Fast NEST數(shù)控編程組合排版與技巧探討

佘之盛

（永煤集團(tuán)股份有限公司，河南 商丘 476600）

0 引言

數(shù)控下料編程是將修改工藝尺寸后的CAD格式零件，調(diào)入到數(shù)控設(shè)備采用的FastNEST編程軟件中，通過(guò)對(duì)零件進(jìn)行合理的排版，生成下料需要的txt文本格式程序。在生產(chǎn)實(shí)際中，對(duì)一些形狀簡(jiǎn)單、圖形規(guī)則的零件，通過(guò)簡(jiǎn)單的排版編程，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)板材的充分利用。但是對(duì)部分形狀不規(guī)則、外形結(jié)構(gòu)相差較大的零件，需要編程人員充分模擬、合理排版，才能做到精簡(jiǎn)節(jié)約下料。本文以美國(guó)Hypertherm公司EDGE數(shù)控系統(tǒng)為例，結(jié)合液壓支架結(jié)構(gòu)件不同種類零件下料情況，對(duì)FASTNEST編程軟件在實(shí)際編程中的一些組合排版實(shí)例、套料技巧、編程方法進(jìn)行研究與探討。

1 組合排版分類

1）直線與圓弧組合的零件。如頂梁、掩護(hù)梁、伸縮梁、護(hù)幫板等結(jié)構(gòu)件中的耳板，此類零件在直線端點(diǎn)與圓弧切點(diǎn)存在斜線，兩件組合排版更加省料。

2）方框形零件。如頂梁的框板、前梁的端板等，此類零件中間為方框形，方框內(nèi)的實(shí)體料屬于邊角料，需要通過(guò)其它組合排版，消化中間的邊角料。

3）不規(guī)則、多角度的零件。如底座的加強(qiáng)板、貼板等，此類零件有直線、圓弧、斜邊、不規(guī)則圓角及多道拐角，需要通過(guò)合理地旋轉(zhuǎn)角度、調(diào)整相互之間的間隙進(jìn)行排版。

4）大而長(zhǎng)、寬而高的零件。如放頂煤液壓支架的頂梁主筋、底座主筋等，這些零件的下料需要根據(jù)板材大小進(jìn)行合理的排版編程。

2 實(shí)例分析及套料技巧

1）直線與圓弧組合的零件。

如圖1所示，圖1（a）中的零件A與B為一組，A為首件切割零件，B是零件A順時(shí)針旋轉(zhuǎn)180°后的形狀。通過(guò)FastNEST套料編程軟件，將A、B通過(guò)圖中方式組合，讓兩者斜邊相互對(duì)應(yīng)，其間隙可通過(guò)軟件參數(shù)設(shè)置為10 mm。圖中箭頭指出了切割點(diǎn)起始位置，切割方向按照順時(shí)針路徑行走。這樣可以有效地減少零件變形，保證切割質(zhì)量。圖 1（b）與圖 1（c）基本與圖 1（a）相似，均將零件“凹”的部位作為兩者對(duì)接的位置，從而有效地提高了組合排版應(yīng)用效果，達(dá)到組合后整體外形成“矩形”。

2）方框形零件。

組合一外圈為一件框板，方框內(nèi)排版了A、B兩件耳板。根據(jù)框板內(nèi)框尺寸大小、板厚及材質(zhì)，將同種規(guī)格的耳板添加其中，進(jìn)而可以組合下料。在編程過(guò)程中，編程人員應(yīng)先將A調(diào)入到編程軟件中，再將B調(diào)入，最后添加框板，先后順序不能顛倒，否則造成切割順序的變化。A、B切割按照上面的方法，先切割A(yù)，再到B，順時(shí)針切割。切割框板時(shí)，按照組合一中的指示，選擇“切割點(diǎn)”作為起始點(diǎn)，內(nèi)框割完后，進(jìn)行外圈輪廓線切割，方向如箭頭所示，均為順時(shí)針?lè)较颉?/p>

圖1 直線與圓弧組合的零件

圖2 方框形零件

組合二所示的與圖1相比，增加了一項(xiàng)新的切割方法，即公共邊切割。在添加零件順序方面，先添加工件1，選擇“公共邊切割”，隨即出現(xiàn)工件1和工件2的組合圖形；然后添加工件3，選擇“公共邊切割”，就會(huì)出現(xiàn)工件3和工件4的組合圖形。最后添加框板，按照切割點(diǎn)1、2、3、4、輪廓線切割點(diǎn)的順序，依次設(shè)置好引入線。

上述兩種組合方框內(nèi)的切割點(diǎn)，均設(shè)在零件的左側(cè)，主要是因?yàn)椤胺娇蛞弧鼻懈钔戤吅?，?huì)自動(dòng)移向“方框二”，數(shù)控割嘴的切割火焰依然會(huì)對(duì)零件母材造成影響。如果設(shè)在右側(cè)，割嘴在移動(dòng)中，勢(shì)必會(huì)造成方框內(nèi)側(cè)邊棱的缺陷，影響了工件質(zhì)量。若設(shè)在左側(cè)，方框切割完畢后，割嘴從中間的邊角余料上經(jīng)過(guò)，不會(huì)對(duì)母材造成影響。

3）不規(guī)則、多角度的零件。

圖3（a）為液壓支架結(jié)構(gòu)件底座主筋貼板標(biāo)準(zhǔn)圖紙形狀，其外形完全不規(guī)則，由直線、圓弧、斜邊、多道拐角等組成。按照正常單件下料或者簡(jiǎn)單的組合套料，其左上角、右方向均會(huì)產(chǎn)生大量的邊角余料，板材利用率極低。

圖3（b）組合排版為改進(jìn)后的方案。首先將圖3（a）貼板沿水平線鏡像，然后測(cè)量“特殊”基準(zhǔn)線與水平線的夾角（29.11°），再以“旋轉(zhuǎn)圓心”為端點(diǎn)，將貼板旋轉(zhuǎn)-29.11°，使“特殊”基準(zhǔn)線呈水平狀態(tài)，這樣就出現(xiàn)圖3（b）的形狀了。

圖3 不規(guī)則、多角度零件

在實(shí)際編程時(shí)，只需將兩件貼板按照?qǐng)D3（b）左半側(cè)進(jìn)行排版，接著就可以生成程序。數(shù)控操作人員調(diào)出程序，手動(dòng)操作排出相應(yīng)的橫縱效果圖。從圖3中可以看出，第二組的A點(diǎn)，移到了第一組的右下角；B點(diǎn)，移到了第一組的C點(diǎn)區(qū)域。貼板之間的“Z”形，上下最大限度地貼合，前后排列緊湊，材料利用率較高。

4）大而長(zhǎng)、寬而高的零件。

圖4顯示的為ZF3200/16/24放頂煤液壓支架頂梁主筋下料排版圖。A、B、C、D 4種主筋板共同組合，生成一個(gè)程序。每下一組主筋，正好是一架頂梁的主筋數(shù)，方便下料、統(tǒng)計(jì)。由于其長(zhǎng)度大（4 m以上），形狀不規(guī)則，若按照同種單件下料，直接影響了一張鋼板出料的數(shù)量。改成整體組合排版下料，不僅可以充分地利用板材，并且可以做到以最少的投入，完成批量支架的下料任務(wù)。

圖4 大而長(zhǎng)、寬而高零件

圖5為液壓支架頂梁的側(cè)板，其長(zhǎng)度大、不規(guī)則。上方為標(biāo)準(zhǔn)圖樣形狀，若單件編程下料，排列將逐漸偏移，邊角料越來(lái)越大，板材利用率不高。若通過(guò)特殊旋轉(zhuǎn)，改成下方排版圖編程下料，板材利用率將明顯提升。通過(guò)研究分析，將A、B兩點(diǎn)連線，旋轉(zhuǎn)至水平線，然后鏡像調(diào)整方向，再根據(jù)板材大小，合理地微調(diào)上下交錯(cuò)間距，即可完成該復(fù)雜圖形的編程。

圖5 液壓支架頂梁的側(cè)板

圖4 、圖5顯示的是大而長(zhǎng)的零件排版，圖6顯示的寬而高的零件。該圖為液壓支架底座的主筋板，其外形呈“L”形。如果按照簡(jiǎn)單的旋轉(zhuǎn)對(duì)接兩件組合，中間的余料較大。因其板材為Q460、δ25，與其吻合的同種規(guī)格小型零件較少，因此無(wú)法得到快速、有效的二次利用。

根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際，結(jié)合板材的外形尺寸大小，按照?qǐng)D6排版方法，通過(guò)添加7件，進(jìn)行復(fù)雜、錯(cuò)位組合排版。這7件零件合成一個(gè)整體，外形近似“矩形”，各個(gè)位置相對(duì)緊湊，產(chǎn)生的邊角料少、小。圖中標(biāo)識(shí)黑點(diǎn)位置是切割起始點(diǎn)，所有零件按照序號(hào)遞增的順序，順時(shí)針切割。這種多件組合、復(fù)雜錯(cuò)位排版法，可以有效的提高復(fù)雜零件下料的板材利用率。

圖6 液壓支架底座的主筋板

3 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)4大類不同形狀的零件排版進(jìn)行了研究分析，列出了具體組合方法。這些組合排版、套料形式，均在生產(chǎn)一線中進(jìn)行了檢測(cè)、驗(yàn)證，效果非常明顯。另外，在實(shí)際下料編程時(shí)，一定要根據(jù)零件形狀，并結(jié)合實(shí)際板材大小，進(jìn)行科學(xué)、合理、高效地排版編程，這樣才能更加充分地利用板材，進(jìn)而更大幅度地提高板材利用率。

［1］ 孫彥元.數(shù)控火焰切割機(jī)的自動(dòng)編程［J］.機(jī)械工人：冷加工，2004（4）：78-79.

［2］ 妖京元，宋麗君.淺談數(shù)控火焰切割機(jī)的使用［J］.機(jī)械工人：熱加工，2006（3）：51-52.