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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(guò)程中，切割質(zhì)量問(wèn)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(guò)程中常出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題的原因、通過(guò)調(diào)整切割工藝、切割方法減少切割過(guò)程出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)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(guò)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(guò)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(guò)程中出現(xiàn)因熱輸入導(dǎo)致的變形等問(wèn)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(guò)程中遇到的問(wèn)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(guò)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(guò)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(guò)程中切割氧壓力過(guò)高，切割速度過(guò)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(guò)高、割嘴與鋼板見(jiàn)距離過(guò)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(guò)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(jiàn)切割面質(zhì)量具有較為明顯可見(jiàn)性的提高，有效緩解了切割面內(nèi)凹的問(wèn)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?chē)词軣彷斎胗绊懙哪覆挠謺?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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(chēng)其為“過(guò)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(guò)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?zhuān)瑢⑵甙迅顦屢曌饕粋€(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(wèn)題。此種方法因無(wú)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(guò)程較不穩(wěn)定。

圖3

5.結(jié)語(yǔ)

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。