随着等離子切割技術的不斷發展，數控等離子切割機的使用越來越普遍。作為中小厚度闆切割下料主要設備之一，數控等離子切割機具有操作簡單、精确度高、工作效率高、勞動強度低等優點，被廣泛應用于多個行業，如化工行業、汽車行業、機械行業、軌道交通行業等。對于采用傳統切割方式難以切割的材料，可使用數控等離子切割機完成；從切割速度上，在切割中小厚度碳鋼闆時，數控等離子切割速度快于傳統的火焰切割速度，同時切割面保持光潔且熱變形情況好；從切割成本上，數控等離子切割成本遠遠低于激光切割成本。

切割工作台的優化

切割機自帶的切割工作台有很多塊隔闆支撐，如圖1所示，兩隔闆間距110mm，切割小件時往往會出現工件掉進隔闆之間而無法拿出的情況，而且隔闆為8mm×190mm×4600mm直平鋼闆，由于經常切割的原因，下面隔闆氧化渣太多，影響正常切割，需經常清理或更換。

切割工作台的優化方案及實施情況

由于本行業産品結構和産品批次均不固定，為了節省材料，經常采用套料形式（即大料和小料配套排版），如何通過對等離子工作台的工藝創新提升等離子切割機的利用率和切割工作台的使用壽命，是我們目前需要解決的問題。

圖1 數控等離子切割機自帶切割台

針對此問題，對現有下料産品進行工藝分析并分類，挑選出最小切割件，并确定最小件尺寸，結合現場情況設計一套新的工作台，如圖2所示。

圖2 數控等離子切割機優化後工作台模型圖

⑴具體方案。

1)該平台按1500mm×3000mm的尺寸制作，可以多個平台組合使用；

2)平台外框由4mm闆材折成U形件，并組焊成長方形框架結構，确保框架的剛度，以防在吊運過程中變形；

3)框架内部有2～3個由4mm 闆折成的V形件，縱向倒扣在框架内，在縱梁上開3.5mm寬槽口，便于隔闆的插入；

4)隔闆由1500mm×200mm闆制成，将一邊切割成鋸齒形結構。

⑵具體實施過程。

1)根據設備參數及所需切割零件的大小，設計切割工作台的長、寬、高和隔闆間距；

2)根據設計圖制作切割工作台；

3)所有切割工作台零件均用數控切割機一次割出，尺寸精确，方便隔闆的更換；

4)切割工作台框架采用數控折彎機進行編程折彎，定位尺寸準确，成形度好；

5)組焊切割工作台框架；

6)将隔闆插入切割工作台；

7)将切割工作台放在原有切割工作台上，切割時将料放在活動切割工作台上進行切割，如圖3所示。

圖3 數控等離子切割機優化後工作台實物圖

切割過程中路徑優化

由于闆材的熱脹冷縮效應，在切割過程中加工件與餘料之間會産生相對移動，按加工件重量與餘料重量的差别，産生相對移動可分為以下三種情況：

⑴當加工件重量＞餘料重量時，加工件不動，餘料相對平台移動，不影響加工件的尺寸；

⑵當加工件重量＜餘料重量時，加工件相對平台移動，餘料不動，加工件産生一定的偏差；

⑶當加工件重量與餘料重量相當時，加工件和餘料相對平台都可能産生移動，影響加工件的尺寸。

實踐表明，加工件或餘料相對平台産生的移動，使加工件産生的尺寸誤差一般在0.3～4mm之間。

工件單邊的切割路徑

在數控等離子切割過程中選擇合理的切割工藝，産生的變形量會有不同。在切割圖4所示闆材時，若選擇A點為起弧點，切割方向和順序為：A→D→C→B→A（圖4a），當完成AD段的切割，加工DC段時，由于DC段餘料窄，切割時高溫使DC段餘料産生線性伸長，CB段向外偏轉，切割後使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，工件最後經DA與母闆分離，可有效減小切割變形。

圖4 工件單邊的切割路徑及變形情況

圖5 細長件切割

圖6 細長件兩件配對切割

細長件的變形控制

對于圖5細長件的切割，若按A→B→C→D→A，當切割DA段時，BC段的膨脹可阻止CD 段的膨脹，完成整體切割冷卻後，DA段的收縮量要大于BC段的收縮量，使工件向DA側彎曲。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點為起弧點，切割方向和順序：A→B→C→D→E→A→F。在完成DE段時，與母闆分離相當于工件長寬比縮小一半，使旁彎量δ減小，當切割AF段時使工件兩側膨脹和收縮量相等，細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，先切割内邊，後切割外邊，最後由外向内使兩件分開。切割順序如圖 8所示，内邊：A1→B1→C1→D1→A1；外邊：A→B→C→D→A，最後E→F、H→G。

圖8 凹形件兩件配對切割

⑵對于偏置中空件應采取兩件配對切割，最後使兩件分離。切割順序如圖9所示，内邊：A1→B1→C1→D1→A1，A2→B2→C2→D2→A2，外邊：A→B→C→D→A，最後 E→F。

圖9 偏置中空件兩件配對切割

結論

本工藝創新取得的有益效果如下:通過工藝創新,等離子切割機的利用率大大提升,工作台隔闆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,目前本工藝創新已廣泛應用于鐵路客車鋼結構下料中,每輛車均有很多小件需要切割下料,提高了工效并且節約了大量成本。

使用等離子切割時應注意以下問題:分析數控等離子切割機切割件變形規律及影響,在切割前進行适當的闆材校平處理,合理地進行闆材固定,防止在切割過程中加工件發生移動;編制切割程序時,選擇合理的切割工藝,使工件的最大尺寸面最後與母闆分離;對于切割細長件或異形件時,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。

數控等離子切割在加工行業中無論從切割質量還是切割效益都優于火焰切割,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。

——摘自《钣金與制作》 2019年第9期

更多精彩资讯请关注tft每日頭條，我们将持续为您更新最新资讯!