隨著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。作為中小厚度板切割下料主要設備之一，數控等離子切割機具有操作簡單、精確度高、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板時，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。

切割工作臺的優化

切割機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，切割小件時往往會出現工件掉進隔板之間而無法拿出的情況，而且隔板為8mm×190mm×4600mm直平鋼板，由于經常切割的原因，下面隔板氧化渣太多，影響正常切割，需經常清理或更換。

切割工作臺的優化方案及實施情況

由于本行業產品結構和產品批次均不固定，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臺的工藝創新提升等離子切割機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數控等離子切割機自帶切割臺

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

圖2數控等離子切割機優化后工作臺模型圖

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構，確保框架的剛度，以防在吊運過程中變形；

3)框架內部有2～3個由4mm板折成的V形件，縱向倒扣在框架內，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，設計切割工作臺的長、寬、高和隔板間距；

2)根據設計圖制作切割工作臺；

3)所有切割工作臺零件均用數控切割機一次割出，尺寸精確，方便隔板的更換；

4)切割工作臺框架采用數控折彎機進行編程折彎，定位尺寸準確，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，切割時將料放在活動切割工作臺上進行切割，如圖3所示。

圖3數控等離子切割機優化后工作臺實物圖

切割過程中路徑優化

由于板材的熱脹冷縮效應，在切割過程中加工件與余料之間會產生相對移動，按加工件重量與余料重量的差別，產生相對移動可分為以下三種情況：

⑴當加工件重量＞余料重量時，加工件不動，余料相對平臺移動，不影響加工件的尺寸；

⑵當加工件重量＜余料重量時，加工件相對平臺移動，余料不動，加工件產生一定的偏差；

⑶當加工件重量與余料重量相當時，加工件和余料相對平臺都可能產生移動，影響加工件的尺寸。

實踐表明，加工件或余料相對平臺產生的移動，使加工件產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，產生的變形量會有不同。在切割圖4所示板材時，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段余料窄，切割時高溫使DC段余料產生線性伸長，CB段向外偏轉，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DA與母板分離，可有效減小切割變形。

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，完成整體切割冷卻后，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，與母板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，先切割內邊，后切割外邊，最后由外向內使兩件分開。切割順序如圖8所示，內邊：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

結論

本工藝創新取得的有益效果如下:通過工藝創新,數控等離子切割機的利用率大大提升,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,在切割前進行適當的板材校平處理,合理地進行板材固定,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后與母板分離;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。

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