等離子連續(xù)借邊切割技術與應用

　　中國北車公司齊齊哈爾軌道裝備有限責任公司（161002）王立文李信義邸超等離子切割技術，與激光切割、水射流切割、數控轉塔沖均為柔性的板料制造技術，但等離子切割因其效率高、運行成本低、技術更加成熟，在板材制造行業(yè)應用非常廣泛。作為一種制造技術，在滿足質量要求的前提下，如何提高效率、降低成本，是衡量該技術優(yōu)劣的關鍵。等離子切割常用工藝方法為單件封閉切割，此外還有連續(xù)切割、橋切及共邊切割等方法，較單件封閉切割可以提高效率和材料利用率，但往往由于材料狀態(tài)、編程技巧、設備精度等原因，容易造成廢品和不良品，使用效果不理想。筆者通過多年等離子切割實踐，摸索出連續(xù)借邊切割工藝，并取得了較好的技術經濟效益。

　　1常規(guī)切割工藝中的生產效率與材料成本分析生產效率主要是指單位時間完成的工作量。

　　這里是指完成一個完整切割程序的單位時間。包括上下料時間、對槍時間、切割時的空程時間和等離子切割時間。等離子切割時，由于工作臺面積較大，上下料與切割過程可以同時進行，所以上下料時間可以忽略。

　　對槍與切割行走空程時，等離子行走速度為6000mm/min以上，且行程比較短，可見對槍時間與空程時間對切割效率影響不大，對切割效率起決定作用的是實際切割時間。實際切割時間=切割距離（工件輪廓長度）/切割速度（板厚一定時，切割速度相對固定），因此對切割效率起到作用的是切割行走距離。

　　材料成本主要看材料利用率。影響材料利用率的主要是廢料邊值與零件間距，其中起決定作用的是零件間距。零件間距設定，常規(guī)切割方法是根據材料的材質、板厚與割具上割縫的大小而定，切割時一般設定為10mm左右，已經是最小值了。零件間距過近，則會在切割過程中切傷鄰近工件或由于板料不平零件彈起發(fā)生刮槍現象。

　　經上述分析認為：提高生產效率最直接有效的辦法是減少切割距離；節(jié)約材料成本、提高板材利用率最直接有效的辦法是減少零件間距。

　　2連續(xù)借邊切割工藝借邊切割就是相臨的兩工件之間不留零件間距，共用一個公用邊，這樣在切割時由于沒有了零件間隙距離，節(jié)省了材料，同時也減少了切割長度。綜合以上分析結果，突破傳統的切割模式，采用借邊切割的工藝方法是提高效率與減小切割成本的最佳的選擇。

　　2.1借邊切割的基本模式與適用范圍借邊連續(xù)切割的基本方法如所示。其適用于一個或幾個零件可以共用一個輪廓，并且共用之后的新輪廓，能在排樣優(yōu)化過程中，實現合理排樣。

　　2.2借邊切割工藝控制要點2.2.1變形控制方面等離子切割選擇切割方向與起弧位置來控制變形，其原則如下當加工件質量遠小于母材上剩余板料，應盡量保證切割下來的工件，最后的一條切割邊（收弧點）應最后從母材大板上分離出來。如果過早地與母材分離，則在切割過程中，由于從母材上過早分離下來的那部分材料的質量遠不如母材大板的質量，則熱變形應力會使提前分離下來的那部分材料相對于機床平臺出現一定的位移，這時位移部分材料尚未切割成工件，這樣就很難保證工件的工藝尺寸。

　　當工件質量與母材上剩余板料質量相當時，在切割過程中板料與工件都有可能移動，這時也應該按最后脫離母材的原則來切割，但要采取相應的措施來固定工件，比如增加配重或用其他辦法固定工件。

　　當工件質量遠大于余料質量時，切割后料邊部分會發(fā)生位移，一般不會影響切割工件的尺寸。

　　弈經父流借邊切割時，變形控制是切割能否成功的最大難點。由于切割零件分為兩次或多次切割而成，零件周圍料邊處于半開放狀態(tài)，切割方向與起弧位置的選擇相對正常切割時要復雜得多。

　　2.2.2相鄰零件接縫處的處理借邊切割時，兩個零件公用一個邊，也就相當于公用一個尺寸，這樣一個尺寸發(fā)生變化，另一個尺寸也會隨之變化，尤其在設置割縫補償時，容易使零件出現尺寸偏差。

　　有些零件不能一次起弧切割完成，而是兩次或更多次起弧切割圍成的工件，這樣很可能會在接縫處出現切割缺陷。

　　2.2.3切割程序編程方面由于編程軟件，無法自動處理復雜零件或復雜情況下的公用邊切割。所以在借邊編程編制過程中需要一定量的后續(xù)處理。

　　2.3保證切割質量的必要條件對工作平臺要求工作平臺（托料架）表面平整，掛渣輕微，托料架間隙與間距合理。平面度不大于板材平面度要求（平面度專2rrnn/m2）。

　　對板材平面度要求材料的不平度和內在應力，對借邊切割質量的影響是非常巨大的。板材在切割前一定要經過校平，充分釋放板材內在應力，一般平面度矣2mm/m2.對操作的要求①切割前要認真檢查板料與工作平臺的狀況是否達到工藝要求，檢查切割參數設置是合理；②要及時檢查更換電極和噴嘴，保證切割質量，并保持割縫值在正常范圍；③切割時如工件為長條形，則應保證工件切割后垂直于托架橫梁，以免切割后的工件傾斜，發(fā)生刮槍；④切割時操作人員不準離開操作臺，應注意觀察機床運行狀況，如板料或工件由于材料內應力發(fā)生變形彈起、位移或有其他異常情況時，立即處理，嚴禁開機脫崗。

　　3借邊切割應用實例下蓋板是鐵路貨車用部件，原先來用常規(guī)方法切割，現在采用借邊切割。

　　下蓋板常規(guī)切割工藝方案Q450鋼板規(guī)格為3150mmx3150mmx6mm，單塊有效切割距離為2777mm，設置料邊值為15mm，零件間距20mm.一張板可切割16塊，板材利用率為69%.切割排樣圖如所示，料邊如所示。

　　連續(xù)借邊切割方案下蓋板單塊有效切割距板材利用率從常規(guī)切割法的69%提高到89%.借邊切割套切圖如所示，料邊如所示。采用借邊切割的下蓋板完全符合質量要求，生產效率提高了38%，板材利用率提高了20%.同時也意味著切割輔助材料消耗與損耗大幅度的降低。

　　4結語借邊切割技術可以顯著地提高生產效率和原材料利用率，常規(guī)切割工藝方法，材料利用率很難超過75%，而采用連續(xù)借邊切割工藝一般均可達80%以上，效益顯著。在板材切割領域應用前景廣闊。