數(shù)控火焰切割下料方法改進(jìn)

蘇麗萍

（山西晉煤集團(tuán) 金鼎煤機(jī)礦業(yè)有限責(zé)任公司，山西 晉城 048006）

0 引言

當(dāng)今社會(huì)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)異常激烈，控制成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量成為每個(gè)公司成長(zhǎng)的頭等大事。金鼎公司是一家重大技術(shù)裝備制造企業(yè)，主要生產(chǎn)采煤機(jī)、液壓支架、刮板輸送機(jī)等系列成套煤礦設(shè)備。板材是組成成品的最基本要素，如何在板材的切割過(guò)程中有效地提高切割質(zhì)量，提高板材利用率和切割效率是我們亟需解決的問(wèn)題［1］。

金鼎公司自引進(jìn)Fast CA M制圖軟件、Fast NEST編程軟件和Sig ma NEST編程軟件后，實(shí)現(xiàn)了數(shù)控切割機(jī)大批量高效率的生產(chǎn)，無(wú)論從提高工作效率還是節(jié)約原材料方面都取得了令人滿意的效果。數(shù)控下料既提高了鋼材的切割利用率，又可以有序地管理切割下料的生產(chǎn)過(guò)程，極大地彌補(bǔ)了企業(yè)人工放樣難度大、重復(fù)放樣等難題，但仍存在板料浪費(fèi)嚴(yán)重、切割效率低等問(wèn)題。針對(duì)以上問(wèn)題，本文對(duì)傳統(tǒng)切割方法進(jìn)行了改進(jìn)，有效解決了下料成本高、切割效率低和切割質(zhì)量差等問(wèn)題。

1 傳統(tǒng)切割方法

傳統(tǒng)切割下料方法采用如圖1所示的逐件穿孔切割下料的方法進(jìn)行下料（以10個(gè)四方形工件為例）。圖2為切割程序局部放大圖。

圖1 原切割程序

如圖2所示，切割線從原點(diǎn)A（0，0）開(kāi)始，經(jīng)過(guò)空程AB，到達(dá)穿孔點(diǎn)B，經(jīng)過(guò)引入線BC，進(jìn)入圖形切割范圍，依次經(jīng)過(guò)CA－AD－DE－EC，當(dāng)工件1切割完成后，直接由工件1的出槍點(diǎn)進(jìn)入工件2的引入點(diǎn)，數(shù)控切割機(jī)開(kāi)啟切割槍從C點(diǎn)移動(dòng)到F點(diǎn)，依次進(jìn)行工件2的切割，當(dāng)工件第一排切割完成后，依次進(jìn)行第二排切割。

圖2 原切割程序局部放大圖

傳統(tǒng)方法的主要弊端是［2］：①數(shù)控切割空程長(zhǎng)，可燃性氣體如氧氣、乙炔、天然氣浪費(fèi)嚴(yán)重，如圖1中，空程（即圖中虛線）共11段，約占總切割行程的50%；②每塊均需預(yù)熱穿孔切割，加熱時(shí)間長(zhǎng)，浪費(fèi)氧氣、天然氣，預(yù)熱穿孔加速了切割槍嘴的損耗；③切割質(zhì)量無(wú)法保證，當(dāng)工件切割第二排時(shí)，往往需要從第一排已經(jīng)切割完畢的工件一角進(jìn)槍?zhuān)吹谝慌诺腅點(diǎn)），使得E角需進(jìn)行第二次熔化，造成E角變成有缺陷工件，影響外觀質(zhì)量和焊接質(zhì)量。

2 改進(jìn)后切割方法

2.1 30 mm以下材質(zhì)

采用在兩工件的相鄰面增加切割輔助線的方法，先切割工件3個(gè)面，最后再一條直線回割切斷，即通過(guò)增加切割輔助線的方法可一次性切割多件工件，有效地避免了逐件切割的各項(xiàng)弊端。切割程序及局部放大圖如圖3、圖4所示。

如圖4所示，切割線從原點(diǎn)A（0，0）開(kāi)始，經(jīng)過(guò)AB，在B點(diǎn)進(jìn)行穿孔，引入切割線BC，在C點(diǎn)進(jìn)行工件1切割，依次經(jīng)過(guò)CA－AD－DF－FG－GI……，進(jìn)行工件2，3，4……的切割，至第一排最后一個(gè)工件3個(gè)邊切割完成后，進(jìn)行KB邊的切割，完成第一排工件最后一邊的切割路徑。

圖3 30 mm以下材質(zhì)改進(jìn)后切割程序

圖4 30 mm以下材質(zhì)改進(jìn)后切割程序局部放大圖

圖5 為切割對(duì)比圖。通過(guò)技術(shù)改進(jìn)，上、下工件之間切割引入線可直接相連（定位→切割工件A1→切割工件A2……），減少了工件與工件之間的重新定位，不僅減少了切割槍啟槍、落槍等重復(fù)動(dòng)作，也減少了切割機(jī)重復(fù)定位和穿孔的次數(shù)，大大提高了生產(chǎn)效率［3］。

圖5 切割對(duì)比圖

2.2 30 mm以上材質(zhì)

30 mm以下的板材，工件可以進(jìn)行連續(xù)切割。但是當(dāng)板厚超過(guò)30 mm時(shí)，割槍切割到割縫時(shí)，割縫處材質(zhì)溫度已經(jīng)因時(shí)間的推移下降，故必須在割縫中停下割槍先進(jìn)行預(yù)熱后再進(jìn)行切割。人員操作頻繁極易疲勞，且易在加熱切割過(guò)程中產(chǎn)生飛濺而損傷工件，故對(duì)于板厚30 mm以上的工件不易采用直接連割方式，而是采用在工件之間直接用切割線相連，從而一次性切割出所有工件，切割程序及局部放大圖如圖6、圖7所示。

如圖7所示，切割線從原點(diǎn)A（0，0）開(kāi)始，經(jīng)過(guò)B點(diǎn)，在B點(diǎn)進(jìn)行穿孔，經(jīng)過(guò)切割引線BC，依次經(jīng)過(guò)CA－AD－DC切割工件完成，但切割線不會(huì)停止，而是會(huì)沿著CE－EF－FG－GH……，依次進(jìn)行工件2，3，4等后續(xù)工件的切割。在編程時(shí)，為防止工件報(bào)廢，應(yīng)保證工件的最后一邊從大料上完全割掉，如CD邊。

圖6 30 mm以上材質(zhì)改進(jìn)后切割程序

圖7 30 mm以上材質(zhì)改進(jìn)后切割程序局部放大圖

改進(jìn)后的切割方式有3個(gè)優(yōu)點(diǎn)：①極大地減少了空程量，如圖3所示，虛線只占傳統(tǒng)方法（見(jiàn)圖1）的5%；②極大地降低了預(yù)熱穿孔數(shù)量，如圖3所示，原需10個(gè)孔現(xiàn)每排最多只需穿一個(gè)孔，絕大部分可借板邊切割，不需穿孔；③大大提升了切割質(zhì)量，因切割造成的不合格工件基本消除。

3 結(jié)論

傳統(tǒng)切割方法切割效率低，且板料浪費(fèi)嚴(yán)重。本文對(duì)傳統(tǒng)切割方法進(jìn)行了改進(jìn)，并應(yīng)用于切割生產(chǎn)線。試驗(yàn)表明，改進(jìn)后的切割方法極大地降低了同類(lèi)工件的下料成本，提升了切割質(zhì)量（不合格率降至5%以下），提高了切割效率（同類(lèi)工件切割時(shí)間可節(jié)約40%）。

［1］ 吳娟.有關(guān)數(shù)控切割下料合格率100%過(guò)程控制的探討［J］.科技情報(bào)開(kāi)發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2011，21（19）：220－222.

［2］ 應(yīng)偉雄，朗咨凱.數(shù)控切割下料工藝的優(yōu)化［J］.機(jī)械產(chǎn)品與科技，2005（3）：27－28.

［3］ 趙玉鐘.數(shù)控下料方式的選擇與應(yīng)用［J］.金屬加工：熱加工，2008（12）：77－79.