Fast NEST數控編程組合排版與技巧探討

佘之盛

（永煤集團股份有限公司，河南 商丘 476600）

0 引言

數控下料編程是將修改工藝尺寸后的CAD格式零件，調入到數控設備采用的FastNEST編程軟件中，通過對零件進行合理的排版，生成下料需要的txt文本格式程序。在生產實際中，對一些形狀簡單、圖形規則的零件，通過簡單的排版編程，即可實現對板材的充分利用。但是對部分形狀不規則、外形結構相差較大的零件，需要編程人員充分模擬、合理排版，才能做到精簡節約下料。本文以美國Hypertherm公司EDGE數控系統為例，結合液壓支架結構件不同種類零件下料情況，對FASTNEST編程軟件在實際編程中的一些組合排版實例、套料技巧、編程方法進行研究與探討。

1 組合排版分類

1）直線與圓弧組合的零件。如頂梁、掩護梁、伸縮梁、護幫板等結構件中的耳板，此類零件在直線端點與圓弧切點存在斜線，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，方框內的實體料屬于邊角料，需要通過其它組合排版，消化中間的邊角料。

3）不規則、多角度的零件。如底座的加強板、貼板等，此類零件有直線、圓弧、斜邊、不規則圓角及多道拐角，需要通過合理地旋轉角度、調整相互之間的間隙進行排版。

4）大而長、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板材大小進行合理的排版編程。

2 實例分析及套料技巧

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順時針旋轉180°后的形狀。通過FastNEST套料編程軟件，將A、B通過圖中方式組合，讓兩者斜邊相互對應，其間隙可通過軟件參數設置為10 mm。圖中箭頭指出了切割點起始位置，切割方向按照順時針路徑行走。這樣可以有效地減少零件變形，保證切割質量。圖 1（b）與圖 1（c）基本與圖 1（a）相似，均將零件“凹”的部位作為兩者對接的位置，從而有效地提高了組合排版應用效果，達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，方框內排版了A、B兩件耳板。根據框板內框尺寸大小、板厚及材質，將同種規格的耳板添加其中，進而可以組合下料。在編程過程中，編程人員應先將A調入到編程軟件中，再將B調入，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，再到B，順時針切割。切割框板時，按照組合一中的指示，選擇“切割點”作為起始點，內框割完后，進行外圈輪廓線切割，方向如箭頭所示，均為順時針方向。

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”，就會出現工件3和工件4的組合圖形。最后添加框板，按照切割點1、2、3、4、輪廓線切割點的順序，依次設置好引入線。

上述兩種組合方框內的切割點，均設在零件的左側，主要是因為“方框一”切割完畢后，會自動移向“方框二”，數控割嘴的切割火焰依然會對零件母材造成影響。如果設在右側，割嘴在移動中，勢必會造成方框內側邊棱的缺陷，影響了工件質量。若設在左側，方框切割完畢后，割嘴從中間的邊角余料上經過，不會對母材造成影響。

3）不規則、多角度的零件。

圖3（a）為液壓支架結構件底座主筋貼板標準圖紙形狀，其外形完全不規則，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單的組合套料，其左上角、右方向均會產生大量的邊角余料，板材利用率極低。

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

圖3 不規則、多角度零件

在實際編程時，只需將兩件貼板按照圖3（b）左半側進行排版，接著就可以生成程序。數控操作人員調出程序，手動操作排出相應的橫縱效果圖。從圖3中可以看出，第二組的A點，移到了第一組的右下角；B點，移到了第一組的C點區域。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、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，生成一個程序。每下一組主筋，正好是一架頂梁的主筋數，方便下料、統計。由于其長度大（4 m以上），形狀不規則，若按照同種單件下料，直接影響了一張鋼板出料的數量。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。

圖4 大而長、寬而高零件

圖5為液壓支架頂梁的側板，其長度大、不規則。上方為標準圖樣形狀，若單件編程下料，排列將逐漸偏移，邊角料越來越大，板材利用率不高。若通過特殊旋轉，改成下方排版圖編程下料，板材利用率將明顯提升。通過研究分析，將A、B兩點連線，旋轉至水平線，然后鏡像調整方向，再根據板材大小，合理地微調上下交錯間距，即可完成該復雜圖形的編程。

圖5 液壓支架頂梁的側板

圖4 、圖5顯示的是大而長的零件排版，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。如果按照簡單的旋轉對接兩件組合，中間的余料較大。因其板材為Q460、δ25，與其吻合的同種規格小型零件較少，因此無法得到快速、有效的二次利用。

根據生產實際，結合板材的外形尺寸大小，按照圖6排版方法，通過添加7件，進行復雜、錯位組合排版。這7件零件合成一個整體，外形近似“矩形”，各個位置相對緊湊，產生的邊角料少、小。圖中標識黑點位置是切割起始點，所有零件按照序號遞增的順序，順時針切割。這種多件組合、復雜錯位排版法，可以有效的提高復雜零件下料的板材利用率。

圖6 液壓支架底座的主筋板

3 結語

本文通過對4大類不同形狀的零件排版進行了研究分析，列出了具體組合方法。這些組合排版、套料形式，均在生產一線中進行了檢測、驗證，效果非常明顯。另外，在實際下料編程時，一定要根據零件形狀，并結合實際板材大小，進行科學、合理、高效地排版編程，這樣才能更加充分地利用板材，進而更大幅度地提高板材利用率。

［1］ 孫彥元.數控火焰切割機的自動編程［J］.機械工人：冷加工，2004（4）：78-79.

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