向帥，張國(guó)梁山東金嶺礦業(yè)機(jī)械制造廠

數(shù)控火焰切割機(jī)于機(jī)械制造中的使用改進(jìn)

向帥，張國(guó)梁
山東金嶺礦業(yè)機(jī)械制造廠

切割鋼板進(jìn)行下料作業(yè)是機(jī)械生產(chǎn)制造過(guò)程中最基本的一環(huán)，材料利用率直接關(guān)系到生產(chǎn)成本。手工氣割切割鋼板得到的割縫邊界存在鋸齒現(xiàn)象，存在較大的加工余量。利用數(shù)控火焰切割機(jī)對(duì)機(jī)械工件進(jìn)行切割下料，割縫邊界平整，還可以提高板材利用率，減少加工時(shí)間，避免加工過(guò)程中人為因素的影響，提升機(jī)械的質(zhì)量與外觀。

數(shù)控火焰切割機(jī)；板材利用率

一、背景

山東金嶺鐵礦機(jī)械廠在新產(chǎn)品的研制開(kāi)發(fā)中，立足采選行業(yè)，注重開(kāi)發(fā)與采礦業(yè)相關(guān)的機(jī)械設(shè)備，其中在井下采礦機(jī)械設(shè)備的研制與開(kāi)發(fā)中積累了豐富的設(shè)計(jì)資料和制造經(jīng)驗(yàn)，鍛煉了大批專業(yè)人才。隨著行業(yè)形勢(shì)的變化，市場(chǎng)需求的下降，礦山機(jī)械制造面臨著更大的挑戰(zhàn)，性價(jià)比的高低決定著機(jī)械設(shè)備的銷售情況。

數(shù)控火焰切割機(jī)數(shù)控切割機(jī)就是用數(shù)字程序驅(qū)動(dòng)機(jī)床運(yùn)動(dòng)，搭載火焰切割系統(tǒng)，使用數(shù)控系統(tǒng)來(lái)控制火焰切割系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)，對(duì)鋼板等金屬材料進(jìn)行切割的機(jī)電一體化切割設(shè)備。利用數(shù)控火焰切割機(jī)對(duì)機(jī)械設(shè)備零部件進(jìn)行下料作業(yè)，相對(duì)于手工火焰切割下料作業(yè)切割質(zhì)量更加穩(wěn)定，熱影響區(qū)小，有效控制切割變形，切口組織更加均勻，切口美觀，提升了機(jī)械設(shè)備外形的美觀程度，同時(shí)還可以減少機(jī)加工工序，降低成產(chǎn)成本，提升材料的利用率，提高我公司產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

二、主要內(nèi)容

數(shù)控火焰切割機(jī)將傳統(tǒng)的火焰切割方式與數(shù)控自動(dòng)化技術(shù)相結(jié)合，利用數(shù)字化信息對(duì)割嘴運(yùn)動(dòng)過(guò)程進(jìn)行控制，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的切割下料作業(yè)。割嘴行進(jìn)穩(wěn)定，切口光滑平整，較大程度的提高了機(jī)械設(shè)備外形的美觀。可以減少不必要的加工工序，提高生產(chǎn)效率。

數(shù)控火焰切割機(jī)主要有切割單元、操控單元、輸氣單元、運(yùn)行軌道及托盤(pán)組成，工作過(guò)程由操控單元控制切割單元按照切割路徑對(duì)鋼材進(jìn)行切割作業(yè)，控制單元可以控制割嘴的行進(jìn)與升降、燃?xì)馀c氧氣的噴出及氣體壓力的大小。

我們采用上海發(fā)思特公司的全自動(dòng)共邊套料軟件對(duì)任意形狀需要切割下料的工件進(jìn)行繪圖、編程、套料、校驗(yàn)和數(shù)控切割，還可以使用共邊等高端切割工藝。自動(dòng)編程套料軟件是專門(mén)為數(shù)控切割機(jī)開(kāi)發(fā)，在計(jì)算機(jī)上使用的畫(huà)圖編程套料軟件，主要有四個(gè)模塊組成，包括：繪圖模塊，套料模塊，編程模塊以及校驗(yàn)?zāi)K。主要功能包括CAD畫(huà)圖、DXF/DWG圖形的優(yōu)化處理、自動(dòng)套料、交互式套料、自動(dòng)編程，以及切割模擬校驗(yàn)和成本計(jì)算。

利用CAD做出需要切割工件的圖形，根據(jù)板材的實(shí)際尺寸設(shè)置切割界面的尺寸，對(duì)需要切割的較大工件通過(guò)旋轉(zhuǎn)、鏡像旋轉(zhuǎn)等手段進(jìn)行排列組合。小工件套料到大工件內(nèi)部的開(kāi)口處或放置于大工件之間的縫隙中，工件的長(zhǎng)直邊界采取共邊切割的方式，以此來(lái)提升鋼板的整體利用率，同時(shí)降低電、氧氣、丙烷氣等輔材的消耗，降低生產(chǎn)成本。

切割路徑

鋼板改良示意圖

隨著生產(chǎn)中數(shù)控火焰切割機(jī)切割下料的不斷推進(jìn)，新的思路不斷被挖掘發(fā)現(xiàn)，并經(jīng)試驗(yàn)后應(yīng)用于生產(chǎn)中。例如圖五所示，圖中鋼板所開(kāi)四個(gè)圓形孔的主要作用為減輕車身重量，圓形孔割下的圓形鋼板無(wú)法得到充分利用成為廢料，后經(jīng)過(guò)改良，將減重孔的形狀改為圖中所示，中間開(kāi)孔鋼板經(jīng)切割后邊緣較光滑無(wú)需加工可以直接應(yīng)用到鏟運(yùn)機(jī)工件的組焊中，大大提高了材料的利用率。

三、實(shí)施情況

我單位利用數(shù)控火焰切割機(jī)于機(jī)械設(shè)備制造自2010年7月中旬開(kāi)始，數(shù)控火焰切割機(jī)在機(jī)械設(shè)備制造中的應(yīng)用設(shè)計(jì)小組根據(jù)鏟運(yùn)機(jī)切割的基本條件和主要的技術(shù)工藝參數(shù)等要求，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，并結(jié)合我公司實(shí)際加工制造能力，經(jīng)過(guò)多處會(huì)審修改，完成方案的分析試驗(yàn)工作，投入生產(chǎn)使用，并不斷完善。經(jīng)過(guò)7年的摸索與不斷改良，目前火焰切割機(jī)已經(jīng)成為本單位機(jī)械設(shè)備制造中不可或缺的設(shè)備，擔(dān)負(fù)著絕大部分的下料切割作業(yè)。經(jīng)過(guò)一年的推廣使用，得到了操作者認(rèn)可。數(shù)控切割在切割質(zhì)量，精度控制方面有較大優(yōu)勢(shì)，通過(guò)今后對(duì)加強(qiáng)割縫寬度及補(bǔ)充、切割工藝路線程序編制、熱變形影響的研究，爭(zhēng)取在利用數(shù)控切割進(jìn)行精密切割方面取得成果，以不切割或少余量獲得高質(zhì)量成品或毛坯。

四、效益分析

該應(yīng)用實(shí)用性強(qiáng)，穩(wěn)定性高，操作簡(jiǎn)單。降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本，提高鏟運(yùn)機(jī)的美觀程度。目前，我國(guó)的鏟運(yùn)機(jī)市場(chǎng)前景十分廣闊，數(shù)控火焰切割機(jī)在鏟運(yùn)機(jī)制造中的應(yīng)用，提高了材料的利用率約8%，電、氧氣、丙烷氣輔材的消耗降低約12%，減少加工時(shí)間約6%，避免加工過(guò)程中人為因素的影響，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量，年降低生產(chǎn)成本約15萬(wàn)元。

五、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)本廠數(shù)控火焰切割機(jī)的改進(jìn)，有效的控制了火焰切割機(jī)下料零件的尺寸精度和表面質(zhì)量，提高了切割機(jī)的穩(wěn)定性和操作簡(jiǎn)易性，大大節(jié)約了企業(yè)材耗成本，該技術(shù)改進(jìn)對(duì)鏟運(yùn)機(jī)制造具有重要的推廣價(jià)值和實(shí)際意義。

[1]黃義東,朱健富.火焰切割機(jī)控制系統(tǒng)的改進(jìn)[J].南方金屬，2001年04期

[2]許賢澤,葉小蒲.小車式火焰切割機(jī)控制系統(tǒng)研制[J].機(jī)電產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與創(chuàng)新，2003年04期