隨著等離子切割技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)控等離子切割機(jī)的使用越來越普遍。作為中小厚度板切割下料主要設(shè)備之一，數(shù)控等離子切割機(jī)具有操作簡單、度高、工作效率高、勞動(dòng)強(qiáng)度低等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于多個(gè)行業(yè)，如化工行業(yè)、汽車行業(yè)、機(jī)械行業(yè)、軌道交通行業(yè)等。對于采用傳統(tǒng)切割方式難以切割的材料，可使用數(shù)控等離子切割機(jī)完成；從切割速度上，在切割中小厚度碳鋼板時(shí)，數(shù)控等離子切割速度快于傳統(tǒng)的火焰切割速度，同時(shí)切割面保持光潔且熱變形情況好；從切割成本上，數(shù)控等離子切割成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于激光切割成本。切割工作臺(tái)的優(yōu)化切割機(jī)自帶的切割工作臺(tái)有很多塊隔板支撐，如圖1所示，兩隔板間距110mm，切割小件時(shí)往往會(huì)出現(xiàn)工件掉進(jìn)隔板之間而無法拿出的情況，而且隔板為8mm×190mm×4600mm直平鋼板，由于經(jīng)常切割的原因，下面隔板氧化渣太多，影響正常切割，需經(jīng)常清理或更換。切割工作臺(tái)的優(yōu)化方案及實(shí)施情況由于本行業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品批次均不固定，為了節(jié)省材料，經(jīng)常采用套料形式（即大料和小料配套排版），如何通過對等離子工作臺(tái)的工藝創(chuàng)新等離子切割機(jī)的利用率和切割工作臺(tái)的使用壽命，是我們目前需要解決的問題。圖片圖1 數(shù)控等離子切割機(jī)自帶切割臺(tái)針對此問題，對現(xiàn)有下料產(chǎn)品進(jìn)行工藝分析并分類，挑選出小切割件，并確定小件尺寸，結(jié)合現(xiàn)場情況設(shè)計(jì)一套新的工作臺(tái)，如圖2所示。圖片圖2 數(shù)控等離子切割機(jī)優(yōu)化后工作臺(tái)模型圖⑴具體方案。1)該平臺(tái)按1500mm×3000mm的尺寸制作，可以多個(gè)平臺(tái)組合使用；2)平臺(tái)外框由4mm板材折成U形件，并組焊成長方形框架結(jié)構(gòu)，確?？蚣艿膭偠龋苑涝诘踹\(yùn)過程中變形；3)框架內(nèi)部有2～3個(gè)由4mm 板折成的V形件，縱向倒扣在框架內(nèi)，在縱梁上開3.5mm寬槽口，便于隔板的插入；4)隔板由1500mm×200mm板制成，將一邊切割成鋸齒形結(jié)構(gòu)。⑵具體實(shí)施過程。1)根據(jù)設(shè)備參數(shù)及所需切割零件的大小，設(shè)計(jì)切割工作臺(tái)的長、寬、高和隔板間距；2)根據(jù)設(shè)計(jì)圖制作切割工作臺(tái)；3)所有切割工作臺(tái)零件均用數(shù)控切割機(jī)一次割出，尺寸，方便隔板的更換；4)切割工作臺(tái)框架采用數(shù)控折彎機(jī)進(jìn)行編程折彎，定位尺寸準(zhǔn)確，成形度好；5)組焊切割工作臺(tái)框架；6)將隔板插入切割工作臺(tái)；7)將切割工作臺(tái)放在原有切割工作臺(tái)上，切割時(shí)將料放在活動(dòng)切割工作臺(tái)上進(jìn)行切割，如圖3所示。圖片圖3 數(shù)控等離子切割機(jī)優(yōu)化后工作臺(tái)實(shí)物圖切割過程中路徑優(yōu)化由于板材的熱脹冷縮效應(yīng)，在切割過程中加工件與余料之間會(huì)產(chǎn)生相對移動(dòng)，按加工件重量與余料重量的差別，產(chǎn)生相對移動(dòng)可分為以下三種情況：⑴當(dāng)加工件重量＞余料重量時(shí)，加工件不動(dòng)，余料相對平臺(tái)移動(dòng)，不影響加工件的尺寸；⑵當(dāng)加工件重量＜余料重量時(shí)，加工件相對平臺(tái)移動(dòng)，余料不動(dòng)，加工件產(chǎn)生一定的偏差；⑶當(dāng)加工件重量與余料重量相當(dāng)時(shí)，加工件和余料相對平臺(tái)都可能產(chǎn)生移動(dòng)，影響加工件的尺寸。實(shí)踐表明，加工件或余料相對平臺(tái)產(chǎn)生的移動(dòng)，使加工件產(chǎn)生的尺寸誤差一般在0.3～4mm之間。工件單邊的切割路徑在數(shù)控等離子切割過程中選擇合理的切割工藝，產(chǎn)生的變形量會(huì)有不同。在切割圖4所示板材時(shí)，若選擇A點(diǎn)為起弧點(diǎn)，切割方向和順序?yàn)椋篈→D→C→B→A（圖4a），當(dāng)完成AD段的切割，加工DC段時(shí)，由于DC段余料窄，切割時(shí)高溫使DC段余料產(chǎn)生線性伸長，CB段向外偏轉(zhuǎn)，切割后使DC段尺寸縮小δ（圖4b），δ 的大小與DC段的尺寸成正比。如果選擇 A→B→C→D→A的切割順序，工件經(jīng)DA與母板分離，可有效減小切割變形。圖片圖4 工件單邊的切割路徑及變形情況圖片圖5 細(xì)長件切割圖片圖6 細(xì)長件兩件配對切割細(xì)長件的變形控制對于圖5細(xì)長件的切割，若按A→B→C→D→A，當(dāng)切割DA段時(shí)，BC段的膨脹可阻止CD 段的膨脹，完成整體切割冷卻后，DA段的收縮量要大于BC段的收縮量，使工件向DA側(cè)彎曲。旁彎量δ的大小取決于加工件的長寬比Y/X，長寬比越大，旁彎量δ就越大。如果采用兩件配對切割，如圖6所示，選擇A點(diǎn)為起弧點(diǎn)，切割方向和順序：A→B→C→D→E→A→F。在完成DE段時(shí)，與母板分離相當(dāng)于工件長寬比縮小一半，使旁彎量δ減小，當(dāng)切割A(yù)F段時(shí)使工件兩側(cè)膨脹和收縮量相等，細(xì)長件旁彎變形能明顯減小。異形件的切割工藝對于特殊件的切割（圖7），綜合上述的加工方法并針對不同異形件，可選擇下列的切割工藝。圖片圖7 特殊件切割⑴對于凹形件采取兩件配對切割的方法，先切割內(nèi)邊，后切割外邊，由外向內(nèi)使兩件分開。切割順序如圖 8所示，內(nèi)邊：A1→B1→C1→D1→A1；外邊：A→B→C→D→A，E→F、H→G。圖片圖8 凹形件兩件配對切割⑵對于偏置中空件應(yīng)采取兩件配對切割，使兩件分離。切割順序如圖9所示，內(nèi)邊：A1→B1→C1→D1→A1，A2→B2→C2→D2→A2，外邊：A→B→C→D→A， E→F。圖片圖9 偏置中空件兩件配對切割結(jié)論本工藝創(chuàng)新取得的有益效果如下:通過工藝創(chuàng)新,等離子切割機(jī)的利用率大大,工作臺(tái)隔板更換方便且更換率降低一半,降低了更換成本。切割小件得到了滿足,目前本工藝創(chuàng)新已廣泛應(yīng)用于鐵路客車鋼結(jié)構(gòu)下料中,每輛車均有很多小件需要切割下料,提高了工效并且節(jié)約了大量成本。使用等離子切割時(shí)應(yīng)注意以下問題:分析數(shù)控等離子切割機(jī)切割件變形規(guī)律及影響,在切割前進(jìn)行適當(dāng)?shù)陌宀男Ｆ教幚?合理地進(jìn)行板材固定,防止在切割過程中加工件發(fā)生移動(dòng)；編制切割程序時(shí),選擇合理的切割工藝,使工件的尺寸面與母板分離；對于切割細(xì)長件或異形件時(shí),用兩件配對切割等控制方法,可有效防止或減小切割件的變形。數(shù)控等離子切割在加工行業(yè)中無論從切割質(zhì)量還是切割效益都優(yōu)于火焰切割,配合不同的工作氣體可切割各種金屬,尤其對有色金屬切割效果更佳。

數(shù)控等離子切割是集數(shù)控、等離子和逆變電源技術(shù)于一體的高新技術(shù)，相對數(shù)控火焰切割具有切割速度快、效率高、切割面質(zhì)量好、切割尺寸、工件熱變形小等優(yōu)點(diǎn)，在鐵路、船舶、航空和機(jī)械制造等制造業(yè)中得到廣范應(yīng)用。目前，制備車間有兩臺(tái)數(shù)控等離子切割設(shè)備，主要用于長大配件、形狀復(fù)雜的異形工件的切割下料，尤其是在當(dāng)前公司小批量多品種訂單較多的生產(chǎn)形勢下，數(shù)控等離子切割的優(yōu)勢愈加明顯。本文主要針對數(shù)控切割過程中出現(xiàn)的常見質(zhì)量問題進(jìn)行原因分析，并提出了解決和控制措施。1.數(shù)控等離子切割的工作原理數(shù)控等離子切割是以高溫、高速的等離子弧為熱源，以壓縮氣體為工作介質(zhì) , 通過被壓縮氣體電離形成高溫、高速的等離子電弧 , 將被切割的金屬或非金屬局部熔化（或蒸發(fā)），同時(shí)用高速、高壓氣流將已熔化的金屬或非金屬“吹離”基體而形成狹窄而光潔切口的一個(gè)過程，如圖1所示。圖片圖 1 數(shù)控等離子切割示意2.影響數(shù)控等離子切割的因素分析與控制措施數(shù)控等離子切割常見的質(zhì)量缺陷有：穿孔缺陷、切割變形、熔渣、斷面傾斜以及波紋等。而在實(shí)際生產(chǎn)中影響切割質(zhì)量的因素主要有：切割程序代碼、原材料平面度及內(nèi)應(yīng)力、起收弧缺陷、切割速度、切割順序、弧壓高度等，這些因素控制不當(dāng)都會(huì)產(chǎn)生質(zhì)量缺陷，因此如何采取控制措施質(zhì)量缺陷是我們需要解決的主要問題。（1）切割程序代碼 數(shù)控等離子切割是通用數(shù)控程序代碼來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品加工的，因此程序代碼的正確與否，直接影響產(chǎn)品切割質(zhì)量。在車間以往的切割生產(chǎn)中，曾發(fā)生過因程序代碼錯(cuò)誤和錯(cuò)誤調(diào)用產(chǎn)生的質(zhì)量問題。控制措施：解決這一問題就要從源頭上加以控制，一是增加數(shù)控程序的校核過程，確保切割代碼正確性；二是建立程序和圖紙的資源庫，減少因多次編制造成的錯(cuò)誤概率增加；三是對程序進(jìn)行統(tǒng)一編號，規(guī)范管理，如：利用物料代碼的性對程序進(jìn)行編碼，可以避免因程序調(diào)用錯(cuò)誤產(chǎn)生質(zhì)量問題。（2）原材料的不平度和內(nèi)應(yīng)力 原材料的不平度和內(nèi)在應(yīng)力，對切割質(zhì)量的影響非常大。目前車間使用的大部分原材料在切割前都要經(jīng)過預(yù)處理線拋丸除銹和底漆噴涂，尤其是2~8mm的卷板，在經(jīng)過拋丸處理以后，內(nèi)部應(yīng)力分布不均勻，板材會(huì)產(chǎn)生不同程度的變形，影響數(shù)控等離子切割的尺寸精度?？刂拼胧横槍υ牧喜黄蕉群蛢?nèi)應(yīng)力，可以在切割前，對原材料增加一道校平工序，進(jìn)一步釋放板材內(nèi)在應(yīng)力，一般將板材的平面度控制在≤2mm/m2，能夠有效保證切割產(chǎn)品質(zhì)量。（3）起收弧缺陷 起收弧缺陷是等離子切割件中常見的切割缺陷。起弧缺陷一般是由板料不平、工件切割過程中發(fā)生變形或位移，起弧線、補(bǔ)償值設(shè)置不合理等原因造成的。由于板料不平，工件和母板脫離時(shí)會(huì)向下掉落，掉落瞬間會(huì)被等離子流灼傷，造成起弧缺陷?？刂拼胧焊鶕?jù)實(shí)際情況設(shè)置提前收弧時(shí)間，使工件掉落時(shí)剛好?；』蛘咴诰幊虝r(shí)去掉引出線。另外對于工件切割過程中發(fā)生變形或位移，產(chǎn)生的起收弧微小缺陷可以通過設(shè)置四分之一圓弧的起收弧線來彌補(bǔ)。（4）切割速度 切割速度主要是影響切割斷面的斜度和波紋。切割速度加快會(huì)導(dǎo)致切口斜度變大，過快會(huì)在切口處出現(xiàn)波紋和毛刺，甚至?xí)o法切透或斷弧。切割速度過慢也會(huì)出現(xiàn)毛刺，并會(huì)使切縫變寬，影響工件尺寸與質(zhì)量，降低了切割效率?？刂拼胧簲?shù)控等離子切割不同厚度的鋼板時(shí)，需選擇不同型號割嘴和耗材，同時(shí)也對應(yīng)著不同的切割速度和切割參數(shù)設(shè)置。附表是本人針對精細(xì)等離子切割機(jī)整理的常用板材選擇割嘴和切割速度。精細(xì)等離子常用板材切割速度圖片（5）切割順序 切割順序的選擇對于保證切割質(zhì)量也非常關(guān)鍵。尤其是在多種配件數(shù)控套裁下料時(shí)，切割順序的選擇將影響整張板材的成品率。在車間D11配件生產(chǎn)中，就出現(xiàn)了因切割順序選擇不當(dāng)造成母材變形產(chǎn)生位移，使后續(xù)產(chǎn)品無法完成切割情況。控制措施：切割順序選擇應(yīng)遵循先內(nèi)后外，先小后大的原則；即先切割工件內(nèi)輪廓，后切割外輪廓；先切割母材中面積小的零件，后切割大尺寸的零件，可使尺寸大的零件周邊的材料質(zhì)量變輕，有利于減小大尺寸零件切割時(shí)產(chǎn)生的熱變形偏差；此外，在能保證的切割質(zhì)量的前提下，應(yīng)盡量選擇近的切割路線。（6）弧壓高度控制 弧壓高度是指在切割過程中等離子割炬與工件表面的高度距離，弧壓的高度主要會(huì)影響工件切口的斷面質(zhì)量，因此弧壓控制也很重要，控制不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致斷弧或熔切不透?？刂拼胧涸趯?shí)際切割過程中 ,調(diào)整割炬高度與電弧壓力：割炬高度一般應(yīng)在 3～6mm 之間，根據(jù)實(shí)際板厚與板料的不平度情況微調(diào)割炬高度與電弧壓力，在其他因素不變的情況下可減小切口的斜度，改善切口質(zhì)量，減少斷弧率，達(dá)到更加理想的效果。、3.結(jié)語綜上所述，根據(jù)數(shù)控等離子切割工藝的特點(diǎn)和規(guī)律，通過采取得當(dāng)措施就可減少切割缺陷、控制切割質(zhì)量?？傊?，數(shù)控等離子切割機(jī)的切割質(zhì)量控制除了以上提到的因素外還有其它影響因素，需要我們在實(shí)際操作中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)并不斷改進(jìn)。隨著數(shù)控技術(shù)自動(dòng)化、柔性化、集成化、高速化的發(fā)展，我們相信數(shù)控切割技術(shù)的應(yīng)用會(huì)越來越廣泛，而數(shù)控等離子切割技術(shù)也將會(huì)越來越完美。