浅谈提高板件数控切割的质量

郑州煤矿机械集团股份有限公司 （郑州 450013） 刘小飞

漯河职业技术学院 （河南 462000） 刘丽洲

平顶山工业职业技术学院 （河南 467000） 刘丽可

1.概述

近年来，由于机械工业飞速发展的需求和国外先进技术的引进，我国切割技术无论在新工艺的开发还是新能源的利用方面都有了长足的发展。自动化、半自动化切割技术的发展，使得切割技术可以代替部分机械加工，大大提高了工作效率和金属材料的利用率。尤其是在钢板下料中，数控机床火焰切割被广泛运用，随着煤矿液压支架支护技术的广泛应用，液压支架生产成了煤矿开采的重头戏，各种类型的液压支架均由顶梁、掩护梁、底座及前后连杆等五大件组成，而其中的板件则由数控火焰切割而成。如果火焰切割零件（以下简称数控切割零件）质量难以保证，势必造成拼装间隙大小不一，从而增大结构件的焊接内应力，引起较大的焊接变形，进而影响液压支架的整体质量，为煤矿生产造成安全隐患。因此提高数控切割机切割零件的质量势在必行。

2.切割气体

提高氧气和乙炔的品质是获得高质量切割面的根本保证。

（1）氧气 切割钢材所用氧气必须要有较高的纯度，一般要求在99.5%以上，一些先进国家的工业标准要求氧气纯度在99.7%以上。氧气纯度每降低0.5%，钢板的切割速度就要降低10%左右。如果氧气纯度降低0.8%～1%，不仅切割速度下降15%～20%，同时割缝也随之变宽，切口下端挂渣多并且清理困难，切割断面质量亦明显劣变，气体消耗量也随之增加。

（2）可燃性气体 火焰切割中，常用的可燃性气体有乙炔、煤气、天然气及丙烷等，国外有些厂家还使用MAPP，即：甲烷+乙炔+丙烷。一般来说，燃烧速度快、燃烧值高的气体适合薄板切割；燃烧值低、燃烧速度缓慢的可燃性气体更适合厚板切割，尤其是厚度在200mm以上的钢板。如采用煤气或天然气进行切割，将会得到理想的切割质量，只是切割速度会稍微降低些。

3.钢板表面预处理及支撑钢板托架条的平稳性

（1）除锈 到达切割车间的钢板表面难免产生一层氧化皮，由于这些氧化皮熔点高，不容易燃烧和熔化，增加了预热时间，降低了切割速度，同时经过加热，氧化皮四处飞溅，极易对割嘴造成堵塞，降低了割嘴的使用寿命，所以在切割前很有必要对钢板表面进行除锈预处理。

常用的方法是抛丸除锈，之后喷漆防锈。钢板切割之前的除锈喷漆预处理已成为板件下料生产中一个不可缺少的环节。

（2）支撑钢板的架条 该架条是否平整与稳定也直接影响切割质量，架条支撑部位与钢板接触面应小些，接触点不宜过多，呈水平面。架条放置太稀和倾斜不稳定都会降低钢板放置水平精度，影响切割尺寸和断面垂直度。因此，应定期进行调整和清理架条底部的割渣和废料等杂物。

4.正确的绘制零件图形及编程

（1）绘图 正确绘制数控切割零件图形是数控切割零件质量的重要保证，要求编程人员严格按照工艺图样要求编制数控切割零件图形，对一些容易收缩的多孔和细长活件在绘图时进行人为加大尺寸，保证切割收缩后零件尺寸合格。

（2）多孔切割编程 对一些多孔而外形又不规则的活件，如三大主筋（顶梁、掩护梁、底座）等，没办法单独加大哪个尺寸来保证收缩后的尺寸，这时就要靠编程人员在编程时先对其进行一定比例的放大后再打点（也叫增加断点）切割，即在零件切割同边上设置两个以上的暂不切割点。这几个点在切割过程中将零件与钢板连成一体，拉住零件不让其有位移和收缩变形，待其他部分切割完成，再切开这几个点。

（3）长条零件 对一些长宽比较大的长条形零件（若不能用剪板机剪切）也可采用打对称切割来保证零件尺寸精度；或工艺上采用公共边切割，先切长边，钢板冷却后再切短头等方法。

5.加强数控切割过程现场监控

加强现场监控是提高数控切割零件质量的关键所在。经统计分析，在生产切割过程中，影响数控切割零件质量的因素主要与人、切割速度、割嘴型号、割嘴离工件距离，以及割嘴与钢板表面的垂直度有关。

（1）人在实际的生产中，要求员工进行“三检”制，即每种零件第一件加工完成后首先必须自检，自检合格后应由质检人员进行首件检测，然后再由技术人员参与首件检测，首件交检合格后在首件票上签字确认后，方可批量下料。

（2）切割速度 切割速度可以通过声音、观察熔渣流动情况来判断是否合适。合适的切割速度下熔渣流动时会发出有规律的噗噗声，且熔渣出口处与割嘴基本一直线。切割速度过快和过慢都不利于保证切割口的质量，切割速度过快可能造成未切断现象，需进行二次切割；反之，过慢可能造成外观缺陷和熔渣。

（3）割嘴型号、割嘴与工件距离 根据零件的板厚合理选择割嘴型号。割嘴型号越大，可能切割的钢板厚度越厚；而割嘴距离钢板过近易使割嘴堵塞，过远会使钢板预热面积加大，变形增大，且使切割速度降低。生产时应按照附表进行合理选择。

切割参数

（4）割嘴与钢板表面的垂直度 当割嘴在垂直于气割前进方向上不垂直于钢板时，就会导致切割件上表面与下表面尺寸不一致，使零件尺寸精度无法保证，严重时不能直接用于拼装，需加工修复后使用或成为废品；另一方面，割嘴孔阻塞时引起切割气流倾斜，将引起割嘴与钢板表面的垂直度误差。所以在切割前，要求操作者应对割枪、割嘴进行调整、校验，确保割枪、割嘴与钢板垂直。

6.选择合理的切割程序

数控切割机是由计算机采取实时控制来完成自动切割的，其识别的是程序，所以零件在钢板上的编程方法对切割件加工质量起着决定性的作用。由于严重的切割变形将使零件尺寸超差，影响后序装配焊接，甚至报废，因此提高切割零件的尺寸精度，从以下几方面控制。

（1）引割方式 一般最理想的引入方式是圆弧引入，沿切割边的切线方向逐渐逼近，实现割口截面的光滑过渡。而直线引入是沿割边的法线方向，在引入位置会出现弧坑，影响外观。

（2）切割顺序和方向 在进行多零件套排下料时应遵循“先小后大，先内孔后外形”的原则，保证最后一条割边与母板大部分相连，一定要让零件一直受大钢板的牵制，否则在已脱离母板而靠自重又不足以维持可靠定位的钢板上切割内轮廓或其他小零件时会产生位移变形，影响尺寸精度，产生报废。

（3）切割点的位置 孔内切割点应放在-45°方向，这样穿眼儿时迸出的火花不容易迸溅到人身上；外形的切割点一般情况下应放到右下角。

7.结语

总之，控制数控机床火焰切割下料件的尺寸问题不仅限于以上几种。因此，我们只有在生产过程中，根据热变形的不均匀性，掌握相应的变形规律，具体分析工件与钢板的特点，最大限度地减少变形来保证下料件的尺寸精度。无论采用何种方法和措施，都要结合实际情况综合考虑、分析，才能切割出精度高的零件和产品，确保数控切割质量，充分发挥数控切割这一现代化加工手段的作用。（20130823）