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、精確度高、工作效率高、勞動強(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。
切割工作臺的優(yōu)化
切割機(jī)自帶的切割工作臺有很多塊隔板支撐，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的工藝創(chuàng)新提升等離子切割機(jī)的利用率和切割工作臺的使用壽命，是我們目前需要解決的問題。
圖1數(shù)控等離子切割機(jī)自帶切割臺
針對此問題，對現(xiàn)有下料產(chǎn)品進(jìn)行工藝分析并分類，挑選出最小切割件，并確定最小件尺寸，結(jié)合現(xiàn)場情況設(shè)計(jì)一套新的工作臺，如圖2所示。
圖2數(shù)控等離子切割機(jī)優(yōu)化后工作臺模型圖
⑴具體方案。
1)該平臺按1500mm×3000mm的尺寸制作，可以多個(gè)平臺組合使用；
2)平臺外框由4mm板材折成U形件，并組焊成長方形框架結(jié)構(gòu)，確保框架的剛度，以防在吊運(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；
3)所有切割工作臺零件均用數(shù)控切割機(jī)一次割出，尺寸精確，方便隔板的更換；
4)切割工作臺框架采用數(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)組焊切割工作臺框架；
6)將隔板插入切割工作臺；
7)將切割工作臺放在原有切割工作臺上，切割時(shí)將料放在活動切割工作臺上進(jìn)行切割，如圖3所示。
圖3數(shù)控等離子切割機(jī)優(yōu)化后工作臺實(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產(chǎn)生相對移動，按加工件重量與余料重量的差別，產(chǎn)生相對移動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，余料相對平臺移動，不影響加工件的尺寸；
⑵當(dāng)加工件重量＜余料重量時(shí)，加工件相對平臺移動，余料不動，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都可能產(chǎn)生移動，影響加工件的尺寸。
實(shí)踐表明，加工件或余料相對平臺產(chǎn)生的移動，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，工件最后經(jīng)DA與母板分離，可有效減小切割變形。
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，最后由外向內(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，最后E→F、H→G。
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，最后使兩件分離。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，最后E→F。
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,數(shù)控等離子切割機(jī)的利用率大大提升,工作臺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;編制切割程序時(shí),選擇合理的切割工藝,使工件的最大尺寸面最后與母板分離;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。
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