一、前言
數(shù)控火焰切割機(jī)擁有很大的優(yōu)勢(shì)，其原理也是較為科學(xué)的，但是要想進(jìn)一步的提高其切割的能力，就必須進(jìn)行更加細(xì)致的分析和研究，通過(guò)分析和研究其切割原理來(lái)提高其能力。
二、火焰切割原理
氧乙炔切割的原理其實(shí)就是利用氧氣和熾熱的金屬發(fā)生氧化反應(yīng)而產(chǎn)生的熱量將金屬熔化吹走，因而其進(jìn)行金屬切割時(shí)有一定的局限性，如果氧化反應(yīng)產(chǎn)生的熱量不夠，難以熔化金屬的話，那么切割便會(huì)失敗；這就決定了氧乙炔火焰切割只能切割低碳鋼這樣的金屬材料，如果對(duì)高碳鋼和鑄鐵進(jìn)行切割時(shí)，雖然也能勉強(qiáng)進(jìn)行，但切口質(zhì)量會(huì)受到影響而變差。
三、數(shù)控系統(tǒng)的簡(jiǎn)介和組成
1、數(shù)控技術(shù)的簡(jiǎn)介
數(shù)控技術(shù)就是數(shù)字程序控制技術(shù)，利用現(xiàn)代化的數(shù)字計(jì)算技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)設(shè)備的控制。數(shù)控機(jī)床就是數(shù)控技術(shù)的具體載體，它把對(duì)設(shè)備的控制信息用機(jī)器碼形式輸入微機(jī)控制中心，再由控制中心解讀機(jī)器碼，進(jìn)而依靠傳輸機(jī)構(gòu)傳遞給設(shè)備，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的動(dòng)作。數(shù)控切割機(jī)也就是終端控制設(shè)備是切割機(jī)，利用切割機(jī)切割各種零件。數(shù)控技術(shù)解決了人工不能控制復(fù)雜的零件加工，提高了設(shè)備的精確度，尤其是精密儀器的制造。同時(shí)，數(shù)控技術(shù)實(shí)現(xiàn)了成批量生產(chǎn)，改善工人的工作環(huán)境，提高了安全系數(shù)。
數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)的應(yīng)用是人類(lèi)二十世紀(jì)最重大的技術(shù)進(jìn)步。數(shù)控技術(shù)也是人類(lèi)進(jìn)入現(xiàn)代化制造業(yè)的標(biāo)志，這些最終得益于計(jì)算機(jī)以及控制技術(shù)的進(jìn)步。不得不承認(rèn)數(shù)控技術(shù)起源于美國(guó)等西方國(guó)家，大多數(shù)的技術(shù)也都源于西方，現(xiàn)在數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)廠家大多也是西方，國(guó)內(nèi)的技術(shù)和設(shè)備雖有很大進(jìn)步但產(chǎn)品還不是主流產(chǎn)品。
2、數(shù)控技術(shù)的組成
（一）硬件系統(tǒng)。數(shù)控系統(tǒng)的硬件部分是工作的基礎(chǔ)部分，它首先基于工業(yè)PC機(jī)，在PC機(jī)的控制主板上留有許多擴(kuò)展槽，可以插入選用的控制模塊，插入模塊即可組成控制中心。在這里我們以PMAC為例說(shuō)明，工控機(jī)的主板上的CPU和PMAC組成雙微控制器系統(tǒng)。這兩個(gè)CPU各有自己的工作，PMAC主要是完成對(duì)機(jī)床的控制，包括機(jī)械軸的運(yùn)動(dòng)、面板控制和信息的采集以及模數(shù)轉(zhuǎn)化。控制機(jī)部分則要完成對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的管理，包括各個(gè)部分的協(xié)調(diào)以及控制部分的輸入。對(duì)于PMAC部分還必須有相應(yīng)的輸入輸出接口，以及伺服驅(qū)動(dòng)單元，伺服電機(jī)、編碼器等，對(duì)于工控機(jī)還要有足夠的存儲(chǔ)空間，另外控制部分對(duì)電源的要求很高，電力部分以及備用電源也是必不可少的。
（二）軟件組成，現(xiàn)在的數(shù)控系統(tǒng)大多數(shù)都是前后臺(tái)的結(jié)構(gòu)，對(duì)于軟件部分也相應(yīng)的分為前臺(tái)和后臺(tái)程序。前臺(tái)部分多為PMAC的實(shí)時(shí)控制軟件程序，包括補(bǔ)模塊、伺服驅(qū)動(dòng)模塊、PLC監(jiān)控模塊、加工程序解釋模塊、數(shù)據(jù)采集及數(shù)字化加工模塊等，當(dāng)然這部分很靈活，根據(jù)實(shí)際的需要可以添加其他的部分。后臺(tái)程序主要是為了管理服務(wù)，主要實(shí)現(xiàn)控制程序的初始化，參數(shù)輸入以及系統(tǒng)管理、CPU間的通訊等等。
四、合理的切割程序
數(shù)控切割機(jī)是由計(jì)算機(jī)采取實(shí)時(shí)控制來(lái)完成自動(dòng)切割的, 其識(shí)別的是程序, 所以零件在鋼板上的編程方法對(duì)切割件加工質(zhì)量起著決定性的作用。
1、切割順序的影響
切割順序是指對(duì)鋼板上若干大小嵌套的套排零件依次進(jìn)行切割的順序。一般應(yīng)遵循“ 先內(nèi)后外,先小后大”的原則, 即先切割割件的內(nèi)輪廓(或內(nèi)輪廓中嵌套的零件), 后切割外輪廓；先切割面積小的零件, 后切割大尺寸零件, 否則, 在已脫離母板而靠自重又不足以維持可靠定位的鋼板上切割內(nèi)輪廓或其它小零件, 會(huì)造成進(jìn)一步變形, 從而報(bào)廢。
2、切割方向的影響
正確的切割方向應(yīng)該保證最后一條割邊與母板大部分脫離, 如果過(guò)早地與母板大部分分離, 則周邊的邊角框不足以抵抗切割過(guò)程中出現(xiàn)的熱變形應(yīng)力, 造成切割件在切割過(guò)程中移位, 出現(xiàn)尺寸超差。
3、起火點(diǎn)的選擇
一般情況下, 切割件的起火點(diǎn)在鋼板邊沿外已切割零件的割縫中間最理想。距離大會(huì)使鋼板穿孔，鐵屑飛濺，易堵塞割嘴造成回火, 影響割口質(zhì)量, 降低割嘴壽命和生產(chǎn)效率；距離太小時(shí), 會(huì)傷及已割零件, 出現(xiàn)廢品。
五、提高數(shù)控火焰切割機(jī)切割能力的控制方法
切割質(zhì)量包括工件的尺寸精度，割縫寬度，切口坡度，切口粗糙度和切割的熱變形等。數(shù)控等離子切割機(jī)屬于數(shù)控加工設(shè)備，其組成部分和數(shù)控機(jī)床類(lèi)似，由數(shù)控裝置，機(jī)架，XY軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，工作臺(tái)和切割頭部件組成。雖然數(shù)控火焰切割機(jī)是數(shù)控機(jī)床，但其加工質(zhì)量不僅取決于機(jī)床本身的定位精度，還取決于切割加工工藝。在實(shí)際加工中出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題，大部分都是由火焰切割的工藝方法決定的，所以要著重從切割工藝參數(shù)改進(jìn)上提高切割質(zhì)量。提高切割質(zhì)量主要有以下方法：
1、保證數(shù)控機(jī)床本身的定位精度。在正常使用中，如果工件尺寸誤差如果迅速變大，具體誤差量可通過(guò)在割槍上裝上劃針，運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)程序進(jìn)行劃線檢查。解決方案重點(diǎn)檢查機(jī)床機(jī)械精度和電子精度，比如機(jī)床導(dǎo)軌的直線度，平行度和水平度，切割平臺(tái)的水平度，還要檢查伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等，找出誤差增大原因進(jìn)行解決，機(jī)床本身精度是比較容易保證的。
2、選擇合適的電流和噴嘴。首先應(yīng)該保證有穩(wěn)定的電壓和電流。切割電流是最重要的工藝參數(shù)，其決定了切割的速度和寬度，即切割能力。在確定的電源條件下，選擇適當(dāng)?shù)碾娏鳎饕歉鶕?jù)材料的厚度選擇電流大小，在實(shí)際生產(chǎn)中希望用最大的電流，以達(dá)到高的切能力，但電流過(guò)大會(huì)對(duì)切割質(zhì)量造成不利影響，主要是對(duì)切口變寬的影響，切口寬度是評(píng)價(jià)切割機(jī)質(zhì)量的重要參數(shù)，電流過(guò)大會(huì)使切口變寬，造成材料和能耗浪費(fèi)，同時(shí)會(huì)增大工件的熱變形量。對(duì)噴嘴也會(huì)產(chǎn)生不良影響，使噴嘴熱負(fù)荷增大，噴嘴更易損傷，從而造成電弧不穩(wěn)，切割質(zhì)量也隨之下降，因此要根據(jù)切割厚度正確選擇大小合適的電流和相應(yīng)的噴嘴。
3、選擇合適的切割速度。切割的材料不同，熔點(diǎn)不同，導(dǎo)熱系數(shù)不同，熔化后的表面張力不同，工件厚度不同，受到以上這些因素的影響，切割速度也不相同。合適的切割速度可以改善切口質(zhì)量，使切口平整，并略微變窄。切割速度如果過(guò)快會(huì)導(dǎo)致熔化金屬不能立即吹除，會(huì)使切口表面質(zhì)量下降，切割面坡度增大，出現(xiàn)掛渣現(xiàn)象，甚至切割不完全。切割速度過(guò)低的話，會(huì)使切口兩側(cè)過(guò)多金屬熔化并積聚在切口底部，凝固形成難以清理的掛渣，同時(shí)切口也會(huì)變寬，甚至導(dǎo)致電弧熄滅。針對(duì)不同的材料，最佳的切割速度可根據(jù)設(shè)備說(shuō)明和工件的實(shí)際情況來(lái)確定，也可以通過(guò)多次試驗(yàn)來(lái)選擇合適的切割速度。
4、工作氣體壓力與切割速度的匹配。在噴嘴孔徑一定的情況下，工作氣體壓力就決定了氣體流量，過(guò)大的氣壓會(huì)帶走更多的切割火焰能量，導(dǎo)致切割能力下降，過(guò)小的氣壓使切割火焰的挺直度下降，導(dǎo)致切割能力下降，同時(shí)容易掛渣。工作氣壓和切割速度都會(huì)對(duì)切割能力產(chǎn)生影響，兩者共同起作用，所以要使兩者很好的匹配，具體氣壓值的確定可參考設(shè)備說(shuō)明，再結(jié)合試驗(yàn)選擇合適的氣壓。
六、提高切割下料效率的方法
對(duì)數(shù)控切割下料進(jìn)行誤差分析的最終目的是提高切割效率，為企業(yè)帶來(lái)更多的利潤(rùn)。因此本文對(duì)提高切割下料效率的方法進(jìn)行了一些總結(jié)。
1、套料切割。選擇套料的方案的準(zhǔn)則是，鋼板受熱均勻，不同割件的變形互為補(bǔ)償，選擇正確切割方向和順序，采用共邊切割。
2、借邊切割。借邊切割是節(jié)省加工件的有效方法，合理的運(yùn)用，穿一次孔完成多個(gè)零件的連續(xù)切割，提高了切割效率。
3、合理設(shè)置穿孔起點(diǎn)和加工件的距離。通過(guò)使用經(jīng)驗(yàn)總結(jié)得知，距離設(shè)置為割嘴的半徑和直徑之間較為合適，這樣可以減少穿孔和預(yù)熱時(shí)間以及氧氣的使用量。
六、結(jié)束語(yǔ)
數(shù)控火焰切割機(jī)的切割能力受到了很多因素的影響，因此我們?cè)谘芯康臅r(shí)候也不能將這些因素隔離開(kāi)來(lái)分析，要統(tǒng)籌兼顧的對(duì)所有因素進(jìn)行分析。
