數(shù)控等離子切割機(jī)速率性能研究

時(shí)間：2014-10-05作者：武漢嘉倍德科技有限公司瀏覽：55

數(shù)控等離子切割機(jī)速率性能研究

    數(shù)控等離子切割機(jī)的速率性能是直接體現(xiàn)等離子高速切割優(yōu)勢(shì)的**參數(shù)，主要包括兩方面內(nèi)容：其一是等離子切割機(jī)床的運(yùn)行速度；其二是等離子切割質(zhì)量性能效率。本文由武漢嘉倍徳科技技術(shù)部編輯整理，詳細(xì)就企業(yè)數(shù)控等離子切割機(jī)使用速率相關(guān)問題及提升予以介紹。

一、數(shù)控等離子切割機(jī)結(jié)構(gòu)類型
    在了解等離子切割速率相關(guān)問題之前，我們需要對(duì)目前**數(shù)控等離子切割機(jī)的幾類基本結(jié)構(gòu)形式有一定的了解，也就是我們常說的數(shù)控等離子切割機(jī)的型號(hào)。此型號(hào)一般為等離子切割機(jī)輸出電流大小，例如40A、60A、100A、200A等（當(dāng)然一些進(jìn)口等離子例如德國(guó)凱爾貝、美國(guó)飛馬特等**的部分機(jī)型并不是以輸出電流大小為型號(hào)），對(duì)于切割電流來說它是較重要的切割工藝參數(shù)，直接決定了切割的厚度和速度，即切割能力。
    不同電流輸出情況下，數(shù)控等離子切割機(jī)的切割性能表現(xiàn)也是不一樣的，包括切割的速度和切割的質(zhì)量表現(xiàn)均受到電源輸出電流大小的影響，具體表現(xiàn)如下：
    1. 切割電流增大，電弧能量增加，切割能力提高，切割速度是隨之增大；
    2. 切割電流增大，電弧直徑增加，電弧變粗使得切口變寬；
    3. 切割電流過大使得噴嘴熱負(fù)荷增大，噴嘴過早地?fù)p傷，切割質(zhì)量自然也下降，甚至無法進(jìn)行正常割。
    所以在切割前要根據(jù)材料的厚度正確選用切割電流和相應(yīng)的噴嘴。

二、數(shù)控等離子切割機(jī)運(yùn)行速度
    在熱切割加工領(lǐng)域，等離子切割在使用成本及加工速度方面具有較為**的優(yōu)勢(shì)，一般火焰切割速度上限大概在700MM/MIN，而等離子切割可達(dá)到3500-6000MM/MIN，但很多用戶在購買數(shù)控等離子切割機(jī)時(shí)，都聽過銷售人員介紹其切割速度明顯**火焰切割，可上述速度參數(shù)僅僅作為一個(gè)參考量來說明等離子切割的優(yōu)勢(shì)，在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中，針對(duì)不同材質(zhì)、不同厚度以及不同等離子電源配置情況下，其機(jī)床運(yùn)行速度并非定值輸出。
    數(shù)控等離子切割機(jī)速度由以下三方面因素決定：
    1. 切割現(xiàn)場(chǎng)輸入電壓的大小
    一般工廠電源電壓為交流380V，但由于各工廠現(xiàn)場(chǎng)的情況不同，一般電壓在365V到410V之間波動(dòng)（當(dāng)然甚至有的地方相差較大），因此輸入電壓也是影響切割速度的一個(gè)因素。
    2. 切割工件的材質(zhì)
    根據(jù)不同的切割材質(zhì)，切割速度也不同，常見的切割材料：碳鋼、不銹鋼切割速度較快、鑄鐵稍慢、其次是鋁、較慢的是銅，因?yàn)殂~和鋁比較難切，切割速度比前兩種要慢得多，而且同等功率的等離子切割銅和鋁材時(shí)切割厚度比不銹鋼、碳鋼要小得多。
    3. 工作氣體與流量
    工作氣體包括切割氣體和輔助氣體，有些設(shè)備還要求起弧氣體，通常要根據(jù)切割材料的種類，厚度和切割方法來選擇合適的工作氣體。切割氣體既要**等離子射流的形成，又要**去除切口中的熔融金屬和氧化物。過大的氣體流量會(huì)帶走更多的電弧熱量，使得射流的長(zhǎng)度變短，導(dǎo)致切割能力下降和電弧不穩(wěn)；過小的氣體流量則使等離子弧失去應(yīng)有的挺直度而使切割的深度變淺，同時(shí)也容易產(chǎn)生掛渣；所以氣體流量一定要與切割電流和速度很好的配合?，F(xiàn)在的等離子弧切割機(jī)大多靠氣體壓力來控制流量，因?yàn)楫?dāng)割炬孔徑一定時(shí)，控制了氣體壓力也就控制了流量。切割一定板厚材料所使用的氣體壓力通常要按照客戶提供的數(shù)據(jù)選擇，若有其它的特殊應(yīng)用時(shí)，氣體壓力需要通過實(shí)際切割試驗(yàn)來確定。較常用的工作氣體有：氬氣、氮?dú)?、氧氣、空氣以及H35、氬-氮混合氣體等。

三、數(shù)控等離子切割機(jī)工藝處理
    工藝設(shè)計(jì)是造成不同操作人員使用數(shù)控等離子切割機(jī)加工質(zhì)量差異的關(guān)鍵，目前國(guó)內(nèi)等離子切割技術(shù)已經(jīng)相對(duì)成熟，尤其是中低端數(shù)控等離子切割機(jī)設(shè)備制造廠家之間已經(jīng)呈現(xiàn)明顯同質(zhì)化趨勢(shì)，如此一來，決定等離子切割質(zhì)量的關(guān)鍵也就變成了操作人員的工藝設(shè)計(jì)處理。為方便用戶理解工藝設(shè)計(jì)對(duì)于數(shù)控等離子切割機(jī)加工質(zhì)量的影響，以下嘉倍徳科技將以拐角等離子切割處理的相關(guān)問題舉例說明。
    針對(duì)數(shù)控切割機(jī)來說，切割方式就是火焰和等離子，無論使用哪種切割方式切割，我們都無法控制切割的割縫大小，同時(shí)也就無法控制切割出來樣品的準(zhǔn)確度。數(shù)控火焰切割機(jī)與數(shù)控等離子切割機(jī)切割時(shí)都存在一個(gè)共同的缺點(diǎn)，就是拐角的地方容易出現(xiàn)模糊“初角”，拐角是切割機(jī)一個(gè)比較難解決的問題。
　　等離子切割**數(shù)控系統(tǒng)對(duì)于切割零件的輪廓速度控制與切割工藝的要求永遠(yuǎn)是一對(duì)矛盾：切割工藝一般要求對(duì)于所切割的零件輪廓速度要一致，但是同時(shí)為了**機(jī)床的切割平穩(wěn)又不得不在各個(gè)拐角處進(jìn)行減速、加速操作，從而會(huì)帶來在拐角處的切割品質(zhì)下降。對(duì)于火焰切割，由于切割速度是非常慢的，所以對(duì)各個(gè)拐角處的切割品質(zhì)影響不大，而對(duì)于等離子弧切割，隨著切割速度越大，各個(gè)拐角處的切割品質(zhì)就越差，尤其薄板切割就較加明顯了，所以對(duì)于數(shù)控系統(tǒng)就提出了較高要求，而嘉倍徳迅鋒系列數(shù)控等離子切割機(jī)在拐角速度上面做的很好，有細(xì)致的拐角速度設(shè)置，即在切割前進(jìn)行拐角處速度預(yù)處理，根據(jù)拐角線段的相交角和系統(tǒng)參數(shù)"離心加速度"以及當(dāng)前設(shè)定的切割速度來綜合計(jì)算拐角處應(yīng)減到的速度，從而盡量保持切割速度。就象開車，在不同大小的轉(zhuǎn)彎處，采取不同的速度，而國(guó)內(nèi)大多數(shù)控系統(tǒng)沒有拐角處速度預(yù)處理功能。
　　目前數(shù)控等離子切割機(jī)設(shè)備控制系統(tǒng)的硬件平臺(tái)都是基于PC的，說的通俗一點(diǎn)就是在家里的電腦里裝上一塊運(yùn)動(dòng)控制卡（類似顯卡），再安裝一套**的切割控制軟件就組成了一臺(tái)所謂的切割**數(shù)控系統(tǒng)了。在切割過程中，數(shù)控系統(tǒng)的控制精度是由運(yùn)動(dòng)控制卡和相應(yīng)的控制軟件來**的。由于熱切割本身的特點(diǎn)，對(duì)于數(shù)控系統(tǒng)的控制精度的要求是很低的，因?yàn)闊o論是火焰切割還是等離子弧切割對(duì)于切割時(shí)的割縫的寬窄是無法**一致的。但由于切割過程中還需要涉及到切割速度這一因素，盡管數(shù)數(shù)控系統(tǒng)在火焰切割中表現(xiàn)都相差不大，針對(duì)等離子切割等高速切割方式，其切割質(zhì)量還是會(huì)有明顯不同。這也是為什么用戶企業(yè)在投入高成本選擇等離子切割后，其零件拐角處毛邊現(xiàn)在仍然存在的主要原因。

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