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淺析數控火焰切割機下料質量控制方法
發布時間：2021-06-19 11:32:34摘要：隨著我國經濟起飛、整機裝備制造業興起，我國已儼然躋身制造業大國行列。數控火焰切割機作為重要的下料設備，其在工程機械行業應用日益廣泛。但在實際運用過程中，切割質量問題也常常伴隨數控火焰切割左右，本文結合我廠加工過程中常出現的質量問題的原因、通過調整切割工藝、切割方法減少切割過程出現的質量問題，從而保證下料件的切割質量。
1.前言
數控火焰切割機目前是一種普遍的鋼板整體加工設備，廣泛的用于各個行業，其工作原理為氧氣和天然氣或丙烷的壓縮氣體為工作氣體，以高溫高速的火焰為熱源，將被切割的金屬局部熔化、并同時用高速氣流將已熔化的金屬吹走、形成狹窄切縫進而實現落料，其加工過程中由NC數控程序對行走路徑進行控制。數控設備因其自動化程度高、切割厚度大、切割成本低，制造業企業鋼板下料的重要設備大部分選用數控火焰切割機。但是，火焰切割在加工過程中經常出現切割缺陷，導致切割面質量差，影響產品整機質量，尤其是因火焰切割的熱輸入影響區較大，工件在切割過程中出現因熱輸入導致的變形等問題直接影響結構件的焊接。本文結合我廠實際加工過程中遇到的問題，淺析提高切割質量、控制切割熱變形的方法。
2.數控火焰切割在加工過程出現的切割面缺陷、原因分析
2.1切割面缺陷及原因分析
我廠火焰切割主要應用于24mm-120mm厚的鋼板，在切割過程中經常會出現以下幾種缺陷：
2.1.1塌邊：缺陷出現原因是在切割過程中切割氧壓力過高，切割速度過慢導致。
2.1.2切割面內凹缺陷出現原因多為切割氧壓力過高、割嘴與鋼板見距離過大、割嘴堵塞導致風線不正、氧氣純度低等原因造成的。
2.1.3切割面傾斜造成缺陷原因多為割嘴與鋼板不垂直、風線傾斜。
2.2切割面質量缺陷控制方法：
由上述原因可知，影響切割面質量的因素比較多，在平時加工生產時，要根據不同的板厚選取相應的切割速度、切割氧壓力，可燃氣體輸出壓力。切割氧的純度在切割過程中也至關重要，當其余參數選取合適時，采用純度≥99.5%的液態壓縮氧氣進行切割，可見切割面質量具有較為明顯可見性的提高，有效緩解了切割面內凹的問題。同時對于割嘴要正確使用及時清理，割嘴狀態的好壞對于切割面的加工質量也有較大影響。
3.長寬比較大的零件在數控火焰切割機時的變形原因及趨勢
以我廠鏟斗主刀板為例，其長寬比較大，數細長型零件，采用數控切割機在鋼板母材上切割零件時，由于鋼板受熱不均勻，板材局部受高溫熱輸入的影響產生膨脹，而周圍未受熱輸入影響的母材又會限制其膨脹，此時鋼板就會產生變形。而在數控切割機進行加工時，切割割嘴行走的位移路徑是由數控程序控制的，其并不隨著鋼板的變形而改變，所以，實際下料成型的零件與程序規定的切割路徑所形成的工件理論尺寸之間就會因鋼板的變形而產生較大差異，就是我們所謂的熱變形、尺寸超差。
我廠主刀板在加工過程中因兩條長邊受熱不均，導致板條縱向彎曲、兩端寬度不一致、寬度尺寸超差等現象。
4.長寬比較大的零件切割變形控制方法
4.1切割方向的確定
在確定切割方向時應遵循最后一條邊與母材的大部分余料相連，如果工件與母材的大部分余料先切割分離，則在加工時就會出現因熱變形應力導致工件在切割的過程中發生位移，致使工件尺寸超差，產生變形。
4.2“留割”的應用
在切割的套排料程序中，在割邊上設定一處或幾處5-20mm的部位不切割，是工件與母材通過這些不割斷的部位諒解，用母材預料拽住工件，避免工件因切割過程中的熱變形應力而產生位移，減少工件冷卻后的縮減量，有些公司稱其為“過橋”切割。但是這些留個處在整張母材鋼板加工完后亦需進行切割割斷，增加穿孔次數及預熱時間，且“留割”處會產生較大凸起，需對其進行打磨，費時費力。對于整體生產效率有較大影響。
4.3“沖長條”式加工
在加工主刀板時，調整好各割槍風線間的尺寸，保證其與主刀板的寬度一致，在加工過程中各割槍先平行于母材寬度方向行走主刀板寬度一致的距離，在沿母材長度方向走直線，保證主刀板的寬度，在行走的長度與主刀板的長度尺寸保證一致，在沿平行于母材寬度方向反向行走。假設同時加工6件主刀板，共需7把割槍，將七把割槍視作一個整體，其行走路徑為A→B→C→D，如圖3所示，圖中圓圈為割槍示意。切割落料后可以有效的控制工件的尺寸，減少工件變形、尺寸超差等問題。此種方法因無法直接測量風線間的距離，所以在在調整割嘴風線距離上會因不同操作者而產生較大差異，過程較不穩定。
圖3
5.結語
綜上所述，要提高數控火焰切割機的切割質量，要考慮的因素是多方面的。數控火焰切割對使用氣體的純度、壓力有著嚴格的要求；合理的工藝參數的選用對于切割質量也有較大影響；而且在套排料的方法、切割順序、切割方向等也要不斷的實踐，對于工藝人員、編程人員和現場操作者均有較高要求。
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