齒形板下料切割精度控制研究

孫 羽

（濟南重工股份有限公司，濟南 250109）

數控編程下料因具備切割穩定、切口整齊、自動化程度高等特點，在批量生產某種規格的產品部件時具有優勢，步進式冷床中的齒形板適合采用數控切割。根據產品技術要求，切割成的部件必須滿足圖紙公差要求，如圖1所示。

圖1 尺形部分公差要求

1 下料誤差原因分析

1.1 設備自身原因

在下料初期，選擇多組齒形板進行試切割，在保證數控編程零件尺寸正確的條件下，切割結果出現了較大偏差。通過調整割縫補償值，選擇合適的割炬后，尺寸偏差得到了部分控制，但仍未在圖紙要求的尺寸公差范圍之內。因此，可以推斷，還存在其他原因導致偏差。

圖2 一種齒板三維圖

1.2 編程補償量

與該型號的數控切割機匹配的編程軟件為法思特軟件有限公司開發的FastCAM編程三件套。其中，FastCAM和FastNEST為主要使用軟件。在FastCAM繪制齒形板零件圖（見圖2）的過程中，如果嚴格按照圖紙尺寸進行繪圖編程，最終切割結果會有5～16mm的尺寸偏差，如表1所示。

1.3 排板方案

運用FastNEST進行排料布板時，如何合理排布工件，調整切割順序是整個編程環節中至關重要的一環。在前期控制其他變量的試切割過程中，按照以往普通工件的布板格局和切割順序進行編程，切割結果顯示各齒形板長度和寬度方向偏差較小，但尺形部分不整齊，甚至還存在少量翹曲現象。經過檢查程序，最終發現是由于排板時相鄰兩塊齒形板嵌套距離過近，隨著割炬路徑的往復運行，導致切割熱量過于集中，產生了熱變形。

表1 齒形板試切割尺寸與圖紙尺寸對比

1.4 切割引入點位置

在對單個齒形板CNC文件進行路徑定義時，不同的引入點位置會導致路徑方向不同。當使用軟件默認的左補償條件編程時，如果引入點設在相對遠離板邊一側時，導出的路徑會將變形補償釋放到該側，導致變形。

2 解決方案

（1）首先進行程序和圖紙檢查，從根源上避免程序尺寸出錯，然后和現場切割工充分溝通，根據板材參數選擇合適的割嘴型號。

（2）經過對已產生的偏差值進行估算，根據不同齒形板的長度將長度方向尺寸加長了12～15mm，以補償數控切割后工件發生的熱變形和熱收縮。在經過修改調整后，后續的切割過程長度方向偏差得到了控制。

（3）在編程過程中注意布料順序的合理性，布料要避免復雜性路徑集中，盡量分散切割路徑，有效防止切割件和板材因溫度變化不均勻引起的變形。在排序時遵循列規則，方便工件散熱。

（4）修改單個子程序的引入點位置，根據引入點位置確定補償方向，設置路徑要遵從“左補償順時針，右補償逆時針”的原則。

修改后的切割順序和引入線與路徑，如圖3、圖4所示。

3 結語

通過以上針對性調整，確保了工件在要求工期內質量過關，同時又避免了材料浪費，提高了生產效率。本文所述的尺寸偏差控制同樣可以應用于其他工件。而產品的生產過程也是不斷改進的過程，如果能確保生產過程中每個環節都有良性改進，相信在以后的生產中遇到的許多問題會迎刃而解。

圖3 修改后的切割順序

圖4 修改后的引入線和路徑