數(shù)控切割編程工藝分析與技巧

賀曉江 陶本雄 趙增博 陳少云

【摘 要】數(shù)控切割技術(shù)具有切割精度較高、外觀質(zhì)量好、速度快、整體下料布局合理、材料利用率高等特點(diǎn)。但如果沒有很好的掌握計(jì)算機(jī)編程方法，就會(huì)使這些優(yōu)勢(shì)遜色不少，本文重點(diǎn)分析數(shù)控切割編程過程中的一些常見問題，歸納總結(jié)出對(duì)應(yīng)的解決辦法和技巧。

【關(guān)鍵詞】數(shù)控切割；編程技巧

【中圖分類號(hào)】 TG519.1【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】 A【文章編號(hào)】1672-5158（2013）07-0061-01

在金屬結(jié)構(gòu)件制造中，許多構(gòu)（零）件形狀比較復(fù)雜或不規(guī)則，數(shù)控切割機(jī)床的出現(xiàn)使得這些零件的加工成為可能，切割程序是數(shù)控切割機(jī)的指揮中樞，編程人員在電腦上進(jìn)行繪圖、套料、編程，生成數(shù)控切割指令，然后輸入切割機(jī)，機(jī)器接受“命令”去實(shí)現(xiàn)人的“意圖”。因此編程技術(shù)的優(yōu)劣直接影響切割的質(zhì)量和效率，好的程序可以做到：同樣板材尺寸切的零件更多；相同切割任務(wù)切得更快；同樣切割設(shè)備切得更好；同樣切割方法切得更省。概括來說就是四個(gè)字“多、快、好、省”。

目前工廠里使用的套料軟件多分為三大模塊：（1）Fast CAM：CAD優(yōu)化處理；（2）Fast NEST 設(shè)置切割路徑、套料生成程序；（3）Fast PLOT模擬切割、校驗(yàn)。本文將對(duì)編程過程經(jīng)常遇到的一些工藝性問題進(jìn)行分析，并針對(duì)問題找出相應(yīng)的解決辦法，探索幾點(diǎn)對(duì)于數(shù)控切割質(zhì)量、效率有所提高的技巧。

1 合理選擇引入點(diǎn)（打火點(diǎn)）

引入點(diǎn)是數(shù)控切割機(jī)在鋼板上穿孔切割的起始點(diǎn)，由于切割過程中首先規(guī)定了切割的方向（順、逆時(shí)針），在切割過程中會(huì)出現(xiàn)因引入點(diǎn)設(shè)置不當(dāng)，工作臺(tái)面無法完全承托零件造成移位、跑偏、落空等現(xiàn)象，直接影響切割質(zhì)量和零件合格率。因此在選擇引入點(diǎn)時(shí)，應(yīng)遵循工件未切割邊在切割過程中盡可能的與大板相連，減少因零件自身重量和熱變形產(chǎn)生的位移而導(dǎo)致的切割不精確。如圖 1：切割的引入點(diǎn)應(yīng)選在 1 處且逆時(shí)針切割，切割的大部分時(shí)間工件與大的母板相連，可做到切割過程變形最少，如果選在其他位置，以3為例，逆時(shí)針切割，當(dāng)割完了 3-4-2-1時(shí)已完全割斷了工件與大板的聯(lián)系，在切割 1-3 時(shí)工件很容易因熱應(yīng)力發(fā)生位移導(dǎo)致切割不精確。

2. 共邊與連續(xù)切割

共邊切割與連續(xù)切割不僅可以提高鋼材的利用率、節(jié)省鋼材，而且可以減少穿孔次數(shù)，節(jié)省預(yù)熱穿孔時(shí)間，提高切割效率。連續(xù)切割功能可以替代橋接功能，使相鄰的幾個(gè)零件做到連續(xù)切割，避免了預(yù)熱穿孔，從而有效節(jié)省割嘴、預(yù)熱氧，提高切割效率，節(jié)省耗材。如圖2所示，采用了共邊切割模式切割兩個(gè)零件1和2，一條割縫切出了零件1的上邊和零件2的下邊，切割1、2的左邊同時(shí)切出了零件7和8的右邊，這種切割模式既節(jié)省了材料又提高了工作效率。整個(gè)過程只打一次引入孔，實(shí)現(xiàn)了一次打孔多零件切割，減少了預(yù)熱、打孔和切割時(shí)間。

3. 切割順序的選擇

切割順序是指對(duì)鋼板上若干大小嵌套的套排零件依次進(jìn)行切割的順序，根據(jù)零件的形狀，分析其切割時(shí)的變形特點(diǎn)，確定合理的切割順序可使零件受熱均勻，零件內(nèi)部受力相互牽制，這就減少了變形。切割順序一般應(yīng)遵守以下原則：先內(nèi)后外，先小后大，先圓后方，交叉跳躍，先繁后簡等。假如后割內(nèi)輪廓、小零件，會(huì)造成定位不可靠，產(chǎn)生移位，導(dǎo)致零件精度降低。

4. 切割方向的影響

正確的切割方向應(yīng)該保證最后一條割邊才與母板大板部分脫離，如果過早的與母板大板脫離，則零件周邊的余料角框剛性無法抵抗切割過程中出現(xiàn)的熱變形，造成切割件在切割過程中產(chǎn)生位移而變形，這也會(huì)導(dǎo)致切割精度降低。

5. 平滑過渡切割

在切割直角零件時(shí)，尖銳過渡的方式容易產(chǎn)生過燒的現(xiàn)象，實(shí)質(zhì)是切割進(jìn)行到拐角尖時(shí)有一個(gè)速度下跌甚至停頓而引起。這種情形致使切割零件尺寸超差，機(jī)床壽命也受影響。避免的方法是編程時(shí)將角部更改為一個(gè)微小圓弧，使其變?yōu)槠交^渡形式，可較好的提高切割質(zhì)量，且對(duì)保護(hù)機(jī)床也有很大好處。

6. 熱變形與跑偏控制

在火焰切割過程中，由于板材的熱脹冷縮、零件受熱不均勻和零件形狀特異、打火點(diǎn)設(shè)置不當(dāng)?shù)仍?，極易造成零件熱變形和跑偏現(xiàn)象，從而影響切割精度和零件合格率。

6.1 對(duì)于板材的熱漲尺寸偏移，按照切割槍嘴線能量和長度尺寸補(bǔ)償?shù)牟呗裕稍跇屪燧^為集中影響的尺寸增加0.5～1mm補(bǔ)償量，具體數(shù)值掌握需結(jié)合對(duì)應(yīng)設(shè)備并經(jīng)長期實(shí)踐獲得。

6.2 對(duì)于零件受熱不均勻的情形，如在小范圍單個(gè)小零件周邊或大零件集中切割處，除采取尺寸補(bǔ)償?shù)霓k法外還可采用分散切割的方式。就是讓切割不要過于集中，不要一次性全部切割完畢，可在切割一部分形狀后轉(zhuǎn)移到另外位置切割，而后再返回到原處切割，既保證該處溫度不至于過高而導(dǎo)致零件熱變形，也可讓板材受熱趨于均勻不易發(fā)生跑偏現(xiàn)象，但其缺點(diǎn)是切割時(shí)空程增加。

7. 排版、布局合理

當(dāng)多種類、多數(shù)量零件需在同一張板料上切割時(shí)，編程就需考慮合理排版、布局的問題，需統(tǒng)籌考慮板材尺寸和各個(gè)零件的外形尺寸，可采用多種零件混編和單個(gè)零件集中切割相結(jié)合的策略，應(yīng)遵守以下原則：先排大零件后插小零件，按照板材大小先將大零件依次排列好，然后在大零件連接的余料處逐個(gè)插入小零件，這種模式可有效提高材料的利用率。

綜上所述，編程的優(yōu)劣對(duì)數(shù)控切割起著關(guān)鍵性的作用，實(shí)踐中只有將豐富的切割經(jīng)驗(yàn)和優(yōu)化工藝融入程序中，針對(duì)不同零件采用對(duì)應(yīng)的編程方法，在編程過程中還需對(duì)實(shí)際零件的材質(zhì)、形狀和用途等特征加以分析，制定最佳方案，才能控制零件變形，提高切割的精度和效率，使數(shù)控切割機(jī)的功能得到充分的發(fā)揮，真正做到“多、快、好、省”。

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