引言
在船舶制造过程中，钢板切割是一个重要环节，切割质量的优劣对船体装配质量，焊接质量，涂装质量及外观质量都有着重要的影响，钢板切割方法随着技术进步也在不断改进，由最早的手工切割到半自动切割发展到现在的数控切割，切割效率和切割质量都越来越高。目前船舶钢板切割有三种典型的切割方法，即火焰切割，等离子切割和激光切割，分别都有相应的数控切割机产品。我国船舶制造使用的数控切割机以火焰和等离子切割机为主。不同的数控切割机具有不同特点，应用场合也不同，质量控制的方法也不同。本文将介绍几种常见切割方法的特点，重点研究数控等离子切割的产品质量控制方法。
一、几种常见数控切割机的特点。
1.数控火焰切割机。火焰气割的原理是利用气体火焰产生高温将钢材局部迅速升温到可以融化的状态，然后送进高纯度和高流速的切割氧气，使钢材中的铁燃烧生成氧化铁熔渣，借助燃烧产生的热量继续加热下面的钢材使其也融化，此过程直至钢板底部，同时，高速切割氧气流把熔渣吹除，从而形成切口将钢材切割开。数控火焰气割机在功能和性能上比较完善，应用也非常广泛，其优势有切割设备简单，操作灵活，加工成本比较低廉，切割面垂直度好，切割厚度大，最大切割厚度可达200毫米，成为加工中厚钢板的唯一经济有效的切割方法，也一直是切割船用碳钢的最常用方法。其不足有切割热影响区大，变形大，尺寸精度不高，切割速度慢，只能切割容易氧化的金属，不适合切割不锈钢和铝，对含碳量高的金属也很难切割，也不适合切割厚度小于6毫米的板材，因为薄板受热更容易变形。
2. 数控激光切割机。激光切割分为熔化切割，汽化切割，控制断裂切割和氧化熔化切割，其原理都是利用经聚焦的高功率高密度激光束照射工件，使被照射工件局部的材料迅速达到高温，同时借与光束同轴的高速辅助气流吹除熔融物质，从而实现割开工件的一种热切割方法。激光切割是一种高精度，高速度的自动化切割方法，激光切割的优势有切口宽度窄，热影响区小，极小的局部变形，切割速度快，切割精度高，不需要考虑材料硬度，可切割非金属材料，无易耗品损耗，环境污染小。其不足主要是切割厚度小，不适用于船舶厚钢板切割，成本也比较高，主要适用于高精度，高速度的中薄板材的切割，我国船厂应用比较少，但激光切割是一种非常有发展前景的切割方法。
3.数控等离子切割机。其原理是以高温高速的等离子弧为热源，以高压缩气体为工作气体，将金属材料局部迅速熔化，并用高速气流将熔化的金属吹走以形成切口。等离子切割适用不同的工作气体可以达到不同的切割效果，可以适应不同的切割材料，切割碳钢可适用压缩空气作为工作气体，成本低廉。等离子切割的优势有可切割所有导电金属，切割速度快，精度高，切口平整，热影响区小，工件变形小，无需对工件预热，最大切割厚度可达40毫米，适合船用钢板切割，在切割30毫米以下钢板比其他切割方法都有优势。其不足主要是不能进行大于50毫米的材料切割，存在切割面坡口现象，加工时噪声和烟尘大，存在喷嘴和电极的损耗，其成本比较高，但其长期加工成本比火焰切割和激光切割都低很多，国际上等离子切割发展迅速，逐渐成为金属主流切割方案，我国等离子切割技术发展缓慢，主要受限于等离子电源的技术水平，目前只能生产空气等离子切割机，像高精细等离子，类激光等离子切割机只能依赖进口，等离子切割具有独特的优势，是未来金属切割技术的发展方向。
二、数控等离子切割质量的控制方法
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。虽然等离子切割机是数控机床，但其加工质量不取决于机床本身的定位精度，只要机床的定位精度达到一般的精度等级，就可满足需要。在实际加工中出现的质量问题，大部分都是由等离子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合适电流大小和相应的喷嘴。
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，收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等离子弧能量，导致切割能力下降，过小的气压使等离子弧的挺直度下降，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，两者共同其作用，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。
三、结束语
钢板切割是船舶制造过程中的重要环节，切割方法也有很多，对应的也有很多切割机床，如数控火焰切割机，数控激光切割机，数控等离子切割机等。本文介绍了各种切割机的特点和适用场合，重点探讨了数控等离子切割机的加工质量控制方法，指出机床定位精度，切割电流，切割速度和工作气体压力都对切割质量有重要影响，另外还有其他一些因素也对切割质量产生影响，如切割路径，切割电压大小，冷却方法和喷嘴高度等，这些影响因素要互相配合才能达到良好的切割效果。
