隨著等離子切割技術的不斷發(fā)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、度高、工作效率高、勞動強度低等優(yōu)點，被廣泛應用于多個行業(yè)，如化工行業(yè)、汽車行業(yè)、機械行業(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(tǒng)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(yōu)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(yōu)化方案及實施情況由于本行業(yè)產品結構和產品批次均不固定，為了節(jié)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(chuàng)新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。圖片圖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，挑選出小切割件，并確定小件尺寸，結合現場情況設計一套新的工作臺，如圖2所示。圖片圖2 數控等離子切割機優(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，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。圖片圖3 數控等離子切割機優(yōu)化后工作臺實物圖切割過程中路徑優(yōu)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，工件經DA與母板分離，可有效減小切割變形。圖片圖4 工件單邊的切割路徑及變形情況圖片圖5 細長件切割圖片圖6 細長件兩件配對切割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。圖片圖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，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，E→F、H→G。圖片圖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，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， E→F。圖片圖9 偏置中空件兩件配對切割結論本工藝創(chuàng)新取得的有益效果如下:通過工藝創(chuàng)新,等離子切割機的利用率大大,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(jié)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(guī)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(fā)生移動；編制切割程序時,選擇合理的切割工藝,使工件的尺寸面與母板分離；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(yè)中無論從切割質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。

數控等離子切割是集數控、等離子和逆變電源技術于一體的高新技術，相對數控火焰切割具有切割速度快、效率高、切割面質量好、切割尺寸、工件熱變形小等優(yōu)點，在鐵路、船舶、航空和機械制造等制造業(yè)中得到廣范應用。目前，制備車間有兩臺數控等離子切割設備，主要用于長大配件、形狀復雜的異形工件的切割下料，尤其是在當前公司小批量多品種訂單較多的生產形勢下，數控等離子切割的優(yōu)勢愈加明顯。本文主要針對數控切割過程中出現的常見質量問題進行原因分析，并提出了解決和控制措施。1.數控等離子切割的工作原理數控等離子切割是以高溫、高速的等離子弧為熱源，以壓縮氣體為工作介質 , 通過被壓縮氣體電離形成高溫、高速的等離子電弧 , 將被切割的金屬或非金屬局部熔化（或蒸發(fā)），同時用高速、高壓氣流將已熔化的金屬或非金屬“吹離”基體而形成狹窄而光潔切口的一個過程，如圖1所示。圖片圖 1 數控等離子切割示意2.影響數控等離子切割的因素分析與控制措施數控等離子切割常見的質量缺陷有：穿孔缺陷、切割變形、熔渣、斷面傾斜以及波紋等。而在實際生產中影響切割質量的因素主要有：切割程序代碼、原材料平面度及內應力、起收弧缺陷、切割速度、切割順序、弧壓高度等，這些因素控制不當都會產生質量缺陷，因此如何采取控制措施質量缺陷是我們需要解決的主要問題。（1）切割程序代碼 數控等離子切割是通用數控程序代碼來實現產品加工的，因此程序代碼的正確與否，直接影響產品切割質量。在車間以往的切割生產中，曾發(fā)生過因程序代碼錯誤和錯誤調用產生的質量問題。控制措施：解決這一問題就要從源頭上加以控制，一是增加數控程序的校核過程，確保切割代碼正確性；二是建立程序和圖紙的資源庫，減少因多次編制造成的錯誤概率增加；三是對程序進行統(tǒng)一編號，規(guī)范管理，如：利用物料代碼的性對程序進行編碼，可以避免因程序調用錯誤產生質量問題。（2）原材料的不平度和內應力 原材料的不平度和內在應力，對切割質量的影響非常大。目前車間使用的大部分原材料在切割前都要經過預處理線拋丸除銹和底漆噴涂，尤其是2~8mm的卷板，在經過拋丸處理以后，內部應力分布不均勻，板材會產生不同程度的變形，影響數控等離子切割的尺寸精度。控制措施：針對原材料不平度和內應力，可以在切割前，對原材料增加一道校平工序，進一步釋放板材內在應力，一般將板材的平面度控制在≤2mm/m2，能夠有效保證切割產品質量。（3）起收弧缺陷 起收弧缺陷是等離子切割件中常見的切割缺陷。起弧缺陷一般是由板料不平、工件切割過程中發(fā)生變形或位移，起弧線、補償值設置不合理等原因造成的。由于板料不平，工件和母板脫離時會向下掉落，掉落瞬間會被等離子流灼傷，造成起弧缺陷。控制措施：根據實際情況設置提前收弧時間，使工件掉落時剛好停弧或者在編程時去掉引出線。另外對于工件切割過程中發(fā)生變形或位移，產生的起收弧微小缺陷可以通過設置四分之一圓弧的起收弧線來彌補。（4）切割速度 切割速度主要是影響切割斷面的斜度和波紋。切割速度加快會導致切口斜度變大，過快會在切口處出現波紋和毛刺，甚至會無法切透或斷弧。切割速度過慢也會出現毛刺，并會使切縫變寬，影響工件尺寸與質量，降低了切割效率。控制措施：數控等離子切割不同厚度的鋼板時，需選擇不同型號割嘴和耗材，同時也對應著不同的切割速度和切割參數設置。附表是本人針對精細等離子切割機整理的常用板材選擇割嘴和切割速度。精細等離子常用板材切割速度圖片（5）切割順序 切割順序的選擇對于保證切割質量也非常關鍵。尤其是在多種配件數控套裁下料時，切割順序的選擇將影響整張板材的成品率。在車間D11配件生產中，就出現了因切割順序選擇不當造成母材變形產生位移，使后續(xù)產品無法完成切割情況。控制措施：切割順序選擇應遵循先內后外，先小后大的原則；即先切割工件內輪廓，后切割外輪廓；先切割母材中面積小的零件，后切割大尺寸的零件，可使尺寸大的零件周邊的材料質量變輕，有利于減小大尺寸零件切割時產生的熱變形偏差；此外，在能保證的切割質量的前提下，應盡量選擇近的切割路線。（6）弧壓高度控制 弧壓高度是指在切割過程中等離子割炬與工件表面的高度距離，弧壓的高度主要會影響工件切口的斷面質量，因此弧壓控制也很重要，控制不當會導致斷弧或熔切不透。控制措施：在實際切割過程中 ,調整割炬高度與電弧壓力：割炬高度一般應在 3～6mm 之間，根據實際板厚與板料的不平度情況微調割炬高度與電弧壓力，在其他因素不變的情況下可減小切口的斜度，改善切口質量，減少斷弧率，達到更加理想的效果。、3.結語綜上所述，根據數控等離子切割工藝的特點和規(guī)律，通過采取得當措施就可減少切割缺陷、控制切割質量。總之，數控等離子切割機的切割質量控制除了以上提到的因素外還有其它影響因素，需要我們在實際操作中總結經驗并不斷改進。隨著數控技術自動化、柔性化、集成化、高速化的發(fā)展，我們相信數控切割技術的應用會越來越廣泛，而數控等離子切割技術也將會越來越完美。