數控切割下料誤差產生的原因及應對策略分析

蘇蓮海 姚文平

【摘 要】隨著我國的科技進步，工業機械自動化生產的應用占比越來越大，由于數控切割機在工作時擁有切割面積大、速度快等優勢，因此數控機床在機械領域應用十分廣泛，已經逐漸成為生產中的主要設備。但是在數控切割的過程中，可能會因料誤差、切割不準確等問題，從而嚴重影響數控切割的精準性。因此，本文通過在數控切割下料時找出誤差存在原因，分析原因并為其提供相應的解決方案，確保數控切割下料的精準合理性，在工作生產過程中可以更廣泛、安全的使用。

【關鍵詞】數控切割;下料誤差;產生原因;對策分析

數控切割機在中厚碳鋼板材的切割中有很大的優勢，但其誤差也較為集中，主要包括因材料導致的誤差和機械因素導致的誤差，這就需要我們必須對數控機下料誤差進行合理分析，加大整體的工作檢查力度，保障結構件的拼接質量，提高企業效益，從各個方面提高數控下料的精準性，盡可能減小因料誤差產生的操作失誤，從而提高生產質量，逐漸滿足實際生產需要。

一、數控切割下料產生誤差的主要原因

1.材料原因

對于數控切割來說，其主要原材料為鋼材，如果在運輸期間沒有進行合理管理控制，就可能會導致受到壓力不平衡，進而出現變形、彎曲等狀況，出現質量問題，導致鋼材在下料過程中由于外形等條件不符合生產規范而無法投入使用。鋼材如果受到外力會直接在卷制環節中受壓，出現延展性問題和推壓問題，若沒有對其進行調整和校正，就會產生下料誤差等問題。在材料軋制的環節，很可能會出現氧化層，這些氧化層結構不均勻會使得在切割過程中初選切割傾斜或偏移。

2.機械原因

在材料質量符合的條件下，切割下料誤差還可能是因為受機械因素等影響，需要細化微調，如果機械運行參數無法達到規定要求，則會影響機器的整體運行。機床導軌運行過程中，如果直線度、平整度精度不足，就會造成偏差。機床導軌是切割機械導向結構和承載結構，決定了數控火箭切割運行位置、基準，但取決于整個機床的運行精度。機床導軌的平面度誤差無論是主導軌還是橫梁導軌都將導致割嘴與鋼板間的距離波動。割嘴與鋼板的距離不等，隔縫的寬度也不一致，從而引起下料件尺寸上的差異。如果整個機床導軌在運行過程中缺乏精度，那么會對整個生產系統產生橫向和縱向切割線等不同程度的影響，從而產生生產偏差等實質性問題。

支撐面生產過程中經常會出現切割碰撞的情況，如果沒有及時對碰撞誤動進行校正，很有可能導致材料位置出現變動，切嘴和鋼材之間就容易產生誤差，進而降低切割均性。當切割嘴和鋼材直接接觸時，垂直度需要符合直接標準，否則可能會產生下料誤差，因為當割嘴在垂直于切割面為斜面，工件正反不統一，就容易產生誤差。切割過程中也要注意統一性等問題，如果缺乏統一性，便無法滿足數控編程的切割要求。此外，我們需對垂直誤差進行調整，保證切割加工的有效性。

在切割安裝完成后，沒有對鋼材進行合理的管理與加工，也會影響自動化系統的運行加工精度。在切割時由于內部整合了多個傳動系統，傳動系統是由齒輪結構、絲杠結構、螺母等構成，所以這些零部件在長期使用后很有可能出現磨損，如果沒有及時更換組件，則會降低生產精度，產生下料誤差問題。傳動系統磨損還會直接影響機床運行，也就是形成了自然誤差問題。

二、鋼板熱變形

受數控程序影響，切割程序中的切割方向、順序、打火點等把握不當就會產生誤差。與此同時，在切割的過程中由于參數選取不到位也會對鋼板的熱變形產生不良影響，其中包括切割時氧氣的壓力取值范圍、預熱火焰能效、割嘴距表面的距離等。支撐鋼板的工作臺如果不平整，鋼板也會由平面切割變成斜面切割，割嘴和鋼板之間垂直度不足，從而導致接觸點受熱不均勻，還會引發因熱導致的長度曲面變形問題。

三、數控切割下料誤差的解決對策

通過對數控切割機下料誤差進行分析，我們必須針對性地提出解決措施，在下料前校正數控切割機的相關參數，保證數控切割機在正常狀態下穩定運行，這樣才能從根本上解決下料精度等問題。

1.科學選材

鋼材下料后，肯定難免會存在系列誤差，對其誤差分析可知，其質量在一定程度上會影響下料精度，這就必須要求我們在鋼材選擇中把好關，避免因原材料選取而出現問題。對于切割材料來說，只需要保證其整體符合切割標準。在正式切割前需要先對機械承受面進行預處理，在其承受面能夠保持平整度的基礎上順勢進行切割，盡可能地降低切割誤差。在這個過程中，還需要避免因為溫度增加過高、過快而造成的誤差問題，確保鋼材的受熱均完整性。對于未加工的鋼材也需要嚴格包裹，避免產生氧化反應，為提高鋼材切割的精度做好預防準備。

2.采用高質量氣體，做好調節工作

在切割下料過程中，盡可能采用高質量氣體進行作業，氣體純度未達到標準范圍不可隨意使用。切割過程產生的壓力同時要符合實際切割要求，在此期間，還需要專業氣體壓力測試儀對氣體壓力展開測試，判定其純度能否達到生產需要，并根據生產經驗加以判斷，從而使切割效果達到最優化。在切割過程中還要對氧氣純度、壓力系數等進行測試調節，先進行試切割，減小正式生產時產生誤差的概率。若鋼材表面已生成氧化層，則不能直接應用，必須要對氧化層進行打磨、清除等處理措施，方可繼續投入使用，此外，還需要定期對鋼材質量進行檢查，保證切割過程地有序進行。

3.支撐結構

支撐結構層面上，需要在日常生產過程中對切割嘴和材料進行檢查和管理，是否割嘴處出現了堵塞，如果堵塞還需要額外對其進行疏通，保證割嘴使用暢通。當支撐臺工作面不平整或出現變形時，收軸線與割嘴往往不會處于一條直線上，割 嘴和鋼板平板的不垂直問題就會暴露無遺。因此特別需要檢查割嘴質量是否達到檢驗標準，如果未達到則需要重新安裝進行調整。此外，還需要定期對割嘴進行清理，并定期修正、更換鋼板支架的位置，對切割產生的氧化渣進行處理，保證氣流暢通無阻。

4.鋼板熱變形

針對鋼板熱變形的問題，首先，需要先結合切割工藝參數進行選擇，將氣體切割速度、氣壓等參數調整至標準值，并在切割程序設計過程中，合理選擇打火點和切割方向，為的是保證工件能夠受到大塊鋼板牽制。在套用材料時需采用共邊切割法，如果需要對長、薄鋼板進行切割，在編程的過程中需謹慎檢查，保證工件及其所對應的切割線之間預留30-50cm的安全距離，并且要求工件間須有一定的牽制作用，這樣既可以有效控制鋼板熱變形問題，也可以最大程度保證原材料投放使用安全。除此之外，還需要定期對工作平臺的支撐面進行調整和修正，以期其達到功能和效用的最大化。

四、結語

如今數控切割技術在機械生產中的應用越來越廣泛，而對于數控切割產生的料誤差，我們必須認識其出現切割時料偏差產生的原因和機理，對于已經產生的料誤差，我們提出了相應的解決對策，包括選材時要科學選取、盡量采用高質量氣體、加強支撐結構調整、控制鋼板熱變形等措施，這樣才能夠全面提高切割下料精度，盡可能減少生產誤差，真正從源頭上提高生產質量。

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（作者單位：中車集團大同電力機車有限責任公司備料車間）