數(shù)控火焰切割機(jī)熱變形理論及處置

時間：2014-08-14作者：東莞市震磊利機(jī)電科技有限公司瀏覽：48

數(shù)控火焰切割機(jī)熱變形理論及處置

    數(shù)控火焰切割機(jī)的加工熱變形問題是目前企業(yè)實操應(yīng)用過程中較為常見的一類狀況，考慮到火焰熱加工的工作原理，我們可以認(rèn)為數(shù)控火焰切割機(jī)的熱變形問題是無法從本質(zhì)上杜絕的，但從工業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用來說，通過一些處置措施能將熱變形問題的影響降低到較小。本文由武漢嘉倍徳科技技術(shù)部編輯整理，詳細(xì)就數(shù)控火焰切割機(jī)熱變形的成因理論以及企業(yè)生產(chǎn)過程中的預(yù)防處置手段詳細(xì)說明。希望能給更多深受相關(guān)問題困擾的操作人員一些幫助和參考。

一、數(shù)控火焰切割機(jī)熱變形成因理論
    切割焰溫度在數(shù)控火焰切割機(jī)加工過程中起著很重要的作用，它的預(yù)熱時間長短、切割氣體壓力供給、切割速度設(shè)計都直接影響數(shù)控火焰切割機(jī)的加工質(zhì)量效果、切割件的熱變形影響。在實際生產(chǎn)加工中，由于工件毛坯內(nèi)部的殘留應(yīng)力變形及熱切割產(chǎn)生的熱應(yīng)力變形，故應(yīng)****切割焰體的溫度和切割材料厚度的匹配，進(jìn)而實現(xiàn)封閉式切割，盡可能避免開放式切割而發(fā)生變形。如果受限于工件毛坯尺寸而不能進(jìn)行封閉形式切割，對于方形毛坯件，在編程時應(yīng)注意選擇好切割路線(或切割方向)。切割路線應(yīng)有利于**工件在加工過程中始終與割炬于切割材料面保持在同一坐標(biāo)系，避開應(yīng)力變形的影響。
    數(shù)控火焰切割機(jī)割炬固定在左端，從葫蘆形凸模左側(cè)，按逆時針方向進(jìn)行切割，整個毛坯依據(jù)切割路線而被分為左右兩部分。由于連接毛坯左右兩側(cè)的材料越割越小，毛坯右側(cè)與夾具逐漸脫離，無法抵抗內(nèi)部殘留應(yīng)力而發(fā)生變形，工件也隨之變形。若按順時針方向切割，工件留在毛坯的左側(cè)，靠近夾持部位，大部分切割過程都使工件與夾具保持在同一坐標(biāo)系中，剛性較好，避免了應(yīng)力變形。一般情況下，合理的切割路線應(yīng)將工件與夾持部位分離的切割段安排在總的切割程序末端，即將暫停點（支撐部分）留在靠近毛坯夾持端的部位。
    一般情況下，切割件外形規(guī)則時，數(shù)控火焰切割機(jī)加工常將預(yù)留連接部分(暫停點，即為使工件在*1次的粗割后不與毛坯*分離而預(yù)留下的一小段切割軌跡線)留在平面位置上，大部分精割完畢后，對預(yù)留連接部分只做一次切割，以后再由鉗工修磨平整，這樣可減少數(shù)控火焰切割機(jī)在加工過程上的加工費用。硬質(zhì)合金等材質(zhì)由于材料硬度高及形狀狹長等特點，導(dǎo)致數(shù)控火焰切割機(jī)加工速度慢且容易變形，特別在其形狀不規(guī)則的情況下，預(yù)留連接部分的修磨給鉗工帶來很大的難度。因此在數(shù)控火焰切割機(jī)加工階段可對工藝進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，使外形尺寸精度達(dá)到要求，免除鉗工裝配前對暫停點的修磨工序。

二、數(shù)控火焰切割機(jī)熱變形處置
    在數(shù)控火焰切割機(jī)加工前，材料可能已進(jìn)行過冷加工、熱加工，內(nèi)部已產(chǎn)生了較大的殘留應(yīng)力，而殘留應(yīng)力是一個相對平衡的應(yīng)力系統(tǒng)，在線切割去除大量廢料時，應(yīng)力隨著平衡遭到破壞而釋放出來。因此，數(shù)控火焰切割機(jī)加工時，隨著原有內(nèi)應(yīng)力的作用及割炬焰體所產(chǎn)生的加工熱應(yīng)力的影響，將產(chǎn)生不定向、無規(guī)則的變形，使后面的切割厚薄不均，影響了加工質(zhì)量和加工精度。針對此種情況，對精度要求比較高的模板，通常采用多次切割加工。
    **次切割將所有型孔的廢料切掉，取出廢料后，再由數(shù)控火焰切割機(jī)床的自動移位功能，完成后續(xù)切割。通過多次切割去除廢料后完成整體輪廓的加工。這種切割方式能使每個型孔加工后有足夠的時間釋放內(nèi)應(yīng)力，能將各個型孔因加工順序不同而產(chǎn)生的相互影響、微量變形降低到較小程度，較好地**切割件的加工尺寸精度。但是這樣加工時間太長，火焰穿孔次數(shù)多，工作量大，增加了數(shù)控火焰切割機(jī)的使用成本。另外設(shè)備本身隨加工時間的延長及溫度的波動也會產(chǎn)生蠕變。因此，根據(jù)實際測量和比較，切割件在加工精度允許的情況下，可采用一次統(tǒng)一加工取廢料不變，而將后續(xù)的切割合在一起進(jìn)行切割。
    同上文中我們所例舉的硬質(zhì)合金材料來看，其數(shù)控火焰切割機(jī)的熱變形處置應(yīng)考慮到硬質(zhì)合金硬度高，切割厚度大，在切割過程中容易導(dǎo)致加工速度慢，扭轉(zhuǎn)變形嚴(yán)重等問題。建議大部分外形加工及預(yù)留連接部分(暫停點)的加工均采取多次切割方式且兩部分的切割參數(shù)和偏移量均一致。**次切割件偏移量加大至0.3-0.5mm，以使工件充分釋放內(nèi)應(yīng)力及*扭轉(zhuǎn)變形，在后續(xù)切割中能夠有足夠余量進(jìn)行精割加工，這樣可使工件最后尺寸得到**。相關(guān)工藝處置流程說明如下： 
    1. 預(yù)先在毛坯的適當(dāng)位置用穿孔機(jī)或數(shù)控火焰切割機(jī)成形機(jī)加工好Φ1.0-Φ1.5mm圓孔，圓孔中心與切割件輪廓線間的引入切割線段長度選取1-3mm。
　  2. 切割件的輪廓線與毛坯邊緣的寬度應(yīng)至少**在毛坯厚度的1/5。
　  3. 為后續(xù)切割預(yù)留的連接部分(暫停點)應(yīng)選擇在靠近工件毛坯**部位，寬度選取3—4mm(取決于工件大小)
　  4. 為補(bǔ)償扭轉(zhuǎn)變形，將大部分的殘留變形量留在**次粗割階段，增大偏移量至0.15—0.18mm。后續(xù)加工采用精割方式，由于切割余量小，變形量也變小了。

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