【数控等离子切割机_光纤激光切割机床满足客户需求】

随着等离子切割技术的不断发展，数控等离子切割机的使用越来越普遍。作为中小厚度板切割下料主要设备之一，数控等离子切割机具有操作简单、度高、工作效率高、劳动强度低等优点，被广泛应用于多个行业，如化工行业、汽车行业、机械行业、轨道交通行业等。对于采用传统切割方式难以切割的材料，可使用数控等离子切割机完成；从切割速度上，在切割中小厚度碳钢板时，数控等离子切割速度快于传统的火焰切割速度，同时切割面保持光洁且热变形情况好；从切割成本上，数控等离子切割成本远远低于激光切割成本。切割工作台的优化切割机自带的切割工作台有很多块隔板支撑，如图1所示，两隔板间距110mm，切割小件时往往会出现工件掉进隔板之间而无法拿出的情况，而且隔板为8mm×190mm×4600mm直平钢板，由于经常切割的原因，下面隔板氧化渣太多，影响正常切割，需经常清理或更换。切割工作台的优化方案及实施情况由于本行业产品结构和产品批次均不固定，为了节省材料，经常采用套料形式（即大料和小料配套排版），如何通过对等离子工作台的工艺创新等离子切割机的利用率和切割工作台的使用寿命，是我们目前需要解决的问题。图片图1 数控等离子切割机自带切割台针对此问题，对现有下料产品进行工艺分析并分类，挑选出小切割件，并确定小件尺寸，结合现场情况设计一套新的工作台，如图2所示。图片图2 数控等离子切割机优化后工作台模型图⑴具体方案。1)该平台按1500mm×3000mm的尺寸制作，可以多个平台组合使用；2)平台外框由4mm板材折成U形件，并组焊成长方形框架结构，确保框架的刚度，以防在吊运过程中变形；3)框架内部有2～3个由4mm 板折成的V形件，纵向倒扣在框架内，在纵梁上开3.5mm宽槽口，便于隔板的插入；4)隔板由1500mm×200mm板制成，将一边切割成锯齿形结构。⑵具体实施过程。1)根据设备参数及所需切割零件的大小，设计切割工作台的长、宽、高和隔板间距；2)根据设计图制作切割工作台；3)所有切割工作台零件均用数控切割机一次割出，尺寸，方便隔板的更换；4)切割工作台框架采用数控折弯机进行编程折弯，定位尺寸准确，成形度好；5)组焊切割工作台框架；6)将隔板插入切割工作台；7)将切割工作台放在原有切割工作台上，切割时将料放在活动切割工作台上进行切割，如图3所示。图片图3 数控等离子切割机优化后工作台实物图切割过程中路径优化由于板材的热胀冷缩效应，在切割过程中加工件与余料之间会产生相对移动，按加工件重量与余料重量的差别，产生相对移动可分为以下三种情况：⑴当加工件重量＞余料重量时，加工件不动，余料相对平台移动，不影响加工件的尺寸；⑵当加工件重量＜余料重量时，加工件相对平台移动，余料不动，加工件产生一定的偏差；⑶当加工件重量与余料重量相当时，加工件和余料相对平台都可能产生移动，影响加工件的尺寸。实践表明，加工件或余料相对平台产生的移动，使加工件产生的尺寸误差一般在0.3～4mm之间。工件单边的切割路径在数控等离子切割过程中选择合理的切割工艺，产生的变形量会有不同。在切割图4所示板材时，若选择A点为起弧点，切割方向和顺序为：A→D→C→B→A（图4a），当完成AD段的切割，加工DC段时，由于DC段余料窄，切割时高温使DC段余料产生线性伸长，CB段向外偏转，切割后使DC段尺寸缩小δ（图4b），δ 的大小与DC段的尺寸成正比。如果选择 A→B→C→D→A的切割顺序，工件经DA与母板分离，可有效减小切割变形。图片图4 工件单边的切割路径及变形情况图片图5 细长件切割图片图6 细长件两件配对切割细长件的变形控制对于图5细长件的切割，若按A→B→C→D→A，当切割DA段时，BC段的膨胀可阻止CD 段的膨胀，完成整体切割冷却后，DA段的收缩量要大于BC段的收缩量，使工件向DA侧弯曲。旁弯量δ的大小取决于加工件的长宽比Y/X，长宽比越大，旁弯量δ就越大。如果采用两件配对切割，如图6所示，选择A点为起弧点，切割方向和顺序：A→B→C→D→E→A→F。在完成DE段时，与母板分离相当于工件长宽比缩小一半，使旁弯量δ减小，当切割AF段时使工件两侧膨胀和收缩量相等，细长件旁弯变形能明显减小。异形件的切割工艺对于特殊件的切割（图7），综合上述的加工方法并针对不同异形件，可选择下列的切割工艺。图片图7 特殊件切割⑴对于凹形件采取两件配对切割的方法，先切割内边，后切割外边，由外向内使两件分开。切割顺序如图 8所示，内边：A1→B1→C1→D1→A1；外边：A→B→C→D→A，E→F、H→G。图片图8 凹形件两件配对切割⑵对于偏置中空件应采取两件配对切割，使两件分离。切割顺序如图9所示，内边：A1→B1→C1→D1→A1，A2→B2→C2→D2→A2，外边：A→B→C→D→A， E→F。图片图9 偏置中空件两件配对切割结论本工艺创新取得的有益效果如下:通过工艺创新,等离子切割机的利用率大大,工作台隔板更换方便且更换率降低一半,降低了更换成本。切割小件得到了满足,目前本工艺创新已广泛应用于铁路客车钢结构下料中,每辆车均有很多小件需要切割下料,提高了工效并且节约了大量成本。使用等离子切割时应注意以下问题:分析数控等离子切割机切割件变形规律及影响,在切割前进行适当的板材校平处理,合理地进行板材固定,防止在切割过程中加工件发生移动；编制切割程序时,选择合理的切割工艺,使工件的尺寸面与母板分离；对于切割细长件或异形件时,用两件配对切割等控制方法,可有效防止或减小切割件的变形。数控等离子切割在加工行业中无论从切割质量还是切割效益都优于火焰切割,配合不同的工作气体可切割各种金属,尤其对有色金属切割效果更佳。

哪些因素影响数控等离子切割质量？一、数控等离子切割机工作气体 数控等离子切割机工作气体与流量是影响切割质量效果的一项主要参数，目前所普遍采用空气等离子切割仅为众多工作气体中的一类，概因使用成本相对较低而得到广泛普及，但从加工效果来说的确有所欠缺，我们所指的数控等离子切割机工作气体包括切割气体和辅助气体，有些设备还要求起弧气体，通常要根据切割材料的种类，厚度和切割方法来选择合适的工作气体。切割气体既要保证等离子射流的形成，又要保证去除切口中的熔融金属和氧化物。过大的气体流量会带走更多的电弧热量，使得射流的长度变短，导致切割能力下降和电弧不稳；过小的气体流量则使等离子弧失去应有的挺直度而使切割的深度变浅，同时也容易产生挂渣；所以气体流量一定要与切割电流和速度很好的配合。现在的等离子弧切割机大多靠气体压力来控制流量，因为当割炬孔径一定时，控制了气体压力也就控制了流量。切割一定板厚材料所使用的气体压力通常要按照客户提供的数据选择，若有其它的特殊应用时，气体压力需要通过实际切割试验来确定。常用的工作气体有：氩气、氮气、氧气、空气以及H35、氩-氮混合气体等。 1.空气中含有体积分数约78％的氮气，所以利用空气切割所形成的挂渣情况与用氮气切割时很想像；空气中还含有体积分数约21％的氧气，因为氧的存在，用空气的切割低碳钢材料的速度也很高；同时空气也是经济的工作气体。但单独使用空气切割时，会有挂渣以及切口氧化、增氮等问题，而且电极和喷嘴的寿命较低也会影响工作效率和切割成本。 2.氧气可以提高切割低碳钢材料的速度。使用氧气进行切割时，切割模式与火焰切割很想像，高温高能的等离子弧使得切割速度更快，但是必须配合使用抗高温氧化的电极，同时对电极进行起弧时的防冲击保护，以延长电极的寿命。 3.氢气通常是作为辅助气体与其它气体混和作用，如的气体H35（氢气的体积分数为35％，其余为氩气）是等离子弧切割能力强的气体之一，这主要得利于氢气。由于氢气能显著提高电弧电压，使氢等离子射流有很高的焓值，当与氩气混合使用时，其等离子射流的切割能力大大提高。一般对厚度70mm以上的金属材料，常用氩＋氢作为切割气体。若使用水射流对氩＋氢气等离子弧进一步压缩，还可获得更高的切割效率。 4.氮气是一种常用的工作气体，在有较高电源电压的条件下，氮气等离子弧有较好的稳定性和比氩气更高的射流能量，即使是切割液态金属粘度大的材料如不锈钢和镍基合金时，切口下缘的挂渣量也很少。氮气可以单独使用，也可以同其它气体混和使用，如自动化切割时经常使用氮气或空气作为工作气体，这两种气体已经成为高速切割碳素钢的标准气体。有时氮气还被用作氧等离子弧切割时的起弧气体。 5.氩气在高温时几乎不与任何金属发生反应，氩气等离子弧很稳定。而且所使用的喷嘴与电极有较高的使用寿命。但氩气等离子弧的电压较低，焓值不高，切割能力有限，与空气切割相比其切割的厚度大约会降低25％。另外，在氩气保护环境中，熔化金属的表面张力较大，要比在氮气环境下高出约30％，所以会有较多的挂渣问题。即使使用氩和其它气体的混合气切割也会有粘渣倾向。因此，现已很少单独使用纯氩气进行等离子切割。 二、数控等离子切割机加工速度 除了工作气体对切割质量有影响外，切割速度对数控等离子切割机的加工质量影响也是很重要的。切割速度：切割速度范围可按照设备说明选定或用试验来确定，由于材料的厚薄度，材质不同，熔点高低，热导率大小以及熔化后的表面张力等因素，切割速度也相应的变化。主要表现： 1.切割速度适度地提高能改善切口质量，即切口略有变窄，切口表面更平整，同时可减小变形。 2.切割速度过快使得切割的线能量低于所需的量值，切缝中射流不能快速将熔化的切割熔体立即吹掉而形成较大的后拖量，伴随着切口挂渣，切口表面质量下降。 3.当切割速度太低时，由于切割处是等离子弧的阳极，为了维持电弧自身的稳定，阳极斑点或阳极区必然要在离电弧近的切缝附近找到传导电流地方，同时会向射流的径向传递更多的热量，因此使切口变宽，切口两侧熔融的材料在底缘聚集并凝固，形成不易清理的挂渣，而且切口上缘因加热熔化过多而形成圆角。 4.当速度极低时，由于切口过宽，电弧甚至会熄灭。由此可见，良好的切割质量与切割速度是分不开的。 三、数控等离子切割机切割电流 数控等离子切割机切割电流重要的切割工艺参数，直接决定了切割的厚度和速度，即切割能力，造成影响，正确使用数控等离子机进行高质量的快速切割，必须对切割工艺参数进行深刻地理解和掌握。 1.切割电流增大，电弧能量增加，切割能力提高，切割速度是随之增大； 2.切割电流增大，电弧直径增加，电弧变粗使得切口变宽； 3.切割电流过大使得喷嘴热负荷增大，喷嘴过早地损伤，切割质量自然也下降，甚至无法进行正常割。 在等离子切割前选用电源的时候，不能选择太大或太小的电源。太大的电源，考虑在切割成本上是一种浪费，因为根本就用不了那么大的电流。也不能因为节约切割成本预算，选用等离子电源的时候，把电流的选择选得过小，这样在实际切割的时候也是不能达到自己的切割要求，这样对数控切割机本身是一种很大的伤害！嘉倍德科技提醒您要根据材料的厚度正确选用切割电流和相应的喷嘴。 四、数控等离子切割机喷嘴高度 数控等离子切割机喷嘴高度是指喷嘴端面与切割表面的距离，它构成了整个弧长的一部分。由于等离子弧切割一般使用恒流或陡降外特征的电源，喷嘴高度增加后，电流变化很小，但会使弧长增加并导致电弧电压增大，从而使电弧功率提高；但同时也会使暴露在环境中的弧长增长，弧柱损失的能量增多。 在两个因素综合作用的情况下，前者的作用往往完全被后者所抵消，反而会使有效的切割能量减小，致使切割能力降低。通常表现是切割射流的吹力减弱，切口下部残留的熔渣增多，上部边缘过熔而出现圆角等。另外，从等离子射流的形态方面考虑，射流直径在离开割炬口后是向外膨胀的，喷嘴高度的增加必然引起切口宽度加大。所以，选用尽量小的喷嘴高度对提高切割速度和切割质量都是有益的，但是，喷嘴高度过低时可能会引起双弧现象。采用陶瓷外喷嘴可以将喷嘴高度设为零，即喷口端面直接接触被切割表面，可以获得很好的效果。 五、数控等离子切割机电弧功率 数控等离子切割机为了获得高压缩性的等离子弧切割电弧，切割喷嘴都采用了较小的喷嘴孔径、较长的孔道长度并加强了冷却效果，这样可以使得喷嘴有效断面内通过的电流增加，即电弧的功率密度增大。但同时压缩也使得电弧的功率损失加大，因此，实际用于切割的有效能量要要比电源输出的功率小，其损失率一般在25％~50％之间，有些方法如水压缩等离子弧切割的能量损失率会更大，在进行切割工艺参数设计或切割成本的经济核算时应该考虑这个问题。 在工业中使用的金属板厚大多是在50mm以下，在这个厚度范围内用常规的等离子弧切割往往会形成上大下小的割口，而且割口的上边缘还会导致切口尺寸精度下降并增加后续加工量。当采用氧和氮气等离子弧切割碳钢、铝和不锈钢时，当板厚在10~25mm范围内时，通常是材料越厚，端边的垂直度越好，其切割棱边的角度误差在1度~4度。当板厚小于1mm，随板厚的减小，切口角度误差从3度；~4度；增加到15度；~25度；。 一般认为，这种现象的产生原因是由于等离子射流在割口面上的热输入不平衡所致，即在割口的上部等离子弧能量的释放多于下部。这个能量释放的不平衡，与很多工艺参数密切相关，如等离子弧压缩程度、切割速度及喷嘴到工件的距离等。增加电弧的压缩程度可以使高温等离子射流延长，形成更为均匀的高温区域，同时加大射流的速度，可以减小切口上下的宽度差。然而，常规喷嘴的过度压缩往往会引起双弧现象，双弧不但会损耗电极和喷嘴，使切割过程无法进行，而且也会导致切口质量的下降。另外，过大的切割速度和过大的喷嘴高度都会引起切口上下宽度差的增加。