数控火焰切割下料方法改进

2013-05-15苏丽萍

机械工程与自动化 2013年3期

苏丽萍

（山西晋煤集团金鼎煤机矿业有限责任公司，山西晋城 048006）

0 引言

当今社会市场竞争异常激烈，控制成本、提高产品质量成为每个公司成长的头等大事。金鼎公司是一家重大技术装备制造企业，主要生产采煤机、液压支架、刮板输送机等系列成套煤矿设备。板材是组成成品的最基本要素，如何在板材的切割过程中有效地提高切割质量，提高板材利用率和切割效率是我们亟需解决的问题［1］。

金鼎公司自引进Fast CA M制图软件、Fast NEST编程软件和Sig ma NEST编程软件后，实现了数控切割机大批量高效率的生产，无论从提高工作效率还是节约原材料方面都取得了令人满意的效果。数控下料既提高了钢材的切割利用率，又可以有序地管理切割下料的生产过程，极大地弥补了企业人工放样难度大、重复放样等难题，但仍存在板料浪费严重、切割效率低等问题。针对以上问题，本文对传统切割方法进行了改进，有效解决了下料成本高、切割效率低和切割质量差等问题。

1 传统切割方法

传统切割下料方法采用如图1所示的逐件穿孔切割下料的方法进行下料（以10个四方形工件为例）。图2为切割程序局部放大图。

图1 原切割程序

如图2所示，切割线从原点A（0，0）开始，经过空程AB，到达穿孔点B，经过引入线BC，进入图形切割范围，依次经过CA－AD－DE－EC，当工件1切割完成后，直接由工件1的出枪点进入工件2的引入点，数控切割机开启切割枪从C点移动到F点，依次进行工件2的切割，当工件第一排切割完成后，依次进行第二排切割。

图2 原切割程序局部放大图

传统方法的主要弊端是［2］：①数控切割空程长，可燃性气体如氧气、乙炔、天然气浪费严重，如图1中，空程（即图中虚线）共11段，约占总切割行程的50%；②每块均需预热穿孔切割，加热时间长，浪费氧气、天然气，预热穿孔加速了切割枪嘴的损耗；③切割质量无法保证，当工件切割第二排时，往往需要从第一排已经切割完毕的工件一角进枪（即第一排的E点），使得E角需进行第二次熔化，造成E角变成有缺陷工件，影响外观质量和焊接质量。

2 改进后切割方法

2.1 30 mm以下材质

采用在两工件的相邻面增加切割辅助线的方法，先切割工件3个面，最后再一条直线回割切断，即通过增加切割辅助线的方法可一次性切割多件工件，有效地避免了逐件切割的各项弊端。切割程序及局部放大图如图3、图4所示。

如图4所示，切割线从原点A（0，0）开始，经过AB，在B点进行穿孔，引入切割线BC，在C点进行工件1切割，依次经过CA－AD－DF－FG－GI……，进行工件2，3，4……的切割，至第一排最后一个工件3个边切割完成后，进行KB边的切割，完成第一排工件最后一边的切割路径。

图3 30 mm以下材质改进后切割程序

图4 30 mm以下材质改进后切割程序局部放大图

图5 为切割对比图。通过技术改进，上、下工件之间切割引入线可直接相连（定位→切割工件A1→切割工件A2……），减少了工件与工件之间的重新定位，不仅减少了切割枪启枪、落枪等重复动作，也减少了切割机重复定位和穿孔的次数，大大提高了生产效率［3］。

图5 切割对比图

2.2 30 mm以上材质

30 mm以下的板材，工件可以进行连续切割。但是当板厚超过30 mm时，割枪切割到割缝时，割缝处材质温度已经因时间的推移下降，故必须在割缝中停下割枪先进行预热后再进行切割。人员操作频繁极易疲劳，且易在加热切割过程中产生飞溅而损伤工件，故对于板厚30 mm以上的工件不易采用直接连割方式，而是采用在工件之间直接用切割线相连，从而一次性切割出所有工件，切割程序及局部放大图如图6、图7所示。

如图7所示，切割线从原点A（0，0）开始，经过B点，在B点进行穿孔，经过切割引线BC，依次经过CA－AD－DC切割工件完成，但切割线不会停止，而是会沿着CE－EF－FG－GH……，依次进行工件2，3，4等后续工件的切割。在编程时，为防止工件报废，应保证工件的最后一边从大料上完全割掉，如CD边。