中厚板切割？不是想象的那么簡單

時間：2019-06-11作者：無錫市久鼎鋼鐵有限公司瀏覽：240

1曲折引入線切割

鋼板下料時，為了保證切割零件的完整性，切割的起點不能在零件的輪廓線上，對于零件的外輪廓，應(yīng)該在零件輪廓外部起割；對于零件內(nèi)輪廓，應(yīng)該在零件輪廓內(nèi)部起割，我們分別把切割起點和切割終止點到零件輪廓上的這段多余出來的切割線，叫做引入線和引出線。對于厚度**過60mm以上的鋼板，備料中心的火焰切割預(yù)熱時間在120s以上，直接在鋼板上穿孔也會縮短割嘴壽命，穿孔熔渣也易飛濺到割嘴上，控制不到位甚至可能影響產(chǎn)品切割質(zhì)量。為此，在排版可行的情況下，都是盡量從鋼板邊緣開始切割。從邊緣切割基本可避免以上問題，對操作者技能要求也會低些。但這樣又產(chǎn)生另一個缺陷，如圖1所示，由于從鋼板邊緣直接直線切割，導(dǎo)致由于鋼板受熱變形而叉開，零件切割尺寸容易產(chǎn)生**差。

為此，經(jīng)過多次試驗，在既能依然采用從鋼板邊緣起割的借邊模式，同時又能盡量避免鋼板受熱變形而導(dǎo)致切割尺寸**差的缺陷，我們采取曲折引入線切割的方式。此切割方式是通過曲折切入，使鋼板余料之間相互產(chǎn)生鉗制作用，從而限制鋼板變形。曲折引入線切割方式已在備料中心厚板火焰切割中得到應(yīng)用，**了較好的實際效果。

2“階梯”式切割

套料編程軟件很多，每種軟件都有各自的優(yōu)勢，也存在需要改進(jìn)的方面。筆者使用的是sigmanest軟件，功能非常強大也很全面，但對于火焰切割矩形零件，以往都是兩兩共邊。如某型機車60mm厚的某零件，按以往sigmanest軟件兩兩共邊的方式，每對零件之間留15mm間隙，2000mm×1970mm規(guī)格的鋼板只能切214個零件。采用火焰切割設(shè)備自帶軟件套料，利用特有的“階梯”式切割模式，同樣規(guī)格的鋼板可以切割248個零件，材料利用率可提升近10%。由于此模式切割路徑像一級級樓梯般運行，故筆者將此方式命名為“階梯”式切割。此模式的優(yōu)勢，首先是通過全輪廓共邊可明顯提升材料材料率；另一方面在共邊的同時也減少了切割路徑長度，故切割效率也相應(yīng)得到提高。

 “階梯”式切割目前只適用于矩形零件，由于需要借邊切割，故需較精確計算割縫值，且一般10~70mm以內(nèi)厚度的零件有優(yōu)勢，太薄或太厚了都容易切傷零件。

3引入引出線“異化”為留割

在生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)切割某六軸車材料厚度為22mm，長度**6000mm的零件時，總是在引出點處出現(xiàn)熔蝕現(xiàn)象。起初以為是引出線過短導(dǎo)致，但將引出線從6mm增加到20mm，此缺陷仍然沒能避免。經(jīng)過觀察割縫寬度、切割時零件變形傾斜等情況，得出結(jié)論：由于在引出線處無法跨越割縫切割，導(dǎo)致火焰偏向而熔蝕零件本體。針對此問題，采取了降低切割速度，延長引出線長度，調(diào)節(jié)切割火焰等多種方法，效果不明顯或是又產(chǎn)生其它問題。為此，考慮到此零件為長寬比**15：1的細(xì)長件，為防止切割變形而設(shè)置了留割，于是在設(shè)置引入引出線時將間隙設(shè)置為7，使引出點避開零件本體，形成另一個留割，從而解決了引出點處熔坑缺陷。此類引出點熔坑問題主要集中在18～25mm厚的鋼板零件，在既可以保證切割速度較快，又不影響切割質(zhì)量的情況下，采用引入引出線“異化”為留割的方法避免此缺陷。異化的留割尺寸和位置可根據(jù)具體零件大小、形狀進(jìn)行設(shè)置，盡可能的減少后續(xù)切割、打磨的工作量。像前文中提及的某六軸車22mm厚度的細(xì)長零件，原本就需要留割，采用此方式?jīng)]有增加工作量；而對于原本不需要留割的產(chǎn)品，可結(jié)合割縫寬度，通過合理設(shè)置引入引出“間隙”值來調(diào)節(jié)留割，基本可達(dá)到無打磨或只需稍微打磨即可的效果。

4補償設(shè)置

數(shù)控切割時，根據(jù)零件實際輪廓切割所行走的軌跡路線是理論尺寸，實際切割下來尺寸會存在偏移，實際切割下來的零件尺寸外輪廓部分會變小，內(nèi)輪廓尺寸會變大（雙邊剛好相差割縫寬度）。這是因為切割時存在割縫，割縫是切割時損耗的部分，因此實際切割時需要進(jìn)行幾何尺寸補償，以彌補割縫造成的尺寸差異。補償分軟件補償和數(shù)控系統(tǒng)補償兩種，它們的較終目的就是讓切割機行走的軌跡偏移，使切割產(chǎn)生割縫損耗后形成的尺寸剛好等于編程繪圖的尺寸。

 在切割經(jīng)驗不足的初期，由于對各臺設(shè)備、各厚度材料割縫值不能準(zhǔn)確掌握；另一方面，由于切割設(shè)備及操作人員技能的差異，同樣厚度的材料在不同表面狀況情況下，割縫值也可能會不一樣。于是都是采用切割設(shè)備上的數(shù)控系統(tǒng)補償，以便于根據(jù)實際切割情況隨時修正割縫值。采用此補償方式時，切割生產(chǎn)中出現(xiàn)：零件沒有切斷現(xiàn)象。并且此現(xiàn)象只發(fā)生在零件外輪廓上，尤其是在采用直線引入引出方式的圓形外輪廓中此缺陷很明顯。經(jīng)過分析，原來設(shè)置補償時類似于將原零件輪廓偏移半個割縫值。采用切割設(shè)備數(shù)控系統(tǒng)補償時，偏移導(dǎo)致引入引出線重合的位置分離開了；而采用軟件補償卻不會產(chǎn)生這樣的缺陷。所以，數(shù)控切割時**采用編程軟件補償，這樣可避免因補償問題而導(dǎo)致的沒有切斷缺陷。

5短線條的處理

由于三維模型能給人以較強烈的視覺感受，產(chǎn)生任意視圖，較大的便捷了生產(chǎn)工作，所以三維軟件運用已越來越普及。很多產(chǎn)品二維切割圖樣都是直接由三維立體圖形轉(zhuǎn)化而來，但也由此而產(chǎn)生一些問題。如圖10中所示的某城軌產(chǎn)品，切割面鋸齒嚴(yán)重。通過核對原始下料圖，發(fā)現(xiàn)此零件二維下料圖是直接由三維折彎零件展開轉(zhuǎn)化而來，鋸齒處為非常多短小的直線組成，導(dǎo)致生成NC代碼時，每切割移動較小一段距離就執(zhí)行一次G01指令，從而形成了鋸齒狀。

此類短線條的處理方案可從三方面來考慮，一是利用三維軟件自身來減少短小的線段數(shù)量。如使用三維軟件pro/e時，在畫完二維草圖后，可將所用二維線段框選，進(jìn)入編輯菜單選擇轉(zhuǎn)換成樣條線，這樣不但可減少碎面，也有利于減少轉(zhuǎn)化成二維時的細(xì)短線條。另一方面，可通過在二維圖形中將細(xì)短線條擬合成長線段。如將圖10中的零件鋸齒處短線段用一條光滑的長樣條線代替，切割后鋸齒缺陷基本消除。*三種方法即是利用專門軟件來解決。如我單位激光設(shè)備自帶的PM200軟件中就有一項類似功能命令叫：自動/手動串聯(lián)。它可將細(xì)短線段自動擬合，同時也能將重復(fù)線刪除。無論采取哪種方式，對于切割線條，都需盡量減少線條數(shù)量、避免較短的線段，以免影響切割面質(zhì)量。

6切割平臺問題

在傳統(tǒng)觀念中，人們一般都把火焰、等離子切割當(dāng)作簡單的粗加工，認(rèn)為只能切割毛坯件。對火焰、等離子切割的改進(jìn)也更多的關(guān)注于設(shè)備及易損件等方面，較少考慮到切割平臺的影響。其實，切割平臺狀況對零件切割質(zhì)量及零件表面質(zhì)量有著很大的影響。本節(jié)僅就火焰切割平臺柵格平面狀況對零件質(zhì)量的影響作簡要說明。

某城軌36mm厚某零件切割后的情況，由于切割平臺不平，且零件尺寸較小，切割后零件掉落于切割平臺之下或產(chǎn)生傾斜。偏離切割路徑的傾斜時，零件底面容易產(chǎn)生缺陷，而從圖12的*二列零件可知，當(dāng)偏向切割路徑傾斜時，所有的5個零件正面均產(chǎn)生了缺陷。

由此可見，在相同切割條件下，切割平臺越不平，切割缺陷會越多。

7協(xié)調(diào)作戰(zhàn)

作為以切割下料為主的單位，備料中心在切割排版時，更多的是關(guān)注切割自身的效果，主要從切割可行性、材料利用率的提升和切割效率等方面考慮。但從產(chǎn)品整個加工生命周期來看，下料只是其中的一個環(huán)節(jié)，作為一個優(yōu)秀的下料工藝，必須同時考慮下工序的因素，協(xié)商作戰(zhàn)。所以，對于那些下料清理熔渣完成后還要機加或折彎的零件，排版時既要考慮切割工藝本身，也要使清渣后零件擺放的正面是處于方便機加或折彎操作的一面。另一方面，由于切割變形不能完全避免，故排版時非加工邊應(yīng)該先切割。


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  詞條說明

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