海洋工程H 型钢切割机的选型及应用

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1 H 型钢切割机功能介绍

H 型钢切割机针对型钢加工工艺特点，将原有的型材切割多种加工工艺，集成于机器人专用切割模块组上，模块组包括切割单元、原材料储存区、辊轮架及自动上料机、送进小车和小车轨道、成品工件出料站和存放区等，通过各传输辊道将型材输送到切割站，由切割站对H 型钢、工字钢、槽钢、角钢任意相贯搭接形式，实现相贯口型及开孔的热切割加工，一次性完成型材多种类型的快速切割，可实现型材批量化、自动化加工。主要用于型钢切割下料等工作[1]。

H 型钢切割机采用数控系统，操作者只需输入被切割工件的相关参数；切割系统可自动计算，自动切割，相比H 型钢的传统切割大多采用制作样板、划线、人工放样、手工切割、人工打磨等繁杂工艺。H 型钢切割机的切割效率、切割质量都有大幅度提升。

2 H 型钢切割机的分类

2.1 按照驱动控制轴的形式区分，可分为机器人切割机与多轴联动位移装置切割机

机器人能够一次就位；而位移装置为通过几次XYZ 轴的伺服电机位移联动使割枪达到切割位置。

2.2 按照切割气源的不同，可分为等离子切割机和火焰切割机

等离子切割机需要配置不同功率的等离子电源，具有切割速度快、切割口痕迹美观等特点，主要应用于翼缘板切割。火焰切割机需要根据用户需求配置切割气体、氧气、氮气等，主要应用于腹板及工艺孔的切割。

2.3 按照设备安装方式不同，可分为固定式切割机和便携式切割机

固定式切割机主要应用于固定厂房内，有固定基础，用于大批量管材的自动切割。

便携式切割机主要应用于工程项目施工现场，由临时滚轮、移动杆、轨道压板等装置固定于型钢上并进行移动，一般采用火焰切割，通常只能进行直口及简单的同规格型钢相交样式切割，同时型钢大小也有局限性。

3 H 型钢切割机的选型依据

3.1 根据被切割型材的数量及作业环境选择H 型钢切割机的机型（便携式或固定式）

室外作业，型材数量较小，烟尘小，可考虑选择便携式切割机；车间内作业，型材数量多，有连续性切割需要时考虑选择固定式结构，并采用辊轮式上下料平台进行自动上下料。

3.2 根据被切割管件的口型选择切割装置形式。

如只进行直口切割，机器人与位移装置均可以满足H 型钢切割需要；如果切割的型材尺寸较大且有坡口切割需要，选择机器人切割，因为相对面言，割枪的倾斜位移时间，机器人一次就位较位移装置多轴依次就位有较大的效率优势。

3.3 根据被切割工件材质、厚度选择相贯线切割机的切割气源（等离子或火焰）

目前市面的固定式H 型钢切割机基本都能具备等离子与火焰切割，等离子切割相对于火焰切割效率高的多，但等离子切割枪头直径大，在切断腹板以及H 型钢端头翼板与腹板相交部分（翼板揭盖位置）回转不便，所以通常在此两处位置下使用火焰切割。火焰切割需要预热及清渣，同时在切割模块中进行两种切割会导致流水作业效率降低。目前较为高效的方式是用等离子进行翼板切割，型材行走出切割区后，用手工火焰切割腹板进行切断[2]。便携式H型钢切割机一般使用火焰切割。

3.4 其他原则

初期投资企业能够负担，后续可进行性能升级的现代化改装；保证前期投入及正常运行、保养的经济性；整套设备安全可靠，使用寿命长，操作维护简单；

4 海洋工程H 型钢切割机的主要技术参数（常规参数）

综上所述，海洋工程施工场地选用H 型钢切割机应为具备机器人自动定位功能的固定式切割机，同时具备等离子与火焰切割功能，结合工程材料需求，编制技术参数如下：

（1）型钢切割机设备要求为6 轴及以上机器人式全自动型钢加工设备。

（2）切割工件截面尺寸要求：满足JIS，ASTM，GB，AS 及EN 等标准范围内的型钢截面范围。

（3）适用的型材规格尺寸：H 型钢腹板≥150mm 且≤1000mm，翼缘板≥150mm 且≤500mm；4、切割厚度要求：等离子切割：穿孔切割，垂直方向切割的有效厚度为：45mm；45°方向切割的有效厚度：38mm；火焰切割：垂直方向切割的有效厚度：32mm。

（5）切 割 工 件 长 度（进 料 长 度）范 围：1600mm-12000mm。

（6）切割坡口形式为I 型、V 型0-50°一次成型、K 型。H型钢腹板垂直直线坡口切割可实现V 型坡口。

（7）最小切割孔直径孔径10mm，孔径＞1.2 倍板厚。

（8）精度及切割方式要求:腹板（在翼板揭盖位置）切割精度：0-2mm；切割长度偏差：±2mm；腹板直口端头的垂直度偏差：±1.5mm；坡口切割角度偏差：±2°，坡口直线度和垂直度偏差：±1.5mm；切割枪头重复定位精度：±0.1mm；材料输送后，切割前定位精度：±0.5mm；其他切割精度：±1.5mm；

（9）切割方式：等离子、火焰两种切割方式。

5 H 型钢切割机在切割领域中的应用

H 型钢切割机采用数字化控制，有机器人切割与多轴联动位移切割等不同机型。机器在切割时实现工控电脑编程控制，具有切割各种端面、工艺孔、角度坡口等切割功能。广泛应用于钢结构建筑、桥梁工程，海洋工程等领域[3]。

6 行业装备现状

由于工控系统相对复杂，精度要求高，我国H 型钢自动切割机生产与使用基本都处于起步阶段。

产品生产厂家中，山东凯斯瑞，宁波金凤等厂商具备一定的H 型钢自动切割机自主研发与生产能力，已经能生产最大切割能力1000mm 的机型，但产品可靠性尚待市场验证；日本大东等国外企业的H 型钢自动切割机的产品较为成熟，但存在后续软件升级困难，维修维护费用高昂等问题。大部分型钢生产单位还是采用人工手动方式进行切割下料。人工下料速度较慢，需要经过人工进行划线放样，切割时采用手把割枪，精度及切割质量均不能有效保证。