淺談提高板件數控切割的質量

鄭州煤礦機械集團股份有限公司 （鄭州 450013） 劉小飛

漯河職業技術學院 （河南 462000） 劉麗洲

平頂山工業職業技術學院 （河南 467000） 劉麗可

1.概述

近年來，由于機械工業飛速發展的需求和國外先進技術的引進，我國切割技術無論在新工藝的開發還是新能源的利用方面都有了長足的發展。自動化、半自動化切割技術的發展，使得切割技術可以代替部分機械加工，大大提高了工作效率和金屬材料的利用率。尤其是在鋼板下料中，數控機床火焰切割被廣泛運用，隨著煤礦液壓支架支護技術的廣泛應用，液壓支架生產成了煤礦開采的重頭戲，各種類型的液壓支架均由頂梁、掩護梁、底座及前后連桿等五大件組成，而其中的板件則由數控火焰切割而成。如果火焰切割零件（以下簡稱數控切割零件）質量難以保證，勢必造成拼裝間隙大小不一，從而增大結構件的焊接內應力，引起較大的焊接變形，進而影響液壓支架的整體質量，為煤礦生產造成安全隱患。因此提高數控切割機切割零件的質量勢在必行。

2.切割氣體

提高氧氣和乙炔的品質是獲得高質量切割面的根本保證。

（1）氧氣 切割鋼材所用氧氣必須要有較高的純度，一般要求在99.5%以上，一些先進國家的工業標準要求氧氣純度在99.7%以上。氧氣純度每降低0.5%，鋼板的切割速度就要降低10%左右。如果氧氣純度降低0.8%～1%，不僅切割速度下降15%～20%，同時割縫也隨之變寬，切口下端掛渣多并且清理困難，切割斷面質量亦明顯劣變，氣體消耗量也隨之增加。

（2）可燃性氣體 火焰切割中，常用的可燃性氣體有乙炔、煤氣、天然氣及丙烷等，國外有些廠家還使用MAPP，即：甲烷+乙炔+丙烷。一般來說，燃燒速度快、燃燒值高的氣體適合薄板切割；燃燒值低、燃燒速度緩慢的可燃性氣體更適合厚板切割，尤其是厚度在200mm以上的鋼板。如采用煤氣或天然氣進行切割，將會得到理想的切割質量，只是切割速度會稍微降低些。

3.鋼板表面預處理及支撐鋼板托架條的平穩性

（1）除銹 到達切割車間的鋼板表面難免產生一層氧化皮，由于這些氧化皮熔點高，不容易燃燒和熔化，增加了預熱時間，降低了切割速度，同時經過加熱，氧化皮四處飛濺，極易對割嘴造成堵塞，降低了割嘴的使用壽命，所以在切割前很有必要對鋼板表面進行除銹預處理。

常用的方法是拋丸除銹，之后噴漆防銹。鋼板切割之前的除銹噴漆預處理已成為板件下料生產中一個不可缺少的環節。

（2）支撐鋼板的架條 該架條是否平整與穩定也直接影響切割質量，架條支撐部位與鋼板接觸面應小些，接觸點不宜過多，呈水平面。架條放置太稀和傾斜不穩定都會降低鋼板放置水平精度，影響切割尺寸和斷面垂直度。因此，應定期進行調整和清理架條底部的割渣和廢料等雜物。

4.正確的繪制零件圖形及編程

（1）繪圖 正確繪制數控切割零件圖形是數控切割零件質量的重要保證，要求編程人員嚴格按照工藝圖樣要求編制數控切割零件圖形，對一些容易收縮的多孔和細長活件在繪圖時進行人為加大尺寸，保證切割收縮后零件尺寸合格。

（2）多孔切割編程 對一些多孔而外形又不規則的活件，如三大主筋（頂梁、掩護梁、底座）等，沒辦法單獨加大哪個尺寸來保證收縮后的尺寸，這時就要靠編程人員在編程時先對其進行一定比例的放大后再打點（也叫增加斷點）切割，即在零件切割同邊上設置兩個以上的暫不切割點。這幾個點在切割過程中將零件與鋼板連成一體，拉住零件不讓其有位移和收縮變形，待其他部分切割完成，再切開這幾個點。

（3）長條零件 對一些長寬比較大的長條形零件（若不能用剪板機剪切）也可采用打對稱切割來保證零件尺寸精度；或工藝上采用公共邊切割，先切長邊，鋼板冷卻后再切短頭等方法。

5.加強數控切割過程現場監控

加強現場監控是提高數控切割零件質量的關鍵所在。經統計分析，在生產切割過程中，影響數控切割零件質量的因素主要與人、切割速度、割嘴型號、割嘴離工件距離，以及割嘴與鋼板表面的垂直度有關。

（1）人在實際的生產中，要求員工進行“三檢”制，即每種零件第一件加工完成后首先必須自檢，自檢合格后應由質檢人員進行首件檢測，然后再由技術人員參與首件檢測，首件交檢合格后在首件票上簽字確認后，方可批量下料。

（2）切割速度 切割速度可以通過聲音、觀察熔渣流動情況來判斷是否合適。合適的切割速度下熔渣流動時會發出有規律的噗噗聲，且熔渣出口處與割嘴基本一直線。切割速度過快和過慢都不利于保證切割口的質量，切割速度過快可能造成未切斷現象，需進行二次切割；反之，過慢可能造成外觀缺陷和熔渣。

（3）割嘴型號、割嘴與工件距離 根據零件的板厚合理選擇割嘴型號。割嘴型號越大，可能切割的鋼板厚度越厚；而割嘴距離鋼板過近易使割嘴堵塞，過遠會使鋼板預熱面積加大，變形增大，且使切割速度降低。生產時應按照附表進行合理選擇。

切割參數

（4）割嘴與鋼板表面的垂直度 當割嘴在垂直于氣割前進方向上不垂直于鋼板時，就會導致切割件上表面與下表面尺寸不一致，使零件尺寸精度無法保證，嚴重時不能直接用于拼裝，需加工修復后使用或成為廢品；另一方面，割嘴孔阻塞時引起切割氣流傾斜，將引起割嘴與鋼板表面的垂直度誤差。所以在切割前，要求操作者應對割槍、割嘴進行調整、校驗，確保割槍、割嘴與鋼板垂直。

6.選擇合理的切割程序

數控切割機是由計算機采取實時控制來完成自動切割的，其識別的是程序，所以零件在鋼板上的編程方法對切割件加工質量起著決定性的作用。由于嚴重的切割變形將使零件尺寸超差，影響后序裝配焊接，甚至報廢，因此提高切割零件的尺寸精度，從以下幾方面控制。

（1）引割方式 一般最理想的引入方式是圓弧引入，沿切割邊的切線方向逐漸逼近，實現割口截面的光滑過渡。而直線引入是沿割邊的法線方向，在引入位置會出現弧坑，影響外觀。

（2）切割順序和方向 在進行多零件套排下料時應遵循“先小后大，先內孔后外形”的原則，保證最后一條割邊與母板大部分相連，一定要讓零件一直受大鋼板的牽制，否則在已脫離母板而靠自重又不足以維持可靠定位的鋼板上切割內輪廓或其他小零件時會產生位移變形，影響尺寸精度，產生報廢。

（3）切割點的位置 孔內切割點應放在-45°方向，這樣穿眼兒時迸出的火花不容易迸濺到人身上；外形的切割點一般情況下應放到右下角。

7.結語

總之，控制數控機床火焰切割下料件的尺寸問題不僅限于以上幾種。因此，我們只有在生產過程中，根據熱變形的不均勻性，掌握相應的變形規律，具體分析工件與鋼板的特點，最大限度地減少變形來保證下料件的尺寸精度。無論采用何種方法和措施，都要結合實際情況綜合考慮、分析，才能切割出精度高的零件和產品，確保數控切割質量，充分發揮數控切割這一現代化加工手段的作用。（20130823）