數控下料工藝及裝備選用研究

劉良義 楊志才

摘 要 在數控生產切割中，下料工藝是非常重要的一環，各零部件的下料工藝決定了鋼板結構件的加工質量。為提升鋼板加工精度，增加材料利用率，降低切割成本，文章將針對數控下料及裝備選用進行研究，提出能提高切割效率和質量的下料方案，最大化避免在切割過程中出現切割變形等影響切割質量的問題。

關鍵詞 數控生產;下料工藝;鋼板

在鋼板切割下料的過程中，鋼材會有不同的排版，排版的不同會使實際材料損耗也不相同。針對這種情況，技術人員在編程過程中設定了不同的切割路線和切入點，這些不同的切入點又使得對不同排版的鋼材需要消耗的切割氣體以及切割時間各不相同，如果不能有效掌握切割過程中的下料工藝，將造成下料過程中切割件出現不同程度上的變形，使切割質量大打折扣。所以要提高材料利用率，降低切割過程中出現的材料損耗，對數控切割編程及下料就需要進行完善的研究與總結。

1 下料工藝的特點和原理

（1）數控技術全稱為數字控制技術，該技術的特點在于它的作業過程完全由計算機控制系統管理，工作人員首先繪制好需要生產的零件圖形，然后將圖形數據導入到數控計算機系統中，并通過套料優化程序使鋼板的排版進一步優化，然后根據不同的切割零件進行連割、借邊、橋接作業。由于在工作過程中不需要工作人員進行手工劃線和手工切割路線，這在一定程度上避免了手工作業帶來的操作誤差，使得切割加工精度獲得了極大的提升。此外，得益于計算機控制系統強大的運算能力，數控切割中可以進一步優化套料排版，使鋼材的利用率大大提升，損耗率下降[1]。

（2）數控切割主要采用共邊切割和連續切割，這樣是為了減少預熱時間和穿孔次數，降低切割嘴的磨損，延長其使用壽命，而這樣帶來的另一個優勢是切割所用氣體的使用量得到了降低，避免了穿孔翻漿給零件下部帶來的質量缺陷。

2 下料工藝的操作要點

（1）數控切割中，工作者需要經歷如下步驟：首先是工藝流程零件圖形的繪制，根據需要生產的零件，工作人員首先繪制好零件圖形;然后把其導入計算機系統;之后進行套料排板優化;然后校驗切割文件并選擇好切割的路線;在計算機系統上設置好參數;提交并運行切割程序;數控機床執行切割作業;精整零件;工作人員對切割質量進行檢查。

（2）基于上述的操作步驟，在切割過程中工作人員需要明確操作要點，其一是圖形繪制，工作人員要使用CAD軟件進行零件圖的繪制工作，因為該軟件和數控切割的計算機系統互相兼容，保障繪制準確無誤后工作者要將繪制的零件圖導入系統并進行優化，把尺寸線、中心線、標注等不需要切割的線條清理刪除，要注意的是圖形中不能有重復線條和斷點，否則就沒法為割縫補償設置圖層。在套料過程中，工作者必須使用自動套料功能來展開套料作業，如果發現零件的位置和預想不符，應馬上停止自動套料過程，然后采取手動快捷鍵調整位置，確保套料結果符合預想[2]。

（3）由于切割過程中容易發生下料切割變形問題，所以切入點盡量要少，且最好設置在下料零件輪廓外，切割路線也最好選擇空切量小的方法，比如多割炬沖條下料法之類，而在設置切割參數時，工作人員還要注意割嘴是用的什么型號，氧氣壓力和預熱火焰能量多少等。在下料時，為保證鋼板的切割能獲得最好的直線度，工作人員要減小側彎進行邊切，同時設置工藝拉筋。

（4）如果鋼板的長寬比較比例過大的話，工作人員要在切割邊上設置數個暫不切割的點，這樣做的目的是把切割件與鋼板連成完整的一體，所設置的幾個暫不切割點留在最后進行切割，以防止零件被割跑，同時確保零件不會出現收縮變形。

3 設備選用

（1）根據各鋼板下料的圖紙需要，在實際生產中，可根據材料的不能性能和切割工藝設備可以選用火焰切割機、等離子切割機、激光切割機或者水刀切割機等。這里以數控火焰切割設備為例，對設備選用要求進行詳細的說明。

（2）火焰切割機則是通過圖紙轉化及編程后將程序輸入設備的電腦中。之后利用氧氣乙炔火焰按輸入程序和選定切割工藝參數后對鋼板切割部位加熱，使鋼板達到熔融狀態，然后在使用高壓氧吹透鋼板來進行切割作業，切割完成后熄火，然后火焰切割機返回原點[3]。

（3）在進行切割之前，工作人員一定要保證鋼材表面的潔凈，如果鋼材表面存在油脂等污垢，工作人員要及時進行清除，保證鋼材表面干凈整潔，在啟動切割機進行自動切割時，首先要吊鋼板至切割平臺上，先進行校正，大體校正無誤后再使用計算機進行微調校正，然后再執行切割命令。在切割過程中，割件表面要和切割嘴保持距離，火焰切割機要讓焰心尖端和割件表面保持2～5mm的差距，以避免切割過程不會出現中斷并保證切割斷面質量。

（4）在切割完成之后，工作人員要再次清除干凈切割面，尤其要注意檢查切割斷面質量，按照熱切割的標準，一般情況下如果斷面出現了大于2mm的深痕或缺口就需要進行補焊修補，然后通過不斷的打磨讓斷面順直平整。清除污垢的工具一般為角向磨光機和鋼絲刷，如果存在其他更高效的表面殘余物清理工具也可能替換選用。除此之外，工作人員還要備好游標卡尺、直尺、鋼卷尺等測量工具，以隨時進行參數校對，確保數據精確。

4 結束語

在鋼板切割中，工作人員需要根據鋼板不同零件的生產標準對下料方式進行調整，通過科學合理的下料工藝來提高材料的利用率，并有效地降低材料的損耗，起到降低切割成本，提高切割零件質量，增加數控作業生產效率的目的。同時，工程技術人員在制定切割工藝時應明確選擇的切割設備，不同的切割設備有不同的切割方式與切割特性，在切割中各操作人員人員要隨時注意觀察，出現問題要及時進行調整，以此來保證獲得最好的切割質量。作者所在的江陰興澄特種鋼鐵有限公司鋼材深加工中心作為公司產品的延伸加工部門，配備了數十臺高精度的數控火焰切割、等離子切割、激光切割、金屬立鋸等設備，根據各終端客戶的要求，制定出合適的數控下料工藝，自建成4年多來，共計交付了近50萬噸的鋼板個性化延伸產品，在華東深加工市場享有良好的聲譽。

參考文獻

[1] 饒雄明，王力.數控技術在鋼結構加工中的應用思考[J].卷宗， 2018，（13）：204.

[2] 李軍.淺談數控切割機的分類及應用[J].建筑工程技術與設計，2018，（30）：3758.

[3] 劉駿，李成意，李汝臻，等.批量數控下料的編程優化[J].金屬加工（熱加工），2016，（17）：39，40.