1. 概述
隨著現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展，提高零部件的切割質(zhì)量也是尤為重要的，常見(jiàn)的切割形式有數(shù)控火焰切割、數(shù)控等離子切割、激光切割及水切割等；切割的影響因素很多，包括切割參數(shù)、工作的氣體類型及質(zhì)量、車間操作人員技術(shù)能力以及對(duì)切割機(jī)設(shè)備的了解程度等各個(gè)方面；本人結(jié)合自己工作經(jīng)歷，從套料、切割程序設(shè)置等方面出發(fā)，淺談幾種可提高切割質(zhì)量及提高生產(chǎn)效率的方法。
2. 預(yù)留切割寬度防止過(guò)燒出現(xiàn)缺陷
數(shù)控火焰切割機(jī)切割鋼板時(shí)，為了保證零件切割的完整性，切割的起點(diǎn)與終點(diǎn)通常都不在零件的輪廓上，對(duì)于零件外輪廓而言；切割的起點(diǎn)與終點(diǎn)都在輪廓以外；對(duì)于內(nèi)輪廓來(lái)說(shuō)，就恰恰相反，起點(diǎn)與終點(diǎn)都在內(nèi)輪廓以內(nèi)；我們分別把切割起點(diǎn)和終點(diǎn)到零件輪廓的切割線就做引入和引出線。
設(shè)計(jì)數(shù)控切割引入和引出線方法有一下幾種，直線引入引出、180度圓弧引入引出、90度圓弧引入引出、無(wú)引入引出線形式。在數(shù)控火焰切割時(shí)，起點(diǎn)與終點(diǎn)兩者的交匯點(diǎn)仍然在零件輪廓上，以直線引入引出為例，引入線和引出線分別以45°角引入引出，雖然引入與引出避開(kāi)了零件輪廓，但是從切割的實(shí)際情況來(lái)看，在鋼板切割引入與引出交會(huì)位置還會(huì)產(chǎn)生凹坑缺陷（見(jiàn)圖1），傷了母材。還需補(bǔ)焊、打磨工序，影響了零件的外觀質(zhì)量和生產(chǎn)效率。
為此，通過(guò)修改程序在零件切割時(shí)預(yù)留切割寬度，將引出線提前切割出來(lái)，讓引入和引出在零件輪廓外面交會(huì)（見(jiàn)圖2）。
為了減少后續(xù)工序打磨工作量，設(shè)計(jì)預(yù)留寬度時(shí)，要考慮鋼板厚度與預(yù)留寬度等因素，保證了預(yù)留寬度在一定范圍內(nèi)，這樣可以有效的解決引入與引出交匯點(diǎn)出現(xiàn)的凹陷問(wèn)題。通過(guò)實(shí)踐統(tǒng)計(jì)，對(duì)于一些無(wú)加工的火焰切割零件，采用預(yù)留寬度的方法，結(jié)合正常的焊前打磨，選擇是否清除，工作量不大，外觀質(zhì)量明顯提升。
對(duì)于一些零件精度要求高且沒(méi)有機(jī)加工的火焰切割零件，應(yīng)用了預(yù)留寬度的方法，解決了引入線和引出線在交匯點(diǎn)上出現(xiàn)的凹坑現(xiàn)象。
3. 等離子切割機(jī)引出線的處理
對(duì)于等離子數(shù)控切割來(lái)說(shuō)，在數(shù)控編程時(shí)，編程人員往往習(xí)慣性的同時(shí)設(shè)置引入引出線，然而在切割小零件和切割內(nèi)輪廓時(shí)發(fā)現(xiàn)有些零件，會(huì)出現(xiàn)部分零件掉落和傾斜，導(dǎo)致零部件撞割槍割槍斷火現(xiàn)象。根據(jù)實(shí)際分析，得出以下要因：板材在切割過(guò)程中存在熱變形，并且切割臺(tái)架支撐板間隙130mm，而設(shè)計(jì)的引入和引出線切割形成完整閉合的回路，在切割到引出線時(shí)會(huì)出現(xiàn)零件傾斜和掉落（見(jiàn)圖3）。
導(dǎo)致弧高突發(fā)生變化，割槍自動(dòng)斷弧停機(jī)。由于此情況，采用引出線去除（見(jiàn)圖4），甚至預(yù)留1~2mm不切割的方法，這樣，即使零件傾斜，由于零件切割程序已經(jīng)結(jié)束，程序會(huì)自動(dòng)到下一個(gè)起點(diǎn)。此方法在等離子切割機(jī)生產(chǎn)中，避免了切割過(guò)程中的不正常的停機(jī)現(xiàn)象，極大的提高了切割效率。
4. 特殊工藝的運(yùn)用
數(shù)控切割的程序通常是一次點(diǎn)火、穿孔切割一個(gè)零件，這樣切割出來(lái)的零件相對(duì)精度比較高，但是切割的路徑長(zhǎng)，點(diǎn)火、穿孔次數(shù)多，設(shè)備易損零件壽命短，成本較高。在追求降本增效的今天，特殊工藝的運(yùn)用是一個(gè)很好的選擇。特殊工藝包括共邊、連割、微連接等工藝。共邊切割是兩個(gè)零件之間不留間隙，使用一條公共邊切割，減少切割路徑和切割工時(shí)，提高材料利用率和切割效率。連割就是在切割時(shí)穿一次孔，切割完一個(gè)后不用抬槍就可以連續(xù)切割幾個(gè)零件和多個(gè)零件，減少了穿孔次數(shù)，對(duì)易損件的壽命提高有一定好處。微連接工藝就是在切割相對(duì)窄長(zhǎng)形狀時(shí)，采用打斷點(diǎn)保留微小距離連接的方法。
如刮板取料機(jī)中的刮板零件，數(shù)量較多，單臺(tái)106件，薄板居多，等離子切割；對(duì)于這數(shù)量多的來(lái)說(shuō)，特殊工藝的運(yùn)用，能夠提高切割效率；原來(lái)的切割是一個(gè)閉合輪廓一次只能切割一個(gè)零件，故套料及切割路徑如圖5、圖6所示。
而采用了特殊工藝中的共邊連割的切割方法（S型共邊連續(xù)切割），套料排版如圖7所示：切割路徑如圖8所示。
使用Smartnest套料軟件中的統(tǒng)計(jì)模塊，可以得到表1數(shù)據(jù)。
從表中數(shù)據(jù)可以看出，采用特殊軌跡切割的效果十分明顯；僅僅4個(gè)零件計(jì)算：切割周長(zhǎng)就減少了5.34m，穿孔次數(shù)減少了3個(gè)，空程減少了5.71m；隨著切割周長(zhǎng)和穿孔次數(shù)的減少，易損件和生產(chǎn)效率都會(huì)提高。
雖然采用特殊軌跡切割法的切割效益明顯提高，但是也不能盲目的去追求特殊軌跡切割方法，因?yàn)樵跀?shù)控切割過(guò)程中難免會(huì)發(fā)生熱變形，過(guò)度的共邊會(huì)導(dǎo)致零件尺寸難達(dá)到要求，連續(xù)切割的軌跡不能太長(zhǎng)，需要結(jié)合易損件情況合理設(shè)置切割時(shí)間和切割周長(zhǎng)，否則連續(xù)切割過(guò)長(zhǎng)，對(duì)最后切割零件尺寸也會(huì)出現(xiàn)一定影響。對(duì)于沒(méi)有加工余量的零件，一定要控制好割縫的選擇，防止補(bǔ)償不對(duì)，如表2所示。
5. 合理的設(shè)置切割起點(diǎn)及方向
一般情況，數(shù)控切割中，難免會(huì)發(fā)生熱變形，怎么去降低切割過(guò)程中的變形是尤為重要的。數(shù)控火焰切割時(shí)，有些零件切割厚度大于穿孔厚度，這些零件必須在切割前用鉆床預(yù)先鉆孔在切割。如德國(guó)梅塞爾OmniMat T系列火焰等離子切割機(jī)，切割低碳合金鋼最大厚度可達(dá)約210mm，打孔厚度就只能達(dá)到100mm。因此，在一般情況下，使用火焰等離子切割機(jī)時(shí)，盡量減少穿孔切割的方式，而是將切割起始點(diǎn)設(shè)置在切割邊緣。在數(shù)控切割方向上，好的切割方向應(yīng)該保證最后一條切割邊與母材料大部分連接。如果過(guò)早的就母材大部分脫離，連接小得邊角料就會(huì)受熱變形，造成切割零件在切割的運(yùn)行中發(fā)生位移的變化，出現(xiàn)尺寸誤差，外觀質(zhì)量問(wèn)題。
下面以某堆料機(jī)配重塊切割起點(diǎn)為例，比較圖9和圖10兩種方案的切割起點(diǎn)的優(yōu)缺點(diǎn)，方案二較方案一在切割起點(diǎn)、切割方向上都有優(yōu)勢(shì)，方案二的最后一條切割邊與母材大部分相連，此方法會(huì)降低零件切割過(guò)程中的熱變形，防止零件尺寸出現(xiàn)誤差。
為了提高零件切割外觀質(zhì)量，設(shè)置合理的切割起點(diǎn)、切割方向是尤為重要的。
6. 結(jié)語(yǔ)
（1）預(yù)留合適寬度，解決了零件在引入與引出時(shí)出現(xiàn)凹陷的問(wèn)題，對(duì)于一些沒(méi)有加工余量的零件有一定的益處。
（2）去除引出線或者預(yù)留不切割的方法，避免了等離子切割機(jī)切割過(guò)程中斷火現(xiàn)象，也同時(shí)提高了切割效率。
（3）采用特殊工藝的方法，減了切割路徑、空程、穿孔次數(shù)，同時(shí)也降低了易損件的消耗。
（4）合理的設(shè)置起點(diǎn)和切割方向，可以減少切割過(guò)程中的熱變形，防止零件出現(xiàn)尺寸誤差。
影響數(shù)控切割質(zhì)量和切割效率的因素是很多的，各種改善的方法也要綜合利用，才能取得更好的效益。以上的小方法都在生產(chǎn)實(shí)踐中運(yùn)用，并取得一定成效。希望這些小方法對(duì)相關(guān)企業(yè)工作者有一定的參考。
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