數(shù)控火焰切割機于機械制造中的使用改進

向帥，張國梁山東金嶺礦業(yè)機械制造廠

數(shù)控火焰切割機于機械制造中的使用改進

向帥，張國梁
山東金嶺礦業(yè)機械制造廠

切割鋼板進行下料作業(yè)是機械生產(chǎn)制造過程中最基本的一環(huán)，材料利用率直接關(guān)系到生產(chǎn)成本。手工氣割切割鋼板得到的割縫邊界存在鋸齒現(xiàn)象，存在較大的加工余量。利用數(shù)控火焰切割機對機械工件進行切割下料，割縫邊界平整，還可以提高板材利用率，減少加工時間，避免加工過程中人為因素的影響，提升機械的質(zhì)量與外觀。

數(shù)控火焰切割機；板材利用率

一、背景

山東金嶺鐵礦機械廠在新產(chǎn)品的研制開發(fā)中，立足采選行業(yè)，注重開發(fā)與采礦業(yè)相關(guān)的機械設(shè)備，其中在井下采礦機械設(shè)備的研制與開發(fā)中積累了豐富的設(shè)計資料和制造經(jīng)驗，鍛煉了大批專業(yè)人才。隨著行業(yè)形勢的變化，市場需求的下降，礦山機械制造面臨著更大的挑戰(zhàn)，性價比的高低決定著機械設(shè)備的銷售情況。

數(shù)控火焰切割機數(shù)控切割機就是用數(shù)字程序驅(qū)動機床運動，搭載火焰切割系統(tǒng)，使用數(shù)控系統(tǒng)來控制火焰切割系統(tǒng)的開關(guān)，對鋼板等金屬材料進行切割的機電一體化切割設(shè)備。利用數(shù)控火焰切割機對機械設(shè)備零部件進行下料作業(yè)，相對于手工火焰切割下料作業(yè)切割質(zhì)量更加穩(wěn)定，熱影響區(qū)小，有效控制切割變形，切口組織更加均勻，切口美觀，提升了機械設(shè)備外形的美觀程度，同時還可以減少機加工工序，降低成產(chǎn)成本，提升材料的利用率，提高我公司產(chǎn)品的市場競爭力。

二、主要內(nèi)容

數(shù)控火焰切割機將傳統(tǒng)的火焰切割方式與數(shù)控自動化技術(shù)相結(jié)合，利用數(shù)字化信息對割嘴運動過程進行控制，以此來實現(xiàn)對工件的切割下料作業(yè)。割嘴行進穩(wěn)定，切口光滑平整，較大程度的提高了機械設(shè)備外形的美觀。可以減少不必要的加工工序，提高生產(chǎn)效率。

數(shù)控火焰切割機主要有切割單元、操控單元、輸氣單元、運行軌道及托盤組成，工作過程由操控單元控制切割單元按照切割路徑對鋼材進行切割作業(yè)，控制單元可以控制割嘴的行進與升降、燃氣與氧氣的噴出及氣體壓力的大小。

我們采用上海發(fā)思特公司的全自動共邊套料軟件對任意形狀需要切割下料的工件進行繪圖、編程、套料、校驗和數(shù)控切割，還可以使用共邊等高端切割工藝。自動編程套料軟件是專門為數(shù)控切割機開發(fā)，在計算機上使用的畫圖編程套料軟件，主要有四個模塊組成，包括：繪圖模塊，套料模塊，編程模塊以及校驗?zāi)K。主要功能包括CAD畫圖、DXF/DWG圖形的優(yōu)化處理、自動套料、交互式套料、自動編程，以及切割模擬校驗和成本計算。

利用CAD做出需要切割工件的圖形，根據(jù)板材的實際尺寸設(shè)置切割界面的尺寸，對需要切割的較大工件通過旋轉(zhuǎn)、鏡像旋轉(zhuǎn)等手段進行排列組合。小工件套料到大工件內(nèi)部的開口處或放置于大工件之間的縫隙中，工件的長直邊界采取共邊切割的方式，以此來提升鋼板的整體利用率，同時降低電、氧氣、丙烷氣等輔材的消耗，降低生產(chǎn)成本。

切割路徑

鋼板改良示意圖

隨著生產(chǎn)中數(shù)控火焰切割機切割下料的不斷推進，新的思路不斷被挖掘發(fā)現(xiàn)，并經(jīng)試驗后應(yīng)用于生產(chǎn)中。例如圖五所示，圖中鋼板所開四個圓形孔的主要作用為減輕車身重量，圓形孔割下的圓形鋼板無法得到充分利用成為廢料，后經(jīng)過改良，將減重孔的形狀改為圖中所示，中間開孔鋼板經(jīng)切割后邊緣較光滑無需加工可以直接應(yīng)用到鏟運機工件的組焊中，大大提高了材料的利用率。

三、實施情況

我單位利用數(shù)控火焰切割機于機械設(shè)備制造自2010年7月中旬開始，數(shù)控火焰切割機在機械設(shè)備制造中的應(yīng)用設(shè)計小組根據(jù)鏟運機切割的基本條件和主要的技術(shù)工藝參數(shù)等要求，通過現(xiàn)場調(diào)查，并結(jié)合我公司實際加工制造能力，經(jīng)過多處會審修改，完成方案的分析試驗工作，投入生產(chǎn)使用，并不斷完善。經(jīng)過7年的摸索與不斷改良，目前火焰切割機已經(jīng)成為本單位機械設(shè)備制造中不可或缺的設(shè)備，擔負著絕大部分的下料切割作業(yè)。經(jīng)過一年的推廣使用，得到了操作者認可。數(shù)控切割在切割質(zhì)量，精度控制方面有較大優(yōu)勢，通過今后對加強割縫寬度及補充、切割工藝路線程序編制、熱變形影響的研究，爭取在利用數(shù)控切割進行精密切割方面取得成果，以不切割或少余量獲得高質(zhì)量成品或毛坯。

四、效益分析

該應(yīng)用實用性強，穩(wěn)定性高，操作簡單。降低了工人的勞動強度，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本，提高鏟運機的美觀程度。目前，我國的鏟運機市場前景十分廣闊，數(shù)控火焰切割機在鏟運機制造中的應(yīng)用，提高了材料的利用率約8%，電、氧氣、丙烷氣輔材的消耗降低約12%，減少加工時間約6%，避免加工過程中人為因素的影響，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量，年降低生產(chǎn)成本約15萬元。

五、結(jié)語

通過對本廠數(shù)控火焰切割機的改進，有效的控制了火焰切割機下料零件的尺寸精度和表面質(zhì)量，提高了切割機的穩(wěn)定性和操作簡易性，大大節(jié)約了企業(yè)材耗成本，該技術(shù)改進對鏟運機制造具有重要的推廣價值和實際意義。

[1]黃義東,朱健富.火焰切割機控制系統(tǒng)的改進[J].南方金屬，2001年04期

[2]許賢澤,葉小蒲.小車式火焰切割機控制系統(tǒng)研制[J].機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2003年04期