數(shù)控火焰切割機于機械制造中的使用改進(jìn)

向帥，張國梁山東金嶺礦業(yè)機械制造廠

數(shù)控火焰切割機于機械制造中的使用改進(jìn)

向帥，張國梁
山東金嶺礦業(yè)機械制造廠

切割鋼板進(jìn)行下料作業(yè)是機械生產(chǎn)制造過程中最基本的一環(huán)，材料利用率直接關(guān)系到生產(chǎn)成本。手工氣割切割鋼板得到的割縫邊界存在鋸齒現(xiàn)象，存在較大的加工余量。利用數(shù)控火焰切割機對機械工件進(jìn)行切割下料，割縫邊界平整，還可以提高板材利用率，減少加工時間，避免加工過程中人為因素的影響，提升機械的質(zhì)量與外觀。

數(shù)控火焰切割機；板材利用率

一、背景

山東金嶺鐵礦機械廠在新產(chǎn)品的研制開發(fā)中，立足采選行業(yè)，注重開發(fā)與采礦業(yè)相關(guān)的機械設(shè)備，其中在井下采礦機械設(shè)備的研制與開發(fā)中積累了豐富的設(shè)計資料和制造經(jīng)驗，鍛煉了大批專業(yè)人才。隨著行業(yè)形勢的變化，市場需求的下降，礦山機械制造面臨著更大的挑戰(zhàn)，性價比的高低決定著機械設(shè)備的銷售情況。

數(shù)控火焰切割機數(shù)控切割機就是用數(shù)字程序驅(qū)動機床運動，搭載火焰切割系統(tǒng)，使用數(shù)控系統(tǒng)來控制火焰切割系統(tǒng)的開關(guān)，對鋼板等金屬材料進(jìn)行切割的機電一體化切割設(shè)備。利用數(shù)控火焰切割機對機械設(shè)備零部件進(jìn)行下料作業(yè)，相對于手工火焰切割下料作業(yè)切割質(zhì)量更加穩(wěn)定，熱影響區(qū)小，有效控制切割變形，切口組織更加均勻，切口美觀，提升了機械設(shè)備外形的美觀程度，同時還可以減少機加工工序，降低成產(chǎn)成本，提升材料的利用率，提高我公司產(chǎn)品的市場競爭力。

二、主要內(nèi)容

數(shù)控火焰切割機將傳統(tǒng)的火焰切割方式與數(shù)控自動化技術(shù)相結(jié)合，利用數(shù)字化信息對割嘴運動過程進(jìn)行控制，以此來實現(xiàn)對工件的切割下料作業(yè)。割嘴行進(jìn)穩(wěn)定，切口光滑平整，較大程度的提高了機械設(shè)備外形的美觀。可以減少不必要的加工工序，提高生產(chǎn)效率。

數(shù)控火焰切割機主要有切割單元、操控單元、輸氣單元、運行軌道及托盤組成，工作過程由操控單元控制切割單元按照切割路徑對鋼材進(jìn)行切割作業(yè)，控制單元可以控制割嘴的行進(jìn)與升降、燃?xì)馀c氧氣的噴出及氣體壓力的大小。

我們采用上海發(fā)思特公司的全自動共邊套料軟件對任意形狀需要切割下料的工件進(jìn)行繪圖、編程、套料、校驗和數(shù)控切割，還可以使用共邊等高端切割工藝。自動編程套料軟件是專門為數(shù)控切割機開發(fā)，在計算機上使用的畫圖編程套料軟件，主要有四個模塊組成，包括：繪圖模塊，套料模塊，編程模塊以及校驗?zāi)K。主要功能包括CAD畫圖、DXF/DWG圖形的優(yōu)化處理、自動套料、交互式套料、自動編程，以及切割模擬校驗和成本計算。

利用CAD做出需要切割工件的圖形，根據(jù)板材的實際尺寸設(shè)置切割界面的尺寸，對需要切割的較大工件通過旋轉(zhuǎn)、鏡像旋轉(zhuǎn)等手段進(jìn)行排列組合。小工件套料到大工件內(nèi)部的開口處或放置于大工件之間的縫隙中，工件的長直邊界采取共邊切割的方式，以此來提升鋼板的整體利用率，同時降低電、氧氣、丙烷氣等輔材的消耗，降低生產(chǎn)成本。

切割路徑

鋼板改良示意圖

隨著生產(chǎn)中數(shù)控火焰切割機切割下料的不斷推進(jìn)，新的思路不斷被挖掘發(fā)現(xiàn)，并經(jīng)試驗后應(yīng)用于生產(chǎn)中。例如圖五所示，圖中鋼板所開四個圓形孔的主要作用為減輕車身重量，圓形孔割下的圓形鋼板無法得到充分利用成為廢料，后經(jīng)過改良，將減重孔的形狀改為圖中所示，中間開孔鋼板經(jīng)切割后邊緣較光滑無需加工可以直接應(yīng)用到鏟運機工件的組焊中，大大提高了材料的利用率。

三、實施情況

我單位利用數(shù)控火焰切割機于機械設(shè)備制造自2010年7月中旬開始，數(shù)控火焰切割機在機械設(shè)備制造中的應(yīng)用設(shè)計小組根據(jù)鏟運機切割的基本條件和主要的技術(shù)工藝參數(shù)等要求，通過現(xiàn)場調(diào)查，并結(jié)合我公司實際加工制造能力，經(jīng)過多處會審修改，完成方案的分析試驗工作，投入生產(chǎn)使用，并不斷完善。經(jīng)過7年的摸索與不斷改良，目前火焰切割機已經(jīng)成為本單位機械設(shè)備制造中不可或缺的設(shè)備，擔(dān)負(fù)著絕大部分的下料切割作業(yè)。經(jīng)過一年的推廣使用，得到了操作者認(rèn)可。數(shù)控切割在切割質(zhì)量，精度控制方面有較大優(yōu)勢，通過今后對加強割縫寬度及補充、切割工藝路線程序編制、熱變形影響的研究，爭取在利用數(shù)控切割進(jìn)行精密切割方面取得成果，以不切割或少余量獲得高質(zhì)量成品或毛坯。

四、效益分析

該應(yīng)用實用性強，穩(wěn)定性高，操作簡單。降低了工人的勞動強度，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本，提高鏟運機的美觀程度。目前，我國的鏟運機市場前景十分廣闊，數(shù)控火焰切割機在鏟運機制造中的應(yīng)用，提高了材料的利用率約8%，電、氧氣、丙烷氣輔材的消耗降低約12%，減少加工時間約6%，避免加工過程中人為因素的影響，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量，年降低生產(chǎn)成本約15萬元。

五、結(jié)語

通過對本廠數(shù)控火焰切割機的改進(jìn)，有效的控制了火焰切割機下料零件的尺寸精度和表面質(zhì)量，提高了切割機的穩(wěn)定性和操作簡易性，大大節(jié)約了企業(yè)材耗成本，該技術(shù)改進(jìn)對鏟運機制造具有重要的推廣價值和實際意義。

[1]黃義東,朱健富.火焰切割機控制系統(tǒng)的改進(jìn)[J].南方金屬，2001年04期

[2]許賢澤,葉小蒲.小車式火焰切割機控制系統(tǒng)研制[J].機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2003年04期