數(shù)控切割-數(shù)控切割技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)

數(shù)控切割是指數(shù)控火焰、等離子、激光和水射流等切割機(jī)，根據(jù)數(shù)控切割套料軟件提供的優(yōu)化套料切割程序進(jìn)行全時(shí)、自動(dòng)、高效、高質(zhì)量、高利用率的數(shù)控切割。數(shù)控切割代表了現(xiàn)代高科技的生產(chǎn)方式，是先進(jìn)的優(yōu)化套料計(jì)算技術(shù)與計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)和切割機(jī)械相結(jié)合的產(chǎn)物。

數(shù)控切割技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)

　　優(yōu)點(diǎn)：數(shù)控套料軟件通過計(jì)算機(jī)繪圖、零件優(yōu)化套料和數(shù)控編程，有效提高了鋼材利用率，提高了切割生產(chǎn)準(zhǔn)備的工作效率。數(shù)控切割機(jī)則通過數(shù)控系統(tǒng)即控制器提供的切割技術(shù)、切割工藝和自動(dòng)控制技術(shù)，有效控制和提高切割質(zhì)量和切割效率。

　　缺點(diǎn)：數(shù)控切割由于切割效率更高，套料編程更加復(fù)雜，如果沒有使用或是沒有使用好優(yōu)化套料編程軟件，鋼材浪費(fèi)就會(huì)更加嚴(yán)重，導(dǎo)致切得越快，切得越多，浪費(fèi)越多。數(shù)控系統(tǒng)即控制器，是數(shù)控切割機(jī)的心臟，如果沒有使用好數(shù)控系統(tǒng)，或是數(shù)控系統(tǒng)不具備應(yīng)有的切割工藝和切割經(jīng)驗(yàn)，導(dǎo)致切割質(zhì)量問題，從而降低切割效率，造成鋼材的浪費(fèi)，也就喪失了數(shù)控切割的自動(dòng)化，高效率，高質(zhì)量和高利用率的先進(jìn)性。

數(shù)控切割行業(yè)三大技術(shù)問題及解決途徑

　　切割下料作為機(jī)械加工的diyi道工序，在數(shù)控系統(tǒng)實(shí)際操作過程需要注意的問題有很多，而從一般切割升級到數(shù)控切割，不僅對機(jī)械的加工精度有較高要求，同時(shí)也需要有相當(dāng)?shù)臄?shù)控自動(dòng)化技術(shù)作為鋪墊。

　　目前數(shù)控切割行業(yè)伴隨鋼材產(chǎn)量和消費(fèi)量的迅速增長，鋼材數(shù)控切割設(shè)備正在我國迅速普及，從而導(dǎo)致對數(shù)控切割人才和數(shù)控切割技術(shù)需求的迅速增長，突顯出數(shù)控切割人才的嚴(yán)重短缺和教育培訓(xùn)的嚴(yán)重滯后。

　　因此，在切割行業(yè)，特別是數(shù)控切割領(lǐng)域，嚴(yán)重缺乏數(shù)控切割的技術(shù)工人，很難找到精通數(shù)控切割的技術(shù)專家和鋼材優(yōu)化套排專家，從而導(dǎo)致切割效率低，切割質(zhì)量差，造成鋼材的嚴(yán)重浪費(fèi)。綜合來看，目前數(shù)控切割行業(yè)所面臨的三大問題主要包括：

　　1、數(shù)控坡口切割技術(shù)

　　切割是焊接的前道工序，切割為焊接服務(wù)。坡口切割就是打好焊接需要的坡口，做好焊接準(zhǔn)備，使產(chǎn)品能夠焊透、焊牢。

　　目前我國切割焊接企業(yè)一般都是使用數(shù)控系統(tǒng)加上刨邊機(jī)、坡口數(shù)控系統(tǒng)器人、小車數(shù)控系統(tǒng)，或是手工加工等方式，經(jīng)過二次甚至三次加工，才能完成焊接坡口，坡口焊接余量就需要放得很大，因此，坡口切割不僅切割生產(chǎn)效率低，而且鋼材浪費(fèi)嚴(yán)重。

　　數(shù)控坡口切割技術(shù)就是通過數(shù)控坡口編程套料軟件在計(jì)算機(jī)上預(yù)先完成零件的坡口設(shè)置和帶坡口零件的套料和編程，生成帶坡口切割命令的NC切割套料文件，然后在數(shù)控坡口數(shù)控系統(tǒng)上一次完成整板零件的坡口及套料切割，從而有效節(jié)省鋼材，有效提高坡口切割的質(zhì)量和效率。

　　2、數(shù)控切割技術(shù)

　　數(shù)控切割是鋼材大批量、高效率、高質(zhì)量的切割生產(chǎn)方式，數(shù)控切割的核心是數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)即控制器。

　　目前我國切割焊接企業(yè)在使用數(shù)控系統(tǒng)切割鋼板過程中存在許多質(zhì)量問題，諸如：零件引割點(diǎn)過燒、零件拐角過燒、切割面傾斜、以及切割圓形零件時(shí)圓變形或不能閉合等，直接導(dǎo)致鋼材的嚴(yán)重浪費(fèi)和切割生產(chǎn)效率低下。

　　數(shù)控切割技術(shù)就是指數(shù)控系統(tǒng)的切割控制軟件中提供先進(jìn)的切割工藝和豐富的切割經(jīng)驗(yàn)，使數(shù)控系統(tǒng)操作工人通過熟練使用控制系統(tǒng)，達(dá)到高質(zhì)量，高效率的數(shù)控切割。

　　3、優(yōu)化套料技術(shù)

　　數(shù)控切割由于切割效率高，編程套料更加復(fù)雜，如果使用不當(dāng)，就會(huì)造成鋼材切割越多，切割越快，浪費(fèi)越多。

　　目前我國切割焊接企業(yè)在使用數(shù)控系統(tǒng)切割時(shí)，普遍使用簡單的NC轉(zhuǎn)換軟件，把CAD/DXF零件圖轉(zhuǎn)換為NC切割文件，然后在數(shù)控系統(tǒng)控制器上進(jìn)行人工排料，在鋼板上進(jìn)行局部切割，不能做到整板優(yōu)化套料切割，從而產(chǎn)生大量邊角余料，造成鋼材的嚴(yán)重浪費(fèi)。同時(shí)，由于在數(shù)控系統(tǒng)控制器上進(jìn)行編程排料，造成數(shù)控系統(tǒng)大部分的時(shí)間處于等待編程的閑置狀態(tài)。

　　優(yōu)化套料技術(shù)就是使用優(yōu)化套料軟件在計(jì)算機(jī)上預(yù)先進(jìn)行畫圖、套料、編程，生成整板的零件套料圖和NC切割程序，然后在數(shù)控系統(tǒng)上進(jìn)行整板連續(xù)切割。優(yōu)化套料技術(shù)和優(yōu)化套料軟件是實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)大批量、高效率、高質(zhì)量切割生產(chǎn)的基礎(chǔ)和前提條件。

數(shù)控火焰切割

　　1、數(shù)控火焰切割的特性

　　火焰切割是利用氧乙炔火焰把鋼板割縫加熱到熔融的狀態(tài)，然后利用高壓氧氣吹透鋼板的一種熱切割方法。對三種主要熱切割方法(火焰、等離子、激光)比較而言，火焰切割所用的能量密度Z低，其切割熱影響區(qū)Z大，精度Z差，切割能力Z低，但是可切割鋼材的Z大厚度Z大。另外，其切割設(shè)備成本很低，所以在應(yīng)用領(lǐng)域仍將占領(lǐng)一席之地。

　　隨著科技的進(jìn)步，數(shù)控技術(shù)逐步應(yīng)用到切割領(lǐng)域。1961年，世界首臺數(shù)控火焰切割機(jī)由英國氧氣公司研制成功。從此，數(shù)控火焰切割逐步取代手工及半自動(dòng)火焰切割，在機(jī)械、造船、軍工、石油化工、冶金礦業(yè)、能源以及航天航空等領(lǐng)域的厚板鋼材切割中到了廣泛的應(yīng)用。

　　另一方面，隨著對切割過程影響因素的試驗(yàn)研究，大幅度提高了切割速度，開發(fā)出各種快速割嘴和切割方法，如高壓擴(kuò)散型快速割嘴、高壓細(xì)氧射流割嘴、雙重氧簾割嘴以及多割嘴組合高速切割法等。從20世紀(jì)70年代起，基礎(chǔ)研究越來越少，目前該方法的實(shí)用切割速度仍處于1m/min以內(nèi)，發(fā)展空間有限。

　　2、國內(nèi)數(shù)控火焰切割的研究現(xiàn)狀

　　我國的數(shù)控火焰切割技術(shù)起步于20世紀(jì)80年代中期，其目的在于提高加工效率。當(dāng)時(shí)核心技術(shù)及關(guān)鍵部件均需從國外引進(jìn)，然后配套使用自行研制的機(jī)架進(jìn)行銷售，主要應(yīng)用在船舶領(lǐng)域。

　　隨著時(shí)間的流逝，這批當(dāng)時(shí)從國外引進(jìn)的設(shè)備的電器系統(tǒng)和控制系統(tǒng)逐步老化，已經(jīng)到了需要更新?lián)Q代的時(shí)候。近些年來，一些科研院所及高校通過引進(jìn)、吸收和消化國外數(shù)控切割技術(shù)，自主研發(fā)出了一些符合中國國情的數(shù)控火焰切割機(jī)及配套裝置，取得了較大的進(jìn)步。

數(shù)控等離子切割

　　1、數(shù)控等離子切割的特性

　　等離子弧切割是利用高溫等離子電弧的熱量使切口處金屬快速熔斷，并利用高速等離子的動(dòng)量排除熔融金屬形成切口的一種熱加工方法。與火焰切割相比Z大的區(qū)別是火焰切割過程中伴隨著發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，而等離子切割不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因而等離子切割速度快、不受材料種類限制。

　　數(shù)控等離子切割技術(shù)是集數(shù)控技術(shù)、等離子切割技術(shù)、逆變電源于一體的高新技術(shù)，該技術(shù)在改善加工精度、節(jié)約材料、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率等方面顯示出巨大的優(yōu)勢，受到了國內(nèi)外廣泛的關(guān)注。

　　2、數(shù)控等離子切割技術(shù)的應(yīng)用

　　我國的數(shù)控等離子切割技術(shù)起步于20世紀(jì)80年代，較國外相差近30年，發(fā)展速度也較為緩慢。但近年來，國內(nèi)一些高校、科研單位、制造廠商對數(shù)控等離子切割技術(shù)進(jìn)行了研究，并逐步開發(fā)生產(chǎn)了各種規(guī)格的數(shù)控等離子切割設(shè)備，縮短與國外先進(jìn)技術(shù)的差距。我國的數(shù)控等離子切割機(jī)的市場需求量每年在300~400臺。目前國內(nèi)數(shù)控等離子切割機(jī)生產(chǎn)利用自身的優(yōu)勢，在技術(shù)上發(fā)展也很快，產(chǎn)品滿足了不同用戶的需求。

　　國外數(shù)控等離子切割機(jī)生產(chǎn)廠家主要集中在德國、日本、美國。其中德國ESAB公司的精細(xì)等離子切割機(jī)的切割精度已經(jīng)達(dá)到激光切割的下限，而成本僅為激光切割的1/3。國外已有廠家在龍門式切割機(jī)上面安裝一個(gè)專門的切割機(jī)械手，該系統(tǒng)可以在空間切割出各種軌跡。除此之外，水下等離子切割設(shè)備和精細(xì)等離子切割設(shè)備在國外應(yīng)用廣泛?？偟膩砜?，智能化的精密等離子切割將成為今后的發(fā)展方向。

數(shù)控激光切割

　　1、數(shù)控激光切割的特性

　　激光切割是利用高功率激光束照射工件，使被照射的材料迅速熔化、氣化、燒蝕或達(dá)到燃點(diǎn)，同時(shí)用高速氣流吹除熔融物質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)切割工件的一種熱切割方法。與其他熱切割方法相比，具有切割范圍廣、切割速度高、切割質(zhì)量好、可實(shí)現(xiàn)多工位切割、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化切割、噪聲和振動(dòng)小以及對環(huán)境無污染的特點(diǎn)。

　　但是由于激光器功率和設(shè)備體積的限制，切割材料的厚度和速度也受到限制。另外，在應(yīng)用中，對激光吸收率低、熱膨脹率大、表面經(jīng)過特別拋光的材料均不宜于采用激光切割。由于切割用的激光器體積大、光路系統(tǒng)精密，所以激光切割均采用數(shù)控切割裝置進(jìn)行。

　　2、數(shù)控激光切割的研究及應(yīng)用

　　我國首臺CO₂激光切割設(shè)備問世于20世紀(jì)70年代，發(fā)展至今，已有數(shù)百臺工業(yè)用激光切割設(shè)備在汽車、船舶、電子、石油工業(yè)等領(lǐng)域應(yīng)用，并且主要用于板材的切割。與德國、日本、美國等發(fā)達(dá)國家相比，我國的激光切割設(shè)備自動(dòng)化程度和激光器的發(fā)射功率還較低;另外，發(fā)達(dá)國家開發(fā)了數(shù)千臺五軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控激光切割設(shè)備，用于各種管材和型材的切割，尤其在汽車領(lǐng)域應(yīng)用Z為廣泛，而我們在這個(gè)領(lǐng)域剛剛起步。

　　我國的數(shù)控激光切割機(jī)床及配套設(shè)施的生產(chǎn)主要集中在滬蘇長三角地區(qū)、濟(jì)沈北方地區(qū)及漢深中南地區(qū)。這些制造商通過引進(jìn)、消化和吸收國外同行先進(jìn)技術(shù)，開發(fā)出具有市場競爭力的產(chǎn)品。目前，世界上Zlingxian的激光切割設(shè)備是大功率三維五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控激光切割機(jī)，瑞士百超、日本NTC、三菱、山崎馬扎克、意大利普瑞瑪和德國通快等世界lingxian的激光加工機(jī)床制造商掌握此項(xiàng)技術(shù)。

　　數(shù)控激光切割技術(shù)在汽車制造和航天航空領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。目前，世界的汽車制造商都普遍采用三維激光切割代替?zhèn)鹘y(tǒng)的沖裁工藝，這樣可以減少模具的費(fèi)用，縮短制造周期，我國僅有少數(shù)中外合資汽車制造商引進(jìn)此類設(shè)備進(jìn)行沖壓件的修邊和車身的沖裁。除此之外，裝甲車成形底盤、發(fā)射艙體、航天航空發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轂等也利用三維數(shù)控激光切割進(jìn)行加工。

數(shù)控高壓水射流切割

　　1、數(shù)控高壓水射流切割的特性

　　水射流切割是利用壓力數(shù)十至數(shù)百兆帕的高壓水通過特殊設(shè)計(jì)的噴嘴高速噴出，利用高速水射流的動(dòng)能的沖擊作用來分割材料的一種加工方法。由于所用的壓力高，也稱作超高壓水射流切割。高壓水射流切割技術(shù)是一種新興的柔性切割技術(shù)，起源于加拿大。

　　這種切割方式的Z大特點(diǎn)是非熱源的高能量射流束加工，可切割幾乎所有的金屬和非金屬材料。與火焰、等離子和激光切割相比，具有無塵、無味、無火花、無氣體、無熱影響區(qū)和無熱變形等優(yōu)點(diǎn)，不改變被切割材料的材質(zhì)和性能，切口質(zhì)量高，切口寬度小，可以在材料任意處開始和終止，可切割三維曲形工件，可實(shí)現(xiàn)在嚴(yán)禁明火作業(yè)區(qū)域的安全切割。

　　水射流切割與激光切割相比，在薄板的切割中激光切割的切割速度更勝一籌，但當(dāng)材料厚度超過16mm時(shí)，由于成本的大大提高，激光切割無法與高壓水射流相比。在倡導(dǎo)綠色環(huán)保的21世紀(jì)，開發(fā)和推廣高壓水射流切割技術(shù)將具有重要的環(huán)保意義。

　　2、數(shù)控高壓水射流切割的生產(chǎn)應(yīng)用

　　我國的水射流切割技術(shù)起步于20世紀(jì)90年代。1998年南京大地水射流切割有限公司將自行研制的機(jī)型在第五屆中國國際機(jī)床展覽會(huì)上亮相，標(biāo)志著我國成為第五個(gè)能生產(chǎn)水射流切割機(jī)的國家。

　　目前，國產(chǎn)的超高壓水切割機(jī)壓力達(dá)到400MPa，切割厚度可達(dá)30-100mm以上，水射流速度高達(dá)800~1000m/s，數(shù)控平臺多采用滾珠絲桿和滾動(dòng)直線導(dǎo)軌的精密傳動(dòng)技術(shù)，控制精度都在+0.02mm以內(nèi)。

　　目前，數(shù)控超高壓水射流切割技術(shù)廣泛地應(yīng)用到航空制造、汽車制造、玻璃深加工、混泥土、石材及陶瓷的加工等工業(yè)領(lǐng)域。該技術(shù)可用來切割飛機(jī)機(jī)身、機(jī)尾、機(jī)翼節(jié)、渦輪葉片、配電板、厚度高達(dá)203mm(8in)的鈑金零件和要求切割面光滑平整且無分層的橡膠和塑料零部件。

　　汽車內(nèi)裝飾品形狀較為復(fù)雜，且這類產(chǎn)品主要是由PVC、PET等制造，因而不能用熱切割方式進(jìn)行加工，南京大地水射流切割有限公司引進(jìn)日本DCM空間水切割系統(tǒng)已經(jīng)廣泛地用于此類產(chǎn)品的加工。“水刀”作為陶瓷石材行業(yè)的主要加工機(jī)械應(yīng)用十分廣泛，其顯著特點(diǎn)是包攬?zhí)沾墒牡娜壳€切割。常見案例有：大型陶藝壁畫、大堂地面拼花、陶藝屏風(fēng)、櫥衛(wèi)異形臺面及石藝家具等。