論數(shù)控切割技術(shù)的應用及改進

【摘要】數(shù)控切割技術(shù)是一種基于數(shù)字程序控制、機電一體化系統(tǒng)的物體切割工藝，無論是數(shù)控切割系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)，還是用于切割的能源都隨著技術(shù)進步取得了一定的發(fā)展。目前國內(nèi)既有用于大型板材切割加工的龍門式切割機，也有專門針對中小型板材切割加工的懸臂式切割機，還有便攜式切割機、智能的切割機器人等，形成了印證切割技術(shù)發(fā)展的技術(shù)序列。

【關(guān)鍵詞】數(shù)控切割技術(shù)；應用現(xiàn)狀；改進措施

1.數(shù)控切割技術(shù)的應用現(xiàn)狀

1.1數(shù)控等離子切割技術(shù)的應用現(xiàn)狀

等離子切割是一種基于高溫等離子切割弧、等離子動量的高溫切割加工方法，有限制因素較少、切割速度較快的優(yōu)點。數(shù)控等離子切割是一種綜合了數(shù)控技術(shù)等在內(nèi)的新型切割技術(shù)，在諸多方面有著無可比擬的優(yōu)勢。我國的數(shù)控等離子切割技術(shù)起步相對較晚，發(fā)展速度較慢，但仍然取得了一定的發(fā)展成就。目前等離子切割技術(shù)主要朝著精密化、智能化的方向發(fā)展。

1.2數(shù)控激光切割技術(shù)的應用現(xiàn)狀

激光切割是一種基于大功率激光束、高速氣流等技術(shù)在內(nèi)的工件熱切割方法，有切割質(zhì)量較好、速度相對較快、多位切割、自動化程度高等優(yōu)點。由于激光器功率和設(shè)備本身因素的限制，在切割材料和切割速度等方面有所限制和約束，并且大多采用數(shù)控技術(shù)進行操作控制。在我國，數(shù)控激光切割技術(shù)在電子加工、汽車工業(yè)等諸多領(lǐng)域都有廣泛應用，但是和發(fā)達國家相比，在自動化水平等方面還有一定的差距。當前使用比較普遍、技術(shù)比較先進的是三維激光切割技術(shù)，在諸多加工行業(yè)中都有應用。

1.3數(shù)控高壓水射流切割技術(shù)的應用現(xiàn)狀

高壓水射流切割是利用高壓水強大的動能和沖擊力來進行切割的技術(shù)工藝，也稱為水射流切割，是一種非熱源的加工方式，廣泛適用于眾多的金屬和非金屬材料，具有切割質(zhì)量好、適用范圍廣、切割影響范圍小等眾多優(yōu)點，還有非常突出的環(huán)保優(yōu)勢。我國的數(shù)控高壓水射流切割技術(shù)起步比較晚，國內(nèi)已經(jīng)有一批科研院所和生產(chǎn)企業(yè)在研究、吸收國外的先進技術(shù)，在自主生產(chǎn)方面已經(jīng)具備了一定的能力?，F(xiàn)在應用比較廣泛的是數(shù)控超高壓水射流切割技術(shù)，其在玻璃深加工、石材以及陶瓷加工等眾多工業(yè)領(lǐng)域有大量的應用。

2.數(shù)控切割技術(shù)的改進措施

2.1切割程序的改進及其作用

第一，更改切割程序減少材料豁口產(chǎn)生?；砜诋a(chǎn)生大部分是由于切割完成、?；鹜鈺r的氣壓不足或者鋼板銹蝕、割嘴不好等一系列原因產(chǎn)生的。筆者經(jīng)過一系列的分析研究發(fā)現(xiàn)，由于切割完成時機器劇烈減速，慣性割槍沒有完全停住，向前沖后產(chǎn)生了一定程度的彈性形變，然后又向后帶動氣流反彈，使氣流沖向零件而產(chǎn)生豁口。并且豁口的大小和鋼板厚度、割嘴大小、運行速度等多方面的因素有一定的關(guān)系，其中鋼板厚度的影響較大。在筆者反復試驗和驗證后，最終選擇采用改進?；瘘c的位置使之遠離零件2-5mm（根據(jù)鋼板厚度的不同而不同）的方法來屏蔽氣流晃動造成的影響，最終豁口出現(xiàn)在零件使用區(qū)之外的0.5mm，不會對修磨產(chǎn)生較大影響。此項技術(shù)改進，減少了80%的切割豁口出現(xiàn)率，大幅度降低了補焊的頻率和平均修磨時間，在零成本投入的情況下大幅度提高了修磨工序的產(chǎn)能。

第二，更改切割程序以提高產(chǎn)能。對于一些公差較大、尺寸較小的規(guī)整零件，經(jīng)過計算后加入補償量，采用手工編程的方式，多次試驗最終完成切割程序，能夠有效減少起火次數(shù)、加快切割的效率。這種技術(shù)改進方法必須屏蔽掉補償?shù)囊蛩兀驗樽蟀脒吺亲笱a償、右半邊的是右補償。在一段程序中是不可以同時出現(xiàn)兩種補償?shù)?，因此在編寫程序時必須將刀具的補償量加進來。筆者經(jīng)過試驗，切割時采用一把割槍，其產(chǎn)量由每小時68件增加到了125件，產(chǎn)能提高了將近1倍，同時鋼板材料的利用率也略有提高。

2.2切割零件的改進及其作用

第一，改進長寬比較大的零件套料以減少變形。對于長寬比較大的零件，改變套料可以有效減少零件的變形。

第二，針對材料利用率方面進行一些技術(shù)改進。首先，對于接近正方形的零件可以實現(xiàn)共邊切割。根據(jù)筆者實際工作經(jīng)驗，這種方法既能節(jié)省材料的加工時間和加工費用，也能大大提高材料的利用率。其次，對于形狀復雜的零件套料有必要進行改進。一些形狀比較復雜的零件自動套料，鋼板利用率明顯降低，實際工作中難以采用。我們可以使用人工套料，根據(jù)實際工作效果可以看出這種改進大大提高了材料利用率。最后，針對小零件串行切割風險較高的技術(shù)改進。對于一些小零件的套料，自動套料的加工風險太大（圖1上），如果突然出現(xiàn)停電或機器異常的情況，就可能產(chǎn)生好幾十件的報廢（假設(shè)在圖1中的B點，就全部報廢）。筆者經(jīng)過多次研究，改進了手工編程，這種情況最多只產(chǎn)生一件報廢（如點D，就是該件報廢，其它零件不受影響），也有可能不產(chǎn)生報廢（如點C）。這種改進不僅解決了可能出現(xiàn)的批量報廢情況，也減少了修磨時間，圖1（上）可能產(chǎn)生四個豁口（A處放大圖），需要進行焊修；圖1（下）可能產(chǎn)生兩個豁口（E處放大圖），豁口減少一半，修磨效率提高近1倍。

2.3切割工藝、設(shè)備的改進及其作用

第一，在降低氧氣、丙烷消耗量方面的技術(shù)改進。氧氣在火焰切割方法中的使用量比較大，因此研究采用何種技術(shù)措施來降低氧氣使用量并提高其利用效率是有效降低切割成本的關(guān)鍵點。首先，要減少氧氣的殘留率。經(jīng)過從氧氣瓶到氧氣氣排、再從液氧到液氧氣排的改進，氣瓶中的氧氣殘留率由原來的6%降到了2%以下。其次，筆者在工作過程中發(fā)現(xiàn)使用丙烷氣排進行切割操作時，個別丙烷氣瓶中的殘留率竟然高達50%，進過一系列技術(shù)探討和試驗后，我們制作和采用了丙烷加熱器，加熱后氣瓶中丙烷殘留率降到了2%，大大降低了企業(yè)的經(jīng)營成本。

第二，針對厚板穿孔難的技術(shù)改進。筆者在工作中常遇到堵割嘴、下料垂直度差、大量零件需要返修的問題。經(jīng)過試驗我們采用預穿孔和鉆孔的方法，返修率減少至1%以下，厚板割嘴平均每噸減少2支。

結(jié)語

本文從切割所用能源的角度，探討了目前數(shù)控切割技術(shù)的應用現(xiàn)狀，并簡要介紹了一種基于火焰切割技術(shù)的改進措施，希望對切割技術(shù)的發(fā)展有所幫助。

參考文獻

[1]劉德剛，李佳星，趙靜赟.切割軌跡自動編程系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].組合機床與自動化加工技術(shù)，2014（08）

[2]雷剛，汪健，彭林，施蕓.基于PC104和PCL6025B的數(shù)控切割機控制系統(tǒng)設(shè)計[J].制造業(yè)自動化，2014（05）