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数控火焰切割机的切割能力

 

一、前言 
  数控火焰切割机拥有很大的优势,其原理也是较为科学的,但是要想进一步的提高其切割的能力,就必须进行更加细致的分析和研究,通过分析和研究其切割原理来提高其能力。 
  二、火焰切割原理 
  氧乙炔切割的原理其实就是利用氧气和炽热的金属发生氧化反应而产生的热量将金属熔化吹走,因而其进行金属切割时有一定的局限性,如果氧化反应产生的热量不够,难以熔化金属的话,那么切割便会失败;这就决定了氧乙炔火焰切割只能切割低碳钢这样的金属材料,如果对高碳钢和铸铁进行切割时,虽然也能勉强进行,但切口质量会受到影响而变差。 
  三、数控系统的简介和组成 
  1、数控技术的简介 
  数控技术就是数字程序控制技术,利用现代化的数字计算技术实现对工业设备的控制。数控机床就是数控技术的具体载体,它把对设备的控制信息用机器码形式输入微机控制中心,再由控制中心解读机器码,进而依靠传输机构传递给设备,实现设备的动作。数控切割机也就是终端控制设备是切割机,利用切割机切割各种零件。数控技术解决了人工不能控制复杂的零件加工,提高了设备的精确度,尤其是精密仪器的制造。同时,数控技术实现了成批量生产,改善工人的工作环境,提高了安全系数。 
  数控技术在机械制造业的应用是人类二十世纪最重大的技术进步。数控技术也是人类进入现代化制造业的标志,这些最终得益于计算机以及控制技术的进步。不得不承认数控技术起源于美国等西方国家,大多数的技术也都源于西方,现在数控机床的生产厂家大多也是西方,国内的技术和设备虽有很大进步但产品还不是主流产品。 
  2、数控技术的组成 
  (一)硬件系统。数控系统的硬件部分是工作的基础部分,它首先基于工业PC机,在PC机的控制主板上留有许多扩展槽,可以插入选用的控制模块,插入模块即可组成控制中心。在这里我们以PMAC为例说明,工控机的主板上的CPU和PMAC组成双微控制器系统。这两个CPU各有自己的工作,PMAC主要是完成对机床的控制,包括机械轴的运动、面板控制和信息的采集以及模数转化。控制机部分则要完成对整个系统的管理,包括各个部分的协调以及控制部分的输入。对于PMAC部分还必须有相应的输入输出接口,以及伺服驱动单元,伺服电机、编码器等,对于工控机还要有足够的存储空间,另外控制部分对电源的要求很高,电力部分以及备用电源也是必不可少的。 
  (二)软件组成,现在的数控系统大多数都是前后台的结构,对于软件部分也相应的分为前台和后台程序。前台部分多为PMAC的实时控制软件程序,包括补模块、伺服驱动模块、PLC监控模块、加工程序解释模块、数据采集及数字化加工模块等,当然这部分很灵活,根据实际的需要可以添加其他的部分。后台程序主要是为了管理服务,主要实现控制程序的初始化,参数输入以及系统管理、CPU间的通讯等等。 
  四、合理的切割程序 
  数控切割机是由计算机采取实时控制来完成自动切割的, 其识别的是程序, 所以零件在钢板上的编程方法对切割件加工质量起着决定性的作用。 
  1、切割顺序的影响 
  切割顺序是指对钢板上若干大小嵌套的套排零件依次进行切割的顺序。一般应遵循“ 先内后外,先小后大”的原则, 即先切割割件的内轮廓(或内轮廓中嵌套的零件), 后切割外轮廓;先切割面积小的零件, 后切割大尺寸零件, 否则, 在已脱离母板而靠自重又不足以维持可靠定位的钢板上切割内轮廓或其它小零件, 会造成进一步变形, 从而报废。 
  2、切割方向的影响 
  正确的切割方向应该保证最后一条割边与母板大部分脱离, 如果过早地与母板大部分分离, 则周边的边角框不足以抵抗切割过程中出现的热变形应力, 造成切割件在切割过程中移位, 出现尺寸超差。 
  3、起火点的选择 
  一般情况下, 切割件的起火点在钢板边沿外已切割零件的割缝中间最理想。距离大会使钢板穿孔,铁屑飞溅,易堵塞割嘴造成回火, 影响割口质量, 降低割嘴寿命和生产效率;距离太小时, 会伤及已割零件, 出现废品。 
  五、提高数控火焰切割机切割能力的控制方法 
  切割质量包括工件的尺寸精度,割缝宽度,切口坡度,切口粗糙度和切割的热变形等。数控等离子切割机属于数控加工设备,其组成部分和数控机床类似,由数控装置,机架,XY轴传动机构,工作台和切割头部件组成。虽然数控火焰切割机是数控机床,但其加工质量不仅取决于机床本身的定位精度,还取决于切割加工工艺。在实际加工中出现的质量问题,大部分都是由火焰切割的工艺方法决定的,所以要着重从切割工艺参数改进上提高切割质量。提高切割质量主要有以下方法: 
  1、保证数控机床本身的定位精度。在正常使用中,如果工件尺寸误差如果迅速变大,具体误差量可通过在割枪上装上划针,运行标准程序进行划线检查。解决方案重点检查机床机械精度和电子精度,比如机床导轨的直线度,平行度和水平度,切割平台的水平度,还要检查伺服驱动系统等,找出误差增大原因进行解决,机床本身精度是比较容易保证的。 
  2、选择合适的电流和喷嘴。首先应该保证有稳定的电压和电流。切割电流是最重要的工艺参数,其决定了切割的速度和宽度,即切割能力。在确定的电源条件下,选择适当的电流,主要是根据材料的厚度选择电流大小,在实际生产中希望用最大的电流,以达到高的切能力,但电流过大会对切割质量造成不利影响,主要是对切口变宽的影响,切口宽度是评价切割机质量的重要参数,电流过大会使切口变宽,造成材料和能耗浪费,同时会增大工件的热变形量。对喷嘴也会产生不良影响,使喷嘴热负荷增大,喷嘴更易损伤,从而造成电弧不稳,切割质量也随之下降,因此要根据切割厚度正确选择大小合适的电流和相应的喷嘴。 
  3、选择合适的切割速度。切割的材料不同,熔点不同,导热系数不同,熔化后的表面张力不同,工件厚度不同,受到以上这些因素的影响,切割速度也不相同。合适的切割速度可以改善切口质量,使切口平整,并略微变窄。切割速度如果过快会导致熔化金属不能立即吹除,会使切口表面质量下降,切割面坡度增大,出现挂渣现象,甚至切割不完全。切割速度过低的话,会使切口两侧过多金属熔化并积聚在切口底部,凝固形成难以清理的挂渣,同时切口也会变宽,甚至导致电弧熄灭。针对不同的材料,最佳的切割速度可根据设备说明和工件的实际情况来确定,也可以通过多次试验来选择合适的切割速度。 
  4、工作气体压力与切割速度的匹配。在喷嘴孔径一定的情况下,工作气体压力就决定了气体流量,过大的气压会带走更多的切割火焰能量,导致切割能力下降,过小的气压使切割火焰的挺直度下降,导致切割能力下降,同时容易挂渣。工作气压和切割速度都会对切割能力产生影响,两者共同起作用,所以要使两者很好的匹配,具体气压值的确定可参考设备说明,再结合试验选择合适的气压。 
  六、提高切割下料效率的方法 
  对数控切割下料进行误差分析的最终目的是提高切割效率,为企业带来更多的利润。因此本文对提高切割下料效率的方法进行了一些总结。 
  1、套料切割。选择套料的方案的准则是,钢板受热均匀,不同割件的变形互为补偿,选择正确切割方向和顺序,采用共边切割。 
  2、借边切割。借边切割是节省加工件的有效方法,合理的运用,穿一次孔完成多个零件的连续切割,提高了切割效率。 
  3、合理设置穿孔起点和加工件的距离。通过使用经验总结得知,距离设置为割嘴的半径和直径之间较为合适,这样可以减少穿孔和预热时间以及氧气的使用量。 
  六、结束语 
  数控火焰切割机的切割能力受到了很多因素的影响,因此我们在研究的时候也不能将这些因素隔离开来分析,要统筹兼顾的对所有因素进行分析。

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