数控火焰切割机于机械制造中的使用改进

2017-06-01向帅张国梁山东金岭矿业机械制造厂

科学中国人 2017年15期

向帅，张国梁山东金岭矿业机械制造厂

数控火焰切割机于机械制造中的使用改进

向帅，张国梁
山东金岭矿业机械制造厂

切割钢板进行下料作业是机械生产制造过程中最基本的一环，材料利用率直接关系到生产成本。手工气割切割钢板得到的割缝边界存在锯齿现象，存在较大的加工余量。利用数控火焰切割机对机械工件进行切割下料，割缝边界平整，还可以提高板材利用率，减少加工时间，避免加工过程中人为因素的影响，提升机械的质量与外观。

数控火焰切割机；板材利用率

一、背景

山东金岭铁矿机械厂在新产品的研制开发中，立足采选行业，注重开发与采矿业相关的机械设备，其中在井下采矿机械设备的研制与开发中积累了丰富的设计资料和制造经验，锻炼了大批专业人才。随着行业形势的变化，市场需求的下降，矿山机械制造面临着更大的挑战，性价比的高低决定着机械设备的销售情况。

数控火焰切割机数控切割机就是用数字程序驱动机床运动，搭载火焰切割系统，使用数控系统来控制火焰切割系统的开关，对钢板等金属材料进行切割的机电一体化切割设备。利用数控火焰切割机对机械设备零部件进行下料作业，相对于手工火焰切割下料作业切割质量更加稳定，热影响区小，有效控制切割变形，切口组织更加均匀，切口美观，提升了机械设备外形的美观程度，同时还可以减少机加工工序，降低成产成本，提升材料的利用率，提高我公司产品的市场竞争力。

二、主要内容

数控火焰切割机将传统的火焰切割方式与数控自动化技术相结合，利用数字化信息对割嘴运动过程进行控制，以此来实现对工件的切割下料作业。割嘴行进稳定，切口光滑平整，较大程度的提高了机械设备外形的美观。可以减少不必要的加工工序，提高生产效率。

数控火焰切割机主要有切割单元、操控单元、输气单元、运行轨道及托盘组成，工作过程由操控单元控制切割单元按照切割路径对钢材进行切割作业，控制单元可以控制割嘴的行进与升降、燃气与氧气的喷出及气体压力的大小。

我们采用上海发思特公司的全自动共边套料软件对任意形状需要切割下料的工件进行绘图、编程、套料、校验和数控切割，还可以使用共边等高端切割工艺。自动编程套料软件是专门为数控切割机开发，在计算机上使用的画图编程套料软件，主要有四个模块组成，包括：绘图模块，套料模块，编程模块以及校验模块。主要功能包括CAD画图、DXF/DWG图形的优化处理、自动套料、交互式套料、自动编程，以及切割模拟校验和成本计算。

利用CAD做出需要切割工件的图形，根据板材的实际尺寸设置切割界面的尺寸，对需要切割的较大工件通过旋转、镜像旋转等手段进行排列组合。小工件套料到大工件内部的开口处或放置于大工件之间的缝隙中，工件的长直边界采取共边切割的方式，以此来提升钢板的整体利用率，同时降低电、氧气、丙烷气等辅材的消耗，降低生产成本。

切割路径

钢板改良示意图

随着生产中数控火焰切割机切割下料的不断推进，新的思路不断被挖掘发现，并经试验后应用于生产中。例如图五所示，图中钢板所开四个圆形孔的主要作用为减轻车身重量，圆形孔割下的圆形钢板无法得到充分利用成为废料，后经过改良，将减重孔的形状改为图中所示，中间开孔钢板经切割后边缘较光滑无需加工可以直接应用到铲运机工件的组焊中，大大提高了材料的利用率。

三、实施情况

我单位利用数控火焰切割机于机械设备制造自2010年7月中旬开始，数控火焰切割机在机械设备制造中的应用设计小组根据铲运机切割的基本条件和主要的技术工艺参数等要求，通过现场调查，并结合我公司实际加工制造能力，经过多处会审修改，完成方案的分析试验工作，投入生产使用，并不断完善。经过7年的摸索与不断改良，目前火焰切割机已经成为本单位机械设备制造中不可或缺的设备，担负着绝大部分的下料切割作业。经过一年的推广使用，得到了操作者认可。数控切割在切割质量，精度控制方面有较大优势，通过今后对加强割缝宽度及补充、切割工艺路线程序编制、热变形影响的研究，争取在利用数控切割进行精密切割方面取得成果，以不切割或少余量获得高质量成品或毛坯。

四、效益分析

该应用实用性强，稳定性高，操作简单。降低了工人的劳动强度，提高了生产效率，降低了生产成本，提高铲运机的美观程度。目前，我国的铲运机市场前景十分广阔，数控火焰切割机在铲运机制造中的应用，提高了材料的利用率约8%，电、氧气、丙烷气辅材的消耗降低约12%，减少加工时间约6%，避免加工过程中人为因素的影响，提高了产品的质量，年降低生产成本约15万元。