目前的數控切割根據板材的厚度,大致分為火焰切割和等離子切割。我們先談談火焰切割。火焰切割是最老的熱切割方式,其切割金屬厚度從1毫米到1米,但是當您需要切割的絕大多數低碳鋼鋼板厚度在20毫米以下時,由于鋼板受熱變形較大,這時應采用等離子切割方式。 
  1、火焰切割法 
  
數控火焰切割機火焰切割是利用氧化鐵燃燒過程中產生的高溫來切割碳鋼,火焰割炬的設計為燃燒氧化鐵提供了充分的氧氣,對于不同厚度的鋼板,我們通過控制進氧量來保證切割質量。所以說高氧線的壓力是決定切割厚度的關鍵,目前我們場地的高氧線壓力可以滿足150mm的板材切割。 
  為了節約成本和提高效率,我們在火焰切割的時候通常使用通常使用公共邊法。所謂公共邊就是在同一張鋼板上,兩個或者多個桿件共同占有的切割軌跡。如圖1,這是我們實際切割中的一個典型案例。 
  由于切割機廠家程序默認的為32個〈1〉單體,所以切割時是32個路線1的循環,如圖中a所示,這樣切割時不但浪費了鋼板,而且增加了大量工作量。為了提高效率,我們用Visual LISP語言編寫出一個程序,用此程序把AUTO CAD圖形中圖元的各個元素提取出來自動寫出該圖形切割代碼。利用此軟件以便更好地解決廠家提供軟件不能利用多個桿件之間公用邊問題,把整張鋼板作為一個單位,如圖中b所示,利用公共邊,只要完成路線2、3就可以了,這樣在兩個桿件之間只需要切割一刀就完成了以前兩刀才能完成的作業。這種方法可以把工作效率提高到30%~40%左右,現場效果顯著。 
  2、等離子切割法 
  火焰切割設備的成本低并且是切割厚金屬板唯一經濟有效的手段,但是在薄板切割方面有其不足之處。與等離子比較起來,火焰切割的熱影響區要大許多,熱變形比較大。為了切割準確有效,操作人員需要擁有高超技術才能在切割過程中及時回避金屬板的熱變形。所以在薄板的切割上,使用
數控等離子切割機切割具有較好質量保證。等離子切割是利用高溫在噴嘴處噴射出來的高速氣流離子化,從而形成導電體。當電流通過時,該導氣流即形成高溫等離子電弧,電弧的熱量使工件切口處的金屬局部熔化(和蒸發),并借助高速等離子氣流的動力排除熔融金屬以形成切口的一種加工方法。利用環形氣流技術形成的細長并穩定的等離子電弧,保證了能夠平穩且經濟地切割任何導電的金屬。圖2為我們現場等離子割嘴形式,切割時電極引弧形成高溫,高壓氣體在高溫下電離形成離子流,這些離子流在高壓氣體的擠壓下集中,形成割刀切割金屬。對于不同的板厚,我們通過調節電壓、電流、氣體壓力等參數以達到切割目的。 
  由于等離子切割速度可達到1000mm/min,而火焰切割的速度為350mm/min,在此高速切割的過程中頻繁的打孔、升降割嘴成了提高效率的最大障礙,因為每張鋼板平均要打孔300多次,每次打孔要伴隨一次升降,而每次升降耗時18秒。為了避免時間的浪費,更快的提高效率,現場總結經驗并嘗試新的方法-“橋切”法。所謂“橋切”法是把所有切割軌跡連成一體,使切割一氣呵成,就像我們平時寫的藝術字,完整的一個字寫完,只有落筆、運筆、收筆三個過程,而不存在往復的落筆、運筆、收筆。由于整個切割過程都是控制機器自動完成,我們如果采用“橋切”的方法,大大降低了操作難度,進而提高了生產效率。如圖3所示: 
  如圖所示,橋切法大大降低了打孔數量,這樣的好處有三條:1、節約了時間每張鋼板平均打孔3-4次,這樣一來一張鋼板可節省打孔時間1.5小時 2、節約了生產成本 等離子切割平均每打30個孔就得更換一套電極、割嘴,整張板切割完畢平均消耗10套電極、割嘴,而采用“橋切”方法切割,每張鋼板僅僅消耗4套電極、割嘴,這樣每張鋼板可節約6套,每套電極、割嘴的價錢為80元,每張鋼板可平均降低成本480元。3、提高了質量 
  采用了“橋切”的方法,大大減少打孔數量,進而減少了操作步驟,避免了一些由于操作誤差而帶來的不必要麻煩;其次如果采用普通等離子切割,單體桿件脫離板材時容易翻轉,造成桿件與割嘴之間的碰撞,損壞桿件和割嘴。采用了“橋切”法,由于整張鋼板連接成一體,這樣即避免了桿件翻轉時對設備和桿件的損壞,又避免了單體桿件脫落時造成鋼板受力不均勻而形成的不必要變形,提高切割質量。 
  總結 
  數控切割機給生產帶來了很大的便利,但我們不能止足于此,我們要發揮集體的智慧,結合生產,運用更好的方法開發數控切割機的極限。目前等離子切割技術盡能滿足薄板的切割,板材過厚時就失去了切割的長處,我們還要研究通過加大功率來加快等離子切割速度,同時提高切割質量,排除盲點。 

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