數(shù)控等離子切割機(jī)加工速度 除了工作氣體對(duì)切割質(zhì)量有影響外，切割速度對(duì)數(shù)控等離子切割機(jī)的加工質(zhì)量影響也是很重要的。切割速度：切割速度范圍可按照設(shè)備說明選定或用試驗(yàn)來確定，由于材料的厚薄度，材質(zhì)不同，熔點(diǎn)高低，熱導(dǎo)率大小以及熔化后的表面張力等因素，切割速度也相應(yīng)的變化。主要表現(xiàn)： 1.切割速度適度地提高能改善切口質(zhì)量，即切口略有變窄，切口表面更平整，同時(shí)可減小變形。 2.切割速度過快使得切割的線力量低于所需的量值，切縫中射流不能快速將熔化的切割熔體立即吹掉而形成較大的后拖量，伴隨著切口掛渣，切口表面質(zhì)量下降。 3.當(dāng)切割速度太低時(shí)，由于切割處是等離子弧的陽極，為了維持電弧自身的穩(wěn)定，陽極斑點(diǎn)或陽極區(qū)必然要在離電弧近的切縫附近找到傳導(dǎo)電流地方，同時(shí)會(huì)向射流的徑向傳遞更多的熱量，因此使切口變寬，切口兩側(cè)熔融的材料在底緣聚集并凝固，形成不易清理的掛渣，而且切口上緣因加熱熔化過多而形成圓角。 4.當(dāng)速度極低時(shí)，由于切口過寬，電弧甚至?xí)纭Ｓ纱丝梢?，良好的切割質(zhì)量與切割速度是分不開的。

隨著等離子切割技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)控等離子切割機(jī)的使用越來越普遍。作為中小厚度板切割下料主要設(shè)備之一，數(shù)控等離子切割機(jī)具有操作簡(jiǎn)單、度高、工作效率高、勞動(dòng)強(qiáng)度低等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于多個(gè)行業(yè)，如化工行業(yè)、汽車行業(yè)、機(jī)械行業(yè)、軌道交通行業(yè)等。對(duì)于采用傳統(tǒng)切割方式難以切割的材料，可使用數(shù)控等離子切割機(jī)完成；從切割速度上，在切割中小厚度碳鋼板時(shí)，數(shù)控等離子切割速度快于傳統(tǒng)的火焰切割速度，同時(shí)切割面保持光潔且熱變形情況好；從切割成本上，數(shù)控等離子切割成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于激光切割成本。切割工作臺(tái)的優(yōu)化切割機(jī)自帶的切割工作臺(tái)有很多塊隔板支撐，如圖1所示，兩隔板間距110mm，切割小件時(shí)往往會(huì)出現(xiàn)工件掉進(jìn)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(jīng)常切割的原因，下面隔板氧化渣太多，影響正常切割，需經(jīng)常清理或更換。切割工作臺(tái)的優(yōu)化方案及實(shí)施情況由于本行業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品批次均不固定，為了節(jié)省材料，經(jīng)常采用套料形式（即大料和小料配套排版），如何通過對(duì)等離子工作臺(tái)的工藝創(chuàng)新等離子切割機(jī)的利用率和切割工作臺(tái)的使用壽命，是我們目前需要解決的問題。圖片圖1 數(shù)控等離子切割機(jī)自帶切割臺(tái)針對(duì)此問題，對(duì)現(xiàn)有下料產(chǎn)品進(jìn)行工藝分析并分類，挑選出小切割件，并確定小件尺寸，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況設(shè)計(jì)一套新的工作臺(tái)，如圖2所示。圖片圖2 數(shù)控等離子切割機(jī)優(yōu)化后工作臺(tái)模型圖⑴具體方案。1)該平臺(tái)按1500mm×3000mm的尺寸制作，可以多個(gè)平臺(tái)組合使用；2)平臺(tái)外框由4mm板材折成U形件，并組焊成長方形框架結(jié)構(gòu)，確?？蚣艿膭偠?，以防在吊運(yùn)過程中變形；3)框架內(nèi)部有2～3個(gè)由4mm 板折成的V形件，縱向倒扣在框架內(nèi)，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(jié)構(gòu)。⑵具體實(shí)施過程。1)根據(jù)設(shè)備參數(shù)及所需切割零件的大小，設(shè)計(jì)切割工作臺(tái)的長、寬、高和隔板間距；2)根據(jù)設(shè)計(jì)圖制作切割工作臺(tái)；3)所有切割工作臺(tái)零件均用數(shù)控切割機(jī)一次割出，尺寸，方便隔板的更換；4)切割工作臺(tái)框架采用數(shù)控折彎機(jī)進(jìn)行編程折彎，定位尺寸準(zhǔn)確，成形度好；5)組焊切割工作臺(tái)框架；6)將隔板插入切割工作臺(tái)；7)將切割工作臺(tái)放在原有切割工作臺(tái)上，切割時(shí)將料放在活動(dòng)切割工作臺(tái)上進(jìn)行切割，如圖3所示。圖片圖3 數(shù)控等離子切割機(jī)優(yōu)化后工作臺(tái)實(shí)物圖切割過程中路徑優(yōu)化由于板材的熱脹冷縮效應(yīng)，在切割過程中加工件與余料之間會(huì)產(chǎn)生相對(duì)移動(dòng)，按加工件重量與余料重量的差別，產(chǎn)生相對(duì)移動(dòng)可分為以下三種情況：⑴當(dāng)加工件重量＞余料重量時(shí)，加工件不動(dòng)，余料相對(duì)平臺(tái)移動(dòng)，不影響加工件的尺寸；⑵當(dāng)加工件重量＜余料重量時(shí)，加工件相對(duì)平臺(tái)移動(dòng)，余料不動(dòng)，加工件產(chǎn)生一定的偏差；⑶當(dāng)加工件重量與余料重量相當(dāng)時(shí)，加工件和余料相對(duì)平臺(tái)都可能產(chǎn)生移動(dòng)，影響加工件的尺寸。實(shí)踐表明，加工件或余料相對(duì)平臺(tái)產(chǎn)生的移動(dòng)，使加工件產(chǎn)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(shù)控等離子切割過程中選擇合理的切割工藝，產(chǎn)生的變形量會(huì)有不同。在切割圖4所示板材時(shí)，若選擇A點(diǎn)為起弧點(diǎn)，切割方向和順序?yàn)椋篈→D→C→B→A（圖4a），當(dāng)完成AD段的切割，加工DC段時(shí)，由于DC段余料窄，切割時(shí)高溫使DC段余料產(chǎn)生線性伸長，CB段向外偏轉(zhuǎn)，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(jīng)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(xì)長件切割圖片圖6 細(xì)長件兩件配對(duì)切割細(xì)長件的變形控制對(duì)于圖5細(xì)長件的切割，若按A→B→C→D→A，當(dāng)切割DA段時(shí)，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(cè)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(duì)切割，如圖6所示，選擇A點(diǎn)為起弧點(diǎn)，切割方向和順序：A→B→C→D→E→A→F。在完成DE段時(shí)，與母板分離相當(dāng)于工件長寬比縮小一半，使旁彎量δ減小，當(dāng)切割A(yù)F段時(shí)使工件兩側(cè)膨脹和收縮量相等，細(xì)長件旁彎變形能明顯減小。異形件的切割工藝對(duì)于特殊件的切割（圖7），綜合上述的加工方法并針對(duì)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(duì)于凹形件采取兩件配對(duì)切割的方法，先切割內(nèi)邊，后切割外邊，由外向內(nèi)使兩件分開。切割順序如圖 8所示，內(nèi)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(duì)切割⑵對(duì)于偏置中空件應(yīng)采取兩件配對(duì)切割，使兩件分離。切割順序如圖9所示，內(nèi)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(duì)切割結(jié)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(jī)的利用率大大,工作臺(tái)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(yīng)用于鐵路客車鋼結(jié)構(gòu)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(shí)應(yīng)注意以下問題:分析數(shù)控等離子切割機(jī)切割件變形規(guī)律及影響,在切割前進(jìn)行適當(dāng)?shù)陌宀男Ｆ教幚?合理地進(jìn)行板材固定,防止在切割過程中加工件發(fā)生移動(dòng)；編制切割程序時(shí),選擇合理的切割工藝,使工件的尺寸面與母板分離；對(duì)于切割細(xì)長件或異形件時(shí),用兩件配對(duì)切割等控制方法,可有效防止或減小切割件的變形。數(shù)控等離子切割在加工行業(yè)中無論從切割質(zhì)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(duì)有色金屬切割效果更佳。

哪些因素影響數(shù)控等離子切割質(zhì)量？一、數(shù)控等離子切割機(jī)工作氣體 數(shù)控等離子切割機(jī)工作氣體與流量是影響切割質(zhì)量效果的一項(xiàng)主要參數(shù)，目前所普遍采用空氣等離子切割僅為眾多工作氣體中的一類，概因使用成本相對(duì)較低而得到廣泛普及，但從加工效果來說的確有所欠缺，我們所指的數(shù)控等離子切割機(jī)工作氣體包括切割氣體和輔助氣體，有些設(shè)備還要求起弧氣體，通常要根據(jù)切割材料的種類，厚度和切割方法來選擇合適的工作氣體。切割氣體既要保證等離子射流的形成，又要保證去除切口中的熔融金屬和氧化物。過大的氣體流量會(huì)帶走更多的電弧熱量，使得射流的長度變短，導(dǎo)致切割能力下降和電弧不穩(wěn)；過小的氣體流量則使等離子弧失去應(yīng)有的挺直度而使切割的深度變淺，同時(shí)也容易產(chǎn)生掛渣；所以氣體流量一定要與切割電流和速度很好的配合。現(xiàn)在的等離子弧切割機(jī)大多靠氣體壓力來控制流量，因?yàn)楫?dāng)割炬孔徑一定時(shí)，控制了氣體壓力也就控制了流量。切割一定板厚材料所使用的氣體壓力通常要按照客戶提供的數(shù)據(jù)選擇，若有其它的特殊應(yīng)用時(shí)，氣體壓力需要通過實(shí)際切割試驗(yàn)來確定。常用的工作氣體有：氬氣、氮?dú)狻⒀鯕?、空氣以及H35、氬-氮混合氣體等。 1.空氣中含有體積分?jǐn)?shù)約78％的氮?dú)?，所以利用空氣切割所形成的掛渣情況與用氮?dú)馇懈顣r(shí)很想像；空氣中還含有體積分?jǐn)?shù)約21％的氧氣，因?yàn)檠醯拇嬖?，用空氣的切割低碳鋼材料的速度也很高；同時(shí)空氣也是經(jīng)濟(jì)的工作氣體。但單獨(dú)使用空氣切割時(shí)，會(huì)有掛渣以及切口氧化、增氮等問題，而且電極和噴嘴的壽命較低也會(huì)影響工作效率和切割成本。 2.氧氣可以提高切割低碳鋼材料的速度。使用氧氣進(jìn)行切割時(shí)，切割模式與火焰切割很想像，高溫高能的等離子弧使得切割速度更快，但是必須配合使用抗高溫氧化的電極，同時(shí)對(duì)電極進(jìn)行起弧時(shí)的防沖擊保護(hù)，以延長電極的壽命。 3.氫氣通常是作為輔助氣體與其它氣體混和作用，如的氣體H35（氫氣的體積分?jǐn)?shù)為35％，其余為氬氣）是等離子弧切割能力強(qiáng)的氣體之一，這主要得利于氫氣。由于氫氣能顯著提高電弧電壓，使氫等離子射流有很高的焓值，當(dāng)與氬氣混合使用時(shí)，其等離子射流的切割能力大大提高。一般對(duì)厚度70mm以上的金屬材料，常用氬＋氫作為切割氣體。若使用水射流對(duì)氬＋氫氣等離子弧進(jìn)一步壓縮，還可獲得更高的切割效率。 4.氮?dú)馐且环N常用的工作氣體，在有較高電源電壓的條件下，氮?dú)獾入x子弧有較好的穩(wěn)定性和比氬氣更高的射流能量，即使是切割液態(tài)金屬粘度大的材料如不銹鋼和鎳基合金時(shí)，切口下緣的掛渣量也很少。氮?dú)饪梢詥为?dú)使用，也可以同其它氣體混和使用，如自動(dòng)化切割時(shí)經(jīng)常使用氮?dú)饣蚩諝庾鳛楣ぷ鳉怏w，這兩種氣體已經(jīng)成為高速切割碳素鋼的標(biāo)準(zhǔn)氣體。有時(shí)氮?dú)膺€被用作氧等離子弧切割時(shí)的起弧氣體。 5.氬氣在高溫時(shí)幾乎不與任何金屬發(fā)生反應(yīng)，氬氣等離子弧很穩(wěn)定。而且所使用的噴嘴與電極有較高的使用壽命。但氬氣等離子弧的電壓較低，焓值不高，切割能力有限，與空氣切割相比其切割的厚度大約會(huì)降低25％。另外，在氬氣保護(hù)環(huán)境中，熔化金屬的表面張力較大，要比在氮?dú)猸h(huán)境下高出約30％，所以會(huì)有較多的掛渣問題。即使使用氬和其它氣體的混合氣切割也會(huì)有粘渣傾向。因此，現(xiàn)已很少單獨(dú)使用純氬氣進(jìn)行等離子切割。 二、數(shù)控等離子切割機(jī)加工速度 除了工作氣體對(duì)切割質(zhì)量有影響外，切割速度對(duì)數(shù)控等離子切割機(jī)的加工質(zhì)量影響也是很重要的。切割速度：切割速度范圍可按照設(shè)備說明選定或用試驗(yàn)來確定，由于材料的厚薄度，材質(zhì)不同，熔點(diǎn)高低，熱導(dǎo)率大小以及熔化后的表面張力等因素，切割速度也相應(yīng)的變化。主要表現(xiàn)： 1.切割速度適度地提高能改善切口質(zhì)量，即切口略有變窄，切口表面更平整，同時(shí)可減小變形。 2.切割速度過快使得切割的線能量低于所需的量值，切縫中射流不能快速將熔化的切割熔體立即吹掉而形成較大的后拖量，伴隨著切口掛渣，切口表面質(zhì)量下降。 3.當(dāng)切割速度太低時(shí)，由于切割處是等離子弧的陽極，為了維持電弧自身的穩(wěn)定，陽極斑點(diǎn)或陽極區(qū)必然要在離電弧近的切縫附近找到傳導(dǎo)電流地方，同時(shí)會(huì)向射流的徑向傳遞更多的熱量，因此使切口變寬，切口兩側(cè)熔融的材料在底緣聚集并凝固，形成不易清理的掛渣，而且切口上緣因加熱熔化過多而形成圓角。 4.當(dāng)速度極低時(shí)，由于切口過寬，電弧甚至?xí)纭Ｓ纱丝梢?，良好的切割質(zhì)量與切割速度是分不開的。 三、數(shù)控等離子切割機(jī)切割電流 數(shù)控等離子切割機(jī)切割電流重要的切割工藝參數(shù)，直接決定了切割的厚度和速度，即切割能力，造成影響，正確使用數(shù)控等離子機(jī)進(jìn)行高質(zhì)量的快速切割，必須對(duì)切割工藝參數(shù)進(jìn)行深刻地理解和掌握。 1.切割電流增大，電弧能量增加，切割能力提高，切割速度是隨之增大； 2.切割電流增大，電弧直徑增加，電弧變粗使得切口變寬； 3.切割電流過大使得噴嘴熱負(fù)荷增大，噴嘴過早地?fù)p傷，切割質(zhì)量自然也下降，甚至無法進(jìn)行正常割。 在等離子切割前選用電源的時(shí)候，不能選擇太大或太小的電源。太大的電源，考慮在切割成本上是一種浪費(fèi)，因?yàn)楦揪陀貌涣四敲创蟮碾娏鳌Ｒ膊荒芤驗(yàn)楣?jié)約切割成本預(yù)算，選用等離子電源的時(shí)候，把電流的選擇選得過小，這樣在實(shí)際切割的時(shí)候也是不能達(dá)到自己的切割要求，這樣對(duì)數(shù)控切割機(jī)本身是一種很大的傷害！嘉倍德科技提醒您要根據(jù)材料的厚度正確選用切割電流和相應(yīng)的噴嘴。 四、數(shù)控等離子切割機(jī)噴嘴高度 數(shù)控等離子切割機(jī)噴嘴高度是指噴嘴端面與切割表面的距離，它構(gòu)成了整個(gè)弧長的一部分。由于等離子弧切割一般使用恒流或陡降外特征的電源，噴嘴高度增加后，電流變化很小，但會(huì)使弧長增加并導(dǎo)致電弧電壓增大，從而使電弧功率提高；但同時(shí)也會(huì)使暴露在環(huán)境中的弧長增長，弧柱損失的能量增多。 在兩個(gè)因素綜合作用的情況下，前者的作用往往完全被后者所抵消，反而會(huì)使有效的切割能量減小，致使切割能力降低。通常表現(xiàn)是切割射流的吹力減弱，切口下部殘留的熔渣增多，上部邊緣過熔而出現(xiàn)圓角等。另外，從等離子射流的形態(tài)方面考慮，射流直徑在離開割炬口后是向外膨脹的，噴嘴高度的增加必然引起切口寬度加大。所以，選用盡量小的噴嘴高度對(duì)提高切割速度和切割質(zhì)量都是有益的，但是，噴嘴高度過低時(shí)可能會(huì)引起雙弧現(xiàn)象。采用陶瓷外噴嘴可以將噴嘴高度設(shè)為零，即噴口端面直接接觸被切割表面，可以獲得很好的效果。 五、數(shù)控等離子切割機(jī)電弧功率 數(shù)控等離子切割機(jī)為了獲得高壓縮性的等離子弧切割電弧，切割噴嘴都采用了較小的噴嘴孔徑、較長的孔道長度并加強(qiáng)了冷卻效果，這樣可以使得噴嘴有效斷面內(nèi)通過的電流增加，即電弧的功率密度增大。但同時(shí)壓縮也使得電弧的功率損失加大，因此，實(shí)際用于切割的有效能量要要比電源輸出的功率小，其損失率一般在25％~50％之間，有些方法如水壓縮等離子弧切割的能量損失率會(huì)更大，在進(jìn)行切割工藝參數(shù)設(shè)計(jì)或切割成本的經(jīng)濟(jì)核算時(shí)應(yīng)該考慮這個(gè)問題。 在工業(yè)中使用的金屬板厚大多是在50mm以下，在這個(gè)厚度范圍內(nèi)用常規(guī)的等離子弧切割往往會(huì)形成上大下小的割口，而且割口的上邊緣還會(huì)導(dǎo)致切口尺寸精度下降并增加后續(xù)加工量。當(dāng)采用氧和氮?dú)獾入x子弧切割碳鋼、鋁和不銹鋼時(shí)，當(dāng)板厚在10~25mm范圍內(nèi)時(shí)，通常是材料越厚，端邊的垂直度越好，其切割棱邊的角度誤差在1度~4度。當(dāng)板厚小于1mm，隨板厚的減小，切口角度誤差從3度；~4度；增加到15度；~25度；。 一般認(rèn)為，這種現(xiàn)象的產(chǎn)生原因是由于等離子射流在割口面上的熱輸入不平衡所致，即在割口的上部等離子弧能量的釋放多于下部。這個(gè)能量釋放的不平衡，與很多工藝參數(shù)密切相關(guān)，如等離子弧壓縮程度、切割速度及噴嘴到工件的距離等。增加電弧的壓縮程度可以使高溫等離子射流延長，形成更為均勻的高溫區(qū)域，同時(shí)加大射流的速度，可以減小切口上下的寬度差。然而，常規(guī)噴嘴的過度壓縮往往會(huì)引起雙弧現(xiàn)象，雙弧不但會(huì)損耗電極和噴嘴，使切割過程無法進(jìn)行，而且也會(huì)導(dǎo)致切口質(zhì)量的下降。另外，過大的切割速度和過大的噴嘴高度都會(huì)引起切口上下寬度差的增加。