數控切割編程工藝分析與技巧

賀曉江 陶本雄 趙增博 陳少云

【摘 要】數控切割技術具有切割精度較高、外觀質量好、速度快、整體下料布局合理、材料利用率高等特點。但如果沒有很好的掌握計算機編程方法，就會使這些優勢遜色不少，本文重點分析數控切割編程過程中的一些常見問題，歸納總結出對應的解決辦法和技巧。

【關鍵詞】數控切割；編程技巧

【中圖分類號】 TG519.1【文獻標識碼】 A【文章編號】1672-5158（2013）07-0061-01

在金屬結構件制造中，許多構（零）件形狀比較復雜或不規則，數控切割機床的出現使得這些零件的加工成為可能，切割程序是數控切割機的指揮中樞，編程人員在電腦上進行繪圖、套料、編程，生成數控切割指令，然后輸入切割機，機器接受“命令”去實現人的“意圖”。因此編程技術的優劣直接影響切割的質量和效率，好的程序可以做到：同樣板材尺寸切的零件更多；相同切割任務切得更快；同樣切割設備切得更好；同樣切割方法切得更省。概括來說就是四個字“多、快、好、省”。

目前工廠里使用的套料軟件多分為三大模塊：（1）Fast CAM：CAD優化處理；（2）Fast NEST 設置切割路徑、套料生成程序；（3）Fast PLOT模擬切割、校驗。本文將對編程過程經常遇到的一些工藝性問題進行分析，并針對問題找出相應的解決辦法，探索幾點對于數控切割質量、效率有所提高的技巧。

1 合理選擇引入點（打火點）

引入點是數控切割機在鋼板上穿孔切割的起始點，由于切割過程中首先規定了切割的方向（順、逆時針），在切割過程中會出現因引入點設置不當，工作臺面無法完全承托零件造成移位、跑偏、落空等現象，直接影響切割質量和零件合格率。因此在選擇引入點時，應遵循工件未切割邊在切割過程中盡可能的與大板相連，減少因零件自身重量和熱變形產生的位移而導致的切割不精確。如圖 1：切割的引入點應選在 1 處且逆時針切割，切割的大部分時間工件與大的母板相連，可做到切割過程變形最少，如果選在其他位置，以3為例，逆時針切割，當割完了 3-4-2-1時已完全割斷了工件與大板的聯系，在切割 1-3 時工件很容易因熱應力發生位移導致切割不精確。

2. 共邊與連續切割

共邊切割與連續切割不僅可以提高鋼材的利用率、節省鋼材，而且可以減少穿孔次數，節省預熱穿孔時間，提高切割效率。連續切割功能可以替代橋接功能，使相鄰的幾個零件做到連續切割，避免了預熱穿孔，從而有效節省割嘴、預熱氧，提高切割效率，節省耗材。如圖2所示，采用了共邊切割模式切割兩個零件1和2，一條割縫切出了零件1的上邊和零件2的下邊，切割1、2的左邊同時切出了零件7和8的右邊，這種切割模式既節省了材料又提高了工作效率。整個過程只打一次引入孔，實現了一次打孔多零件切割，減少了預熱、打孔和切割時間。

3. 切割順序的選擇

切割順序是指對鋼板上若干大小嵌套的套排零件依次進行切割的順序，根據零件的形狀，分析其切割時的變形特點，確定合理的切割順序可使零件受熱均勻，零件內部受力相互牽制，這就減少了變形。切割順序一般應遵守以下原則：先內后外，先小后大，先圓后方，交叉跳躍，先繁后簡等。假如后割內輪廓、小零件，會造成定位不可靠，產生移位，導致零件精度降低。

4. 切割方向的影響

正確的切割方向應該保證最后一條割邊才與母板大板部分脫離，如果過早的與母板大板脫離，則零件周邊的余料角框剛性無法抵抗切割過程中出現的熱變形，造成切割件在切割過程中產生位移而變形，這也會導致切割精度降低。

5. 平滑過渡切割

在切割直角零件時，尖銳過渡的方式容易產生過燒的現象，實質是切割進行到拐角尖時有一個速度下跌甚至停頓而引起。這種情形致使切割零件尺寸超差，機床壽命也受影響。避免的方法是編程時將角部更改為一個微小圓弧，使其變為平滑過渡形式，可較好的提高切割質量，且對保護機床也有很大好處。

6. 熱變形與跑偏控制

在火焰切割過程中，由于板材的熱脹冷縮、零件受熱不均勻和零件形狀特異、打火點設置不當等原因，極易造成零件熱變形和跑偏現象，從而影響切割精度和零件合格率。

6.1 對于板材的熱漲尺寸偏移，按照切割槍嘴線能量和長度尺寸補償的策略，可在槍嘴較為集中影響的尺寸增加0.5～1mm補償量，具體數值掌握需結合對應設備并經長期實踐獲得。

6.2 對于零件受熱不均勻的情形，如在小范圍單個小零件周邊或大零件集中切割處，除采取尺寸補償的辦法外還可采用分散切割的方式。就是讓切割不要過于集中，不要一次性全部切割完畢，可在切割一部分形狀后轉移到另外位置切割，而后再返回到原處切割，既保證該處溫度不至于過高而導致零件熱變形，也可讓板材受熱趨于均勻不易發生跑偏現象，但其缺點是切割時空程增加。

7. 排版、布局合理

當多種類、多數量零件需在同一張板料上切割時，編程就需考慮合理排版、布局的問題，需統籌考慮板材尺寸和各個零件的外形尺寸，可采用多種零件混編和單個零件集中切割相結合的策略，應遵守以下原則：先排大零件后插小零件，按照板材大小先將大零件依次排列好，然后在大零件連接的余料處逐個插入小零件，這種模式可有效提高材料的利用率。

綜上所述，編程的優劣對數控切割起著關鍵性的作用，實踐中只有將豐富的切割經驗和優化工藝融入程序中，針對不同零件采用對應的編程方法，在編程過程中還需對實際零件的材質、形狀和用途等特征加以分析，制定最佳方案，才能控制零件變形，提高切割的精度和效率，使數控切割機的功能得到充分的發揮，真正做到“多、快、好、省”。

參考文獻

[1] 張全萬 數控切割機影響切割質量的因素和措施 2010.12

[2] 劉眾光 數控火焰切割技術在生產過程中的應用 2009.08

[3] 李海峰、程國棟、姜愛波 等離子切割機床自動編程系統開發2010.01