龍卷風等離子切割機在墻板切割中的使用效果分析

【關鍵詞】龍卷風；等離子；切割；墻板；效果

一、前言

宏源公司在使用龍卷風等離子切割機前，其主導產品高速彈力絲機上以20mm至25mm鋼板為原材料的零件，如主機架墻板、傳動墻板、電機底板等，它們的成型切割均使用數控火焰切割機來完成，其主要生產流程情況是：

主機架墻板（整體式）：用數控火焰切割機切割外形及內形腔，用專用大立銑銑加工二平面，用專用焊接夾具焊接二側支撐塊，用搖臂鉆床加工主機架墻板上的各螺孔及定位孔等工序。

傳動墻板：用龍門刨床加工定尺鋼板坯料的二大平面，用數控火焰切割機切割外形和部分內形腔，使用火焰和專用夾具對二大平面進行平面度校整，用龍門加工中心加工（1）對軸承座安裝孔進行粗、精加工；（2）對各定位孔及螺孔進行鉆孔及攻絲加工等工序。

二、原生產流程方案存在的主要問題：

1）由于使用數控火焰切割機切割外形及部分內形腔時，存在被切割零件熱變形較大現象，故需采用后續(xù)火焰校整工序來保證墻板的平整度；

2）存在切割精度較差問題，故需采用龍門加工中心來對墻板上重要的軸承座安裝孔等進行粗、精加工，以保證軸承座安裝孔的尺寸精度；

3）設備的切割效率較低不能滿足現生產期量要求；

4）設備在調整切割產品品種時調整存在一定難度不能滿足經常更換切割品種的要求等；

5）數控火焰切割機切割時產生的大量切割煙塵無法收集處理。

三、切割設備需進行優(yōu)化升級的主要原因：

根據公司新型高速彈力絲機需采用（拼裝式）主機架墻板（材料為20mm精軋鋼鈑）其切割的工作量比原用主機架墻板（整體式）有較大的增加，其切割精度要求和切割后產品變形量要求比原（整體式）主機架墻板有較大的提高。如繼續(xù)采用原數控火焰切割機切割方案將引起切割設備能力不足問題，如繼續(xù)增加同類火焰切割機勢必將增加生產場地和切割后的校整及加工設備能力負荷大量增加的情況。因此優(yōu)化升級厚鋼板的切割方式，是提高墻板類零件所用切割設備的產能和產品質量的關鍵，同時也可解決使用數控火焰切割機生產流程方案時存在的問題。

四、切割設備優(yōu)化升級方案

經充分調研和討論后決定采用切割效率更高、切割精度更高的日本小松公司產TFPL3082型“小松龍卷風數控精細等離子切割機”來替代原用數控火焰切割機。TFPL3082型“小松龍卷風數控精細等離子切割機”主要設備參數和特點為：

1）設備主要參數情況：

切割范圍：2500mm*6200mm；切割能力：1.2mm-25mm（碳鋼鈑）；

切割速度：9mm-25mm（碳鋼鈑） Max.3000mm/min；

定位精度：0.15mm/300mm；重復定位精度：±0.1mm

輸出功率：30kw；控制系統(tǒng)：FANUC SYSEM 0i-D

2）設備主要性能與特點：

設備主要有X軸導軌部件、操控小車部件、Y軸高剛性軸驅動架、切割割炬部件、CNC控制系統(tǒng)、三軸驅動系統(tǒng)、等離子電源、氣體調節(jié)器、切割工作平臺、吸塵凈化系統(tǒng)等部件以及先進的操作軟件組成。

設備采用X軸單側雙線性道軌結構，Y軸在高剛性軸驅動架設置了2根線軌，且高剛性Y軸驅動架的重心位于X軸的2根道軌間的齒輪齒條嚙合處等優(yōu)化布局方案，使設備具有較高的結構剛性；設備X、Y軸采用伺服電機帶動高精度齒輪齒條傳動、Z軸采用伺服電機帶動滾珠絲桿傳動的方式，使設備具有平穩(wěn)且高精度三軸移動及定位性能；由于設備具有高剛性和移動穩(wěn)定性及較高的三軸定位精度等優(yōu)點，故可實現高品質、高精度穩(wěn)定切割的目標。切割后產品切割面平整光潔，切割的小孔圓整；設備能實現三個工作面均能進行上下料的裝卸操作要求，以方便大規(guī)格鈑材的吊裝工作。

設備采用小松龍卷風切割割炬，其基本工作原理是在切割電弧外增加了超高速的龍卷風氣體來實現高速且垂直切割，從而達到消除反面掛渣、消除產品斷面傾角、提高產品切割斷面質量的效果。具有切割后產品斷面斜角小于1度，切割圓孔時上下孔徑差小，切割后的斷面表面硬度變化小等優(yōu)點。

設備具有快速弧電流變換、全自動氣體控制等先進技術，從而有效的延長割嘴電極的壽命、減少了設備切割用氣量、使設備的切割運行成本降低。設備具有快速交換割炬功能，配置了割炬清洗裝置、防火星飛濺罩子等，以方便設備操作。

設備配置了先進的切割煙塵收集系統(tǒng)，即采用2臺大功率吸塵機和切割工作平臺中安裝使用了推拉式吸塵裝置來收集切割時產生的煙塵，基本達到了設備工作現場無煙塵的目標要求。推拉式吸塵裝置能根據切割位置的變化實現自動打開或關閉吸塵口，以有效的提高吸塵效果。

五、使用小松龍卷風數控精細等離子切割機后生產流程情況

在經實際試加工后，三種墻板類零件的生產流程調整為：

主機架墻板（整體式）：用數控精細等離子切割機切割外形及內形腔，用專用大立銑銑加工二平面，用專用焊接夾具焊接二側支撐塊，用搖臂鉆床加工主機架墻板上的各螺孔及定位孔等工序。

主機架墻板（拼裝式）：用數控精細等離子切割機切割外形，用龍門加工中心加工（1）安裝定位基準面精加工；（2）各定位孔及螺孔加工等工序。

傳動墻板：用龍門刨床加工二大平面，用數控精細等離子切割機切割外形及主要內形腔（軸承座裝配孔處留精加工余量），用龍門加工中心加工（1）各軸承座裝配孔精加工；（2）各定位孔及螺孔加工等工序。

六、使用小松龍卷風數控精細等離子切割機后實際效果

以上改造方案實施后由于龍卷風數控精細等離子切割機具有較高的切割效率，切割效率為原用火焰切割機3倍左右，故可滿足完成所有類型墻板切割工作量的要求，即用一臺數控精細等離子切割機同時滿足高速彈力絲機（整體式）主機架墻板、（拼裝式）主機架墻板、傳動墻板三種類型產品的切割工作量，且生產場地面積基本與原一臺火焰切割機使用的場地相同，達到了在完成同量產品加工時盡可能減少生產場地的要求；由于龍卷風數控精細等離子切割機具有較高的柔性化生產水平，故三種產品在生產調整轉換時，無需對設備機械部分進行調整只需變換設備切割程序即可完成，達到了可隨時根據生產需要來調整生產零件品種的要求；由于龍卷風數控精細等離子切割機具有較高切割精度，其切割精度比原用數控火焰切割機有大幅提高，達到可內形腔內非主要配合尺寸面可不經修整就可直接使用，主要配合尺寸面只需留精加工余量的標準要求；由于龍卷風數控精細等離子切割機具有切割后產品熱變形量較小的優(yōu)點，切割后被切割零件的變形量比原用火焰切割機大幅減少，基本達到不需再進行切割后校整就可直接使用的變形量要求；由于選用的龍卷風數控精細等離子切割機帶有自動化收集切割煙塵裝置，使用車間內的切割煙塵基本消除，滿足了車間內環(huán)境保護要求。

總之，在使用數控精細等離子切割機替代數控火焰切割機切割產品后，達到了提高生產效率、提高產品質量、提高生產線柔性化水平、提高生產場地利用率、減少后續(xù)加工工序和工作量、改善工作環(huán)境等的目標要求，具有良好的使用效果。