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摘要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)起飛、整機(jī)裝備制造業(yè)興起，我國(guó)已儼然躋身制造業(yè)大國(guó)行列。數(shù)控火焰切割機(jī)作為重要的下料設(shè)備，其在工程機(jī)械行業(yè)應(yīng)用日益廣泛。但在實(shí)際運(yùn)用過程中，切割質(zhì)量問題也常常伴隨數(shù)控火焰切割左右，本文結(jié)合我廠加工過程中常出現(xiàn)的質(zhì)量問題的原因、通過調(diào)整切割工藝、切割方法減少切割過程出現(xiàn)的質(zhì)量問題，從而保證下料件的切割質(zhì)量。

1.前言

數(shù)控火焰切割機(jī)目前是一種普遍的鋼板整體加工設(shè)備，廣泛的用于各個(gè)行業(yè)，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(shí)用高速氣流將已熔化的金屬吹走、形成狹窄切縫進(jìn)而實(shí)現(xiàn)落料，其加工過程中由NC數(shù)控程序?qū)π凶呗窂竭M(jìn)行控制。數(shù)控設(shè)備因其自動(dòng)化程度高、切割厚度大、切割成本低，制造業(yè)企業(yè)鋼板下料的重要設(shè)備大部分選用數(shù)控火焰切割機(jī)。但是，火焰切割在加工過程中經(jīng)常出現(xiàn)切割缺陷，導(dǎo)致切割面質(zhì)量差，影響產(chǎn)品整機(jī)質(zhì)量，尤其是因火焰切割的熱輸入影響區(qū)較大，工件在切割過程中出現(xiàn)因熱輸入導(dǎo)致的變形等問題直接影響結(jié)構(gòu)件的焊接。本文結(jié)合我廠實(shí)際加工過程中遇到的問題，淺析提高切割質(zhì)量、控制切割熱變形的方法。

2.數(shù)控火焰切割在加工過程出現(xiàn)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(yīng)用于24mm-120mm厚的鋼板，在切割過程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)以下幾種缺陷：

2.1.1塌邊：缺陷出現(xiàn)原因是在切割過程中切割氧壓力過高，切割速度過慢導(dǎo)致。

2.1.2切割面內(nèi)凹缺陷出現(xiàn)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(dǎo)致風(fēng)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(fēng)線傾斜。

2.2切割面質(zhì)量缺陷控制方法：

由上述原因可知，影響切割面質(zhì)量的因素比較多，在平時(shí)加工生產(chǎn)時(shí)，要根據(jù)不同的板厚選取相應(yīng)的切割速度、切割氧壓力，可燃?xì)怏w輸出壓力。切割氧的純度在切割過程中也至關(guān)重要，當(dāng)其余參數(shù)選取合適時(shí)，采用純度≥99.5%的液態(tài)壓縮氧氣進(jìn)行切割，可見切割面質(zhì)量具有較為明顯可見性的提高，有效緩解了切割面內(nèi)凹的問題。同時(shí)對(duì)于割嘴要正確使用及時(shí)清理，割嘴狀態(tài)的好壞對(duì)于切割面的加工質(zhì)量也有較大影響。

3.長(zhǎng)寬比較大的零件在數(shù)控火焰切割機(jī)時(shí)的變形原因及趨勢(shì)

以我廠鏟斗主刀板為例，其長(zhǎng)寬比較大，數(shù)細(xì)長(zhǎng)型零件，采用數(shù)控切割機(jī)在鋼板母材上切割零件時(shí)，由于鋼板受熱不均勻，板材局部受高溫?zé)彷斎氲挠绊懏a(chǎn)生膨脹，而周圍未受熱輸入影響的母材又會(huì)限制其膨脹，此時(shí)鋼板就會(huì)產(chǎn)生變形。而在數(shù)控切割機(jī)進(jìn)行加工時(shí)，切割割嘴行走的位移路徑是由數(shù)控程序控制的，其并不隨著鋼板的變形而改變，所以，實(shí)際下料成型的零件與程序規(guī)定的切割路徑所形成的工件理論尺寸之間就會(huì)因鋼板的變形而產(chǎn)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(zhǎng)邊受熱不均，導(dǎo)致板條縱向彎曲、兩端寬度不一致、寬度尺寸超差等現(xiàn)象。

4.長(zhǎng)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(shí)應(yīng)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(shí)就會(huì)出現(xiàn)因熱變形應(yīng)力導(dǎo)致工件在切割的過程中發(fā)生位移，致使工件尺寸超差，產(chǎn)生變形。

4.2“留割”的應(yīng)用

在切割的套排料程序中，在割邊上設(shè)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(yù)料拽住工件，避免工件因切割過程中的熱變形應(yīng)力而產(chǎn)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(gè)處在整張母材鋼板加工完后亦需進(jìn)行切割割斷，增加穿孔次數(shù)及預(yù)熱時(shí)間，且“留割”處會(huì)產(chǎn)生較大凸起，需對(duì)其進(jìn)行打磨，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。對(duì)于整體生產(chǎn)效率有較大影響。

4.3“沖長(zhǎng)條”式加工

在加工主刀板時(shí)，調(diào)整好各割槍風(fēng)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(zhǎng)度方向走直線，保證主刀板的寬度，在行走的長(zhǎng)度與主刀板的長(zhǎng)度尺寸保證一致，在沿平行于母材寬度方向反向行走。假設(shè)同時(shí)加工6件主刀板，共需7把割槍，將七把割槍視作一個(gè)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(cè)量風(fēng)線間的距離，所以在在調(diào)整割嘴風(fēng)線距離上會(huì)因不同操作者而產(chǎn)生較大差異，過程較不穩(wěn)定。

圖3

5.結(jié)語

綜上所述，要提高數(shù)控火焰切割機(jī)的切割質(zhì)量，要考慮的因素是多方面的。數(shù)控火焰切割對(duì)使用氣體的純度、壓力有著嚴(yán)格的要求；合理的工藝參數(shù)的選用對(duì)于切割質(zhì)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(shí)踐，對(duì)于工藝人員、編程人員和現(xiàn)場(chǎng)操作者均有較高要求。