關(guān)于提高制造系統(tǒng)中數(shù)控切割機(jī)生產(chǎn)效率的探討

夏巖

摘要：隨著現(xiàn)代機(jī)械加工業(yè)的發(fā)展，對(duì)切割的質(zhì)量、精度要求的不斷提高，對(duì)提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本、具有高智能化的自動(dòng)切割系統(tǒng)的要求也在提升。數(shù)控切割機(jī)的發(fā)展必須要適應(yīng)現(xiàn)代機(jī)械加工業(yè)發(fā)展的要求。文章對(duì)數(shù)控切割機(jī)在機(jī)械制造系統(tǒng)中的主要應(yīng)用進(jìn)行了探討，對(duì)提高數(shù)控切割機(jī)生產(chǎn)效率進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：數(shù)控切割機(jī)；機(jī)械制造；系統(tǒng)應(yīng)用

數(shù)控切割機(jī)（CNC Cutting Machine）就是用數(shù)字程序驅(qū)動(dòng)機(jī)床運(yùn)動(dòng)，隨著機(jī)床運(yùn)動(dòng)時(shí)，隨機(jī)配帶的切割工具對(duì)物體進(jìn)行切割。這種機(jī)電一體化的切割機(jī)就稱(chēng)之為數(shù)控切割機(jī)。當(dāng)前，數(shù)控切割機(jī)主要以火焰、等離子、鐳射數(shù)控切割機(jī)為主。數(shù)控切割機(jī)在機(jī)械制造系統(tǒng)中主要用于工程項(xiàng)目的下料作業(yè)工序。不同類(lèi)型的機(jī)器可用于不同材料的切割作業(yè)，如對(duì)型材進(jìn)行復(fù)雜截面的裁斷、開(kāi)槽；對(duì)板材進(jìn)行任意形狀的切割、開(kāi)孔、開(kāi)坡口；還可用于非金屬材質(zhì)的切割，鐳射數(shù)控甚至可以進(jìn)行薄板的無(wú)縫對(duì)接焊。不同的材質(zhì)由于其自身具備手動(dòng)和智能化工作兩種工作方式，因此在機(jī)械自動(dòng)化制造系統(tǒng)中具有較大的優(yōu)勢(shì)，不但可以用于小型零部件的生產(chǎn)制造，而且可以用于大型設(shè)備的加工制造。

一、關(guān)于數(shù)控切割機(jī)的具體加工程序

首先是制圖，在利用Auto CAD或其它制圖軟件對(duì)加工對(duì)象制圖。然后，對(duì)圖形進(jìn)行進(jìn)一步的技術(shù)處理，在處理過(guò)程中要求仔細(xì)，考慮到加工對(duì)象的實(shí)際加工需求與材料屬性。例如，對(duì)零部件的加工公差、工序等要予以重視，保證圖紙滿足實(shí)際的加工需求之后，將格式為dwg的文件轉(zhuǎn)換成為格式為dxf的文件，為后續(xù)的加工編程做好準(zhǔn)備。最后，進(jìn)行工序設(shè)計(jì)、編程、生成機(jī)器代碼等操作，確定加工程序之后在設(shè)備控制器中輸入程序。當(dāng)前，這些操作一般都由機(jī)械設(shè)備來(lái)完成最后，對(duì)數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行初始化運(yùn)行，檢查管理系統(tǒng)的輸入、輸出狀態(tài)，進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。因?yàn)椴捎昧藞D形交互式編程方式，大部分的節(jié)點(diǎn)、基點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)值都是由計(jì)算機(jī)直接算出的，操作者只需要在對(duì)應(yīng)的對(duì)話框中輸入對(duì)應(yīng)的參數(shù)或稍作修改即可進(jìn)行加工生產(chǎn)。在機(jī)械制造系統(tǒng)中，相對(duì)于早期的手工切割，數(shù)控切割的應(yīng)用具有操作編程便捷、高效、切割質(zhì)量高、適用面廣等許多優(yōu)點(diǎn)。

二、提高機(jī)械制造系統(tǒng)中數(shù)控切割機(jī)生產(chǎn)效率的策略

（一）改講切割工藝，提高生產(chǎn)效率。數(shù)控切割是一個(gè)人、機(jī)、料三方協(xié)調(diào)配合的過(guò)程。

（1）合理進(jìn)行作業(yè)人員的操作時(shí)段分配，是提高生產(chǎn)效率的方式之一：當(dāng)在某區(qū)域進(jìn)行切割時(shí)，可以在另外一個(gè)區(qū)域進(jìn)行上料、下料操作，從而減少切割設(shè)備的待機(jī)時(shí)間，通過(guò)提高設(shè)備的使用效率來(lái)提高生產(chǎn)效率。

（2）合理確定引割點(diǎn)位置在切割操作過(guò)程中可以用來(lái)控制熱變形引起的廢損率。確定引割點(diǎn)位置時(shí)要考慮周到：其一，要求盡量減少工件變形；其二，多個(gè)工件套料切割過(guò)程中要考慮每個(gè)工件的引割位置經(jīng)及對(duì)相鄰工件的影響，以達(dá)到減少空程時(shí)間的目的；其三，在切割中厚板材時(shí)，尤其是切割厚度超過(guò)60mm的工件時(shí)，最好從板材或割縫邊緣開(kāi)始引割，這樣不但可以省去穿孔程序，而且可以降低割嘴的損耗。

（3）考慮熱應(yīng)力和熱變形對(duì)切割順序的影響，因?yàn)閿?shù)控切割與其他非自動(dòng)切割方式不同，不能夠根據(jù)變形情況實(shí)時(shí)調(diào)整切割軌跡。其是嚴(yán)格按照所設(shè)定的圖形坐標(biāo)進(jìn)行切割的。所以，切割過(guò)程中必須注意切割順序，否則將會(huì)造成工件熱應(yīng)力變形，直到出現(xiàn)工件加工公差超出范圍。切割路徑的順序在指定過(guò)程中，可以遵循下列原則：其一，在靠邊切割時(shí)，可以先切割靠邊長(zhǎng)的一側(cè)；其二，首先切割短邊，然后再切割長(zhǎng)邊；其三，在小塊板上進(jìn)行切割操作時(shí)，最好采用斷點(diǎn)穿孔切割的方式。另外，為控制切割件位移，可用楔子楔入割縫的方式來(lái)減少熱應(yīng)力對(duì)工件的影響。

（4）優(yōu)先采用連續(xù)切割方式用于多工件的套料切割。在進(jìn)行內(nèi)框切割操作而不對(duì)外形工件切割時(shí)，可以根據(jù)工件的不同采用連續(xù)切割方式，連續(xù)切割方式尤其適合中厚型板材的下料和切割，而且只需要進(jìn)行一次穿孔、或者靠邊切割，能夠不間斷的完成連續(xù)切割任務(wù)，顯著提高切割生產(chǎn)效率，而且能夠節(jié)省割嘴使用數(shù)量。

（5）其他注意事項(xiàng)。工件的切割不能過(guò)小，因?yàn)閿?shù)控切割機(jī)慣性較大，在切割小工件過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)的現(xiàn)象，導(dǎo)致切割的工件不能滿足圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求。因此，需要根據(jù)工件的形狀尺寸、厚度等合理確定參數(shù)。例如，當(dāng)工件板厚不同時(shí)，所進(jìn)行的預(yù)熱時(shí)間就不同、切割過(guò)程中自動(dòng)反映高度也不同、形狀過(guò)渡處的停留時(shí)間也不同。

（二）提高編程軟件水平

數(shù)控切割機(jī)主要用于復(fù)雜件以及多工件的切割作業(yè)，其軟件水平直接影響到整個(gè)切割工藝水平。因此，設(shè)備除了要具有較好的機(jī)械精度外，還需購(gòu)進(jìn)高水平軟件對(duì)保證復(fù)雜工件切割精確度提供保證。

在復(fù)雜工件的切割過(guò)程中，僅僅只依靠設(shè)備上的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言進(jìn)行相對(duì)坐標(biāo)的編程，很難對(duì)所有的復(fù)雜工件進(jìn)行加工，有時(shí)甚至不可能。由于工件的很多具體坐標(biāo)都不易確定，這時(shí)就可以采用編程套料軟件予以解決。而在多零件的切割同材質(zhì)，同規(guī)格同材料的多個(gè)不同工件進(jìn)行批量加工時(shí)，可以使用先進(jìn)的軟件在一張板上精確確定工件尺寸，之后對(duì)各個(gè)工件的引弧點(diǎn)、共邊等進(jìn)行修改，最終確定連割工件所需要的切割順序，整個(gè)過(guò)程可以都由軟件完成。軟件要有強(qiáng)大的處理功能外，編程人員對(duì)套料軟件的了解、運(yùn)用水平的提高也是影響生產(chǎn)效率的一個(gè)關(guān)鍵因素。只有編程人員把切割理論與實(shí)際操作中的問(wèn)題結(jié)合起來(lái)考慮，才能在實(shí)際應(yīng)用中真正達(dá)到高效高質(zhì)量的生產(chǎn)。另外，數(shù)控切割設(shè)備最好帶有自動(dòng)中斷保護(hù)記憶功能。在進(jìn)行多工件的批量加工時(shí)，若設(shè)備沒(méi)有自動(dòng)中斷保護(hù)功能，發(fā)生數(shù)控系統(tǒng)故障、中斷以及微機(jī)死機(jī)等情況下進(jìn)行二次或多次重復(fù)的對(duì)位操作時(shí)，一旦對(duì)位精度超出標(biāo)準(zhǔn)，將會(huì)導(dǎo)致報(bào)廢、超差等問(wèn)題。當(dāng)設(shè)備有自動(dòng)中斷保護(hù)功能之后就具有自動(dòng)復(fù)位的功能。

三、結(jié)語(yǔ)

綜上，本文對(duì)數(shù)控切割機(jī)在機(jī)械制造系統(tǒng)中的主要應(yīng)用進(jìn)行了探討，對(duì)提高數(shù)控切割機(jī)生產(chǎn)效率進(jìn)行了分析。

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