齒形板下料切割精度控制研究

孫 羽

（濟(jì)南重工股份有限公司，濟(jì)南 250109）

數(shù)控編程下料因具備切割穩(wěn)定、切口整齊、自動化程度高等特點，在批量生產(chǎn)某種規(guī)格的產(chǎn)品部件時具有優(yōu)勢，步進(jìn)式冷床中的齒形板適合采用數(shù)控切割。根據(jù)產(chǎn)品技術(shù)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(shè)備自身原因

在下料初期，選擇多組齒形板進(jìn)行試切割，在保證數(shù)控編程零件尺寸正確的條件下，切割結(jié)果出現(xiàn)了較大偏差。通過調(diào)整割縫補(bǔ)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(nèi)。因此，可以推斷，還存在其他原因?qū)е缕睢?/p>

圖2 一種齒板三維圖

1.2 編程補(bǔ)償量

與該型號的數(shù)控切割機(jī)匹配的編程軟件為法思特軟件有限公司開發(fā)的FastCAM編程三件套。其中，F(xiàn)astCAM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(yán)格按照圖紙尺寸進(jìn)行繪圖編程，最終切割結(jié)果會有5～16mm的尺寸偏差，如表1所示。

1.3 排板方案

運(yùn)用FastNEST進(jìn)行排料布板時，如何合理排布工件，調(diào)整切割順序是整個編程環(huán)節(jié)中至關(guān)重要的一環(huán)。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(jìn)行編程，切割結(jié)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(xiàn)象。經(jīng)過檢查程序，最終發(fā)現(xiàn)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(fù)運(yùn)行，導(dǎo)致切割熱量過于集中，產(chǎn)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(jìn)行路徑定義時，不同的引入點位置會導(dǎo)致路徑方向不同。當(dāng)使用軟件默認(rèn)的左補(bǔ)償條件編程時，如果引入點設(shè)在相對遠(yuǎn)離板邊一側(cè)時，導(dǎo)出的路徑會將變形補(bǔ)償釋放到該側(cè)，導(dǎo)致變形。

2 解決方案

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

（2）經(jīng)過對已產(chǎn)生的偏差值進(jìn)行估算，根據(jù)不同齒形板的長度將長度方向尺寸加長了12～15mm，以補(bǔ)償數(shù)控切割后工件發(fā)生的熱變形和熱收縮。在經(jīng)過修改調(diào)整后，后續(xù)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(fù)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(guī)則，方便工件散熱。

（4）修改單個子程序的引入點位置，根據(jù)引入點位置確定補(bǔ)償方向，設(shè)置路徑要遵從“左補(bǔ)償順時針，右補(bǔ)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(jié)語

通過以上針對性調(diào)整，確保了工件在要求工期內(nèi)質(zhì)量過關(guān)，同時又避免了材料浪費(fèi)，提高了生產(chǎn)效率。本文所述的尺寸偏差控制同樣可以應(yīng)用于其他工件。而產(chǎn)品的生產(chǎn)過程也是不斷改進(jìn)的過程，如果能確保生產(chǎn)過程中每個環(huán)節(jié)都有良性改進(jìn)，相信在以后的生產(chǎn)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