數控切割機

在機械加工過程中，板材切割常用方式有手工切割、半自動切割機切割及數控切割機切割。手工切割靈活方便，但手工切割質量差、尺寸誤差大、材料浪費大、後續加工工作量大，同時勞動條件惡劣，生產效率低。半自動切割機中仿形切割機，切割工件的質量較好，由於其使用切割模具，不適合於單件、小批量和大工件切割。其它類型半自動切割機雖然降低了工人勞動強度，但其功能簡單，只適合一些較規則形狀的零件切割。數控切割相對於手動和半自動切割方式來説，可有效地提高板材切割地效率、切割質量，減輕操作者地勞動強度。在我國的一些中小企業甚至在一些大型企業中使用手工切割和半自動切割方式還較為普遍。我國機械工業鋼材使用量已達到3億噸以上，鋼材的切割量非常大；隨着現代機械工業的發展，對板材切割加工的工作效率和產品質量的要求也同時提高，因而數控切割機的市場潛力還是很大，市場前景比較樂觀。 ^[1] 

一、經過幾十年的發展，數控切割機在切割能源和數控控制系統兩方面取得了長足的發展，切割能源已由單一的火焰能源切割發展為多種能源(火焰、等離子、激光、高壓水射流)切割方式；數控切割機控制系統已由當初的簡單功能、複雜編程和輸入方式、自動化程度不高發展到具有功能完善、智能化、圖形化、網絡化的控制方式； 驅動系統也從步進驅動、模擬伺服驅動到今天的全數字式伺服驅動；

1）數控切割機從切割方式來分有以下幾種：

數控火焰切割機；數控等離子切割機；數控高壓水射流切割機。

2）數控切割機從機械結構形式分為以下幾種：

數控火焰等離子兩用切割機設備；龍門式數控切割機；懸臂式數控切割機；便攜式數控切割機；打印式數控切割機；直條式數控切割機；台式數控切割機；機械人切割機；數控單邊火焰；相貫線數控切割機；等離子切割機。

二、各類型數控切割機的特點及其應用情況

1、從切割方式的比較：

1）數控火焰切割機 ，切割具有大厚度碳鋼切割能力，切割費用較低，但存在切割變形大，切割精度不高，而且切割速度較低，切割預熱時間、穿孔時間長，較難適應全自動化操作的需要。它的應用場合主要限於碳鋼、大厚度板材切割，在中、薄碳鋼板材切割上逐漸會被等離子切割代替。

2）數控等離子切割機，等離子切割具有切割領域寬，可切割所有金屬板材，切割速度快，效率高，切割速度可達10m/min以上。等離子在水下切割能消除 切割時產生的噪聲，粉塵、有害氣體和弧光的污染，有效地改善工作場合的環境。採用精細等離子切割已使切割質量接近激光切割水平。隨着大功率等離子切割技術的成熟，切割厚度已超過150mm，拓寬了數控等離子切割機切割範圍。

3）數控激光切割機，具有切割速度快，精度高等特點，激光切割機價格昂貴，切割費用高，只適合於薄板切割、精度要求高的場合，

4）數控高壓水射流切割機，適用於任何材料的切割（金屬、非金屬、複合材料），切割精度高，不產生熱變形，具環保的切割方式。它的缺點在於切割速度慢、效率低、切割費用高。

2、在機械結構上：

1）龍門式數控切割機即傳統大中型機牀的雙底架橫樑座立式結構，跨距和縱向行走距離大，適合大型板材加工。

2）懸臂式數控切割機也是一種傳統經典的機械結構，單底座與橫樑一端相接，割槍在橫樑上橫向移動，此類設備適合中小型板材加工。

3）便攜式切割機是由半自動小車式切割機發展而來，在小車式切割機上加裝了數控系統和傳動裝置，基本外型與小車式半自動切割機相似，此類機型成本低廉，結構輕巧，特別適合中小型板材加工。

4）台式切割機由雕刻機發展而來，外型頗似在工作台上加裝了一台微型龍門切割機，此類設備在薄板切割領域有很大優勢，被廣泛應用於廣告和汽車鈑金行業。

5）數控相貫線切割機屬於專用切割機，其結構特殊，專用於切割管材和圓柱型材，國內生產廠家不多，需求量也不大。

6）機械人切割機是國外開發的新型切割機，其割槍加裝在一機械臂上，有數控系統操作實現多軸聯動，可加工立體異型工件，實現3D切割，此類設備技術複雜、造價高昂，國內設備主要來源於進口。 ^[1] 

S350系列是新一代高性能矢量變頻器，有如下特點：

1）採用最新高速電機控制專用芯片DSP，確保矢量控制快速響應；

2）硬件電路模塊化設計，確保電路穩定高效運行；

3）外觀設計結合歐洲汽車設計理念，線條流暢，外形美觀；

4）結構採用獨立風道設計，風扇可自由拆卸，散熱性好；

5）無PG矢量控制、有PG矢量控制、轉矩控制、V/F控制均可選擇；

6）強大的輸入輸出多功能可編程端子，調速脈衝輸入，兩路模擬量輸出；

7）獨特的“挖土機”自適應控制特性，對運行期間電機轉矩上限自動限制，有效抑制過流頻繁跳閘；

8）寬電壓輸入，輸出電壓自動穩壓（AVR），瞬間掉電不停機，適應能力更強；

9）內置先進的 PID 算法 ，響應快、適應性強、調試簡單 ； 16段速控制，簡易PLC 實現定時、定速、定向等多功能邏輯控制，多種靈活的控制方式以滿足各種不同複雜工況要求；

10）內置國際標準的 MODBUS RTU ASCII 通訊協議，用户可通過PC/PLC控制上位機等實現變頻器485通訊組網集中控制。 ^[1] 

通常數控切割系統是按照事先編制好的加工程序（常用的繪圖軟件AUTOCAD），自動地對被加工零件進行加工。我們把零件的加工工藝路線、工藝參數、刀具的運動軌跡、位移量、切削參數(主軸轉數、進給量、背吃刀量等)以及輔助功能(換刀、主軸正轉、反轉、切削液開、關等)，按照數控切割系統規定的指令代碼及程序格式編寫成加工程序單，再把這程序單中的內容記錄在控制介質上(如穿孔紙帶、磁帶、磁盤、磁泡存儲器)，然後輸入到數控機牀的數控裝置中，從而指揮機牀加工零件。

這種從零件圖的分析到製成控制介質的全部過程叫數控程序的編制。數控切割設備與普通手用及半自動切割設備在加工零件時的區別在於數控切割設備是按照程序自動加工零件，而普通手用及半自動切割設備是需要由人來操作，我們只要改變控制機牀動作的程序就可以達到加工不同零件的目的。因此，數控切割設備特別適用於加工小批量且形狀複雜要求精度高的零件！

由於數控切割設備要按照程序來加工零件，編程人員編制好程序以後，輸入到數控系統中來指揮機牀工作。程序的輸入是通過控制介質來的。這樣用數控系統來控制完成加工零部件可以由繪圖人員及時修改圖形，使用起來更隨心所欲，工件零部件的精度也較半自動切割設備的精度大大的提高！ ^[2] 

人們都有一個普遍的概念，使用數控設備，可以得到高精度、高效率。並且，在同類設備中，進口的、高檔配置的設備，有更高的精度和更高的生產效率。

然而，數控火焰或等離子切割機，則完全不是這樣。無論數控火焰切割還是等離子切割，由於割口寬度受割嘴等多種因素的影響，無論設備本身的精度有多高，用其切割出的零件的精度，誤差一般都在±0.5mm左右,其誤差高出設備本身好幾個數量級。即或用上百萬的巨資進口的數控切割機，也只能是如此。

這是火焰或等離子的切割工藝方法所決定了的，無論如何都得不到象數控車牀等其他數控設備一樣的高的加工精度。也就是説，這種設備本身的精度是6級還是8級，都是不很重要的。從生產效率來看，切割速度的快慢，以火焰切割為例，完全取決於板材厚度、割嘴型號、氧氣純度、燃氣質量等因素，設備的移動速度應滿足和適應切割工藝的要求。也就是説，切割效率與設備本身並沒有直接的關係。當然，數控切割機仍然體現了相當的高精度和高效率，但這是相對於手工下料切割而言的，與通常所説的機牀加工精度和效率的提高，不是一個概念。從上敍分析可知，無論任何廠家生產的數控切割機，從切割精度和生產效率而言，都不會有多大的區別。即或用小到壹萬多元的小數控與進口數百萬的大數控相比，也仍是如此，其加工零件的精度、粗糙度、生產效率都不會有大的差別。

因此，對這種由於加工工藝的限制，本來只能完成粗加工的設備，也按加工中心等一類精加工設備一樣，花昂貴的代價去追求旨在提高加工精度和效率的所謂高檔配置，是不科學的。並不是將最昂貴的東西向設備上使用，該設備就成為了高檔設備。衡量一種設備是否高檔，評價的依據應該是使用該設備的可靠性和使用效果(其加工零件的精度、粗糙度、生產效率)，而不是在其上所使用的裝備的昂貴性，更不是他的價格。

對此類設備，在滿足切割各項工藝要求的前提下，系統的追求重點應該是：

數控切割機本身就是粗加工，客户在選的時候，要看您的產品對於精度的要求高不高，線切割的精度是最高的，但卻是切割速度最慢的。對於一些客户總是不清楚的切割機與電源的問題，切割機保證的是切割精度，而電源保證的是切割的厚度、傾斜度、有無毛刺和熔渣的問題，所以在選型的時候，你只需要關注你要的精度高不高，有多高？還有就是平時鋼材最大切割的長與寬，這樣您就能選到您所需要的產品了。 ^[2] 

當通電或機器正在運轉時，請不要接觸電器櫃和操作枱內的任何電氣元件。否則會發生觸電。

請不要濕手操作任何開關旋鈕，以防止觸電。

請不要帶電進行查線或更換電氣元件，否則會觸電或受傷。

具備相應技術資格的維修人員，並應嚴格按照電氣維修技術要求才可維修該設備。以防發生意外。

切割機使用的工作原料為易燃性氣體如乙炔、丙烷、液化氣等氣體。因此需定期檢查整個氣路是否密封完好。

切割機的氣源部分應遠離明火，並在其附近放置性能正常的二氧化碳或其他相應的滅火裝置。

操作人員在調火時應對其進行及時控制，以免發生火災。

當切割機運行時應注意前方是否有人或其他物體，以免撞傷。

在每次切割完畢後，應提升割炬到最高處，以免碰到鋼板，撞壞割炬。

機械維修人員在維修保養時應確保機器處於停止工作狀態。並掛上警示牌，以免機器突然運行而發生人為事故。

在機器運行較長時間時，不得用手直接觸摸模塊上的散熱片和其它的發熱器件，以免燙傷。

開機前檢查機器管路是否有漏氣現象，有漏氣現象決不開機。

開機後要檢查工作面和導軌上是否有障礙物，若有障礙物必須排除。

操作人員不能隨意離開工作崗位，非操作人員不得隨意開動機器。

在操作中如遇到緊急情況時，要立刻按下紅色急停開關，防止發生意外。

維修保養數控時要注意有專管員指揮協調。

關機前關閉所有氣閥，並放空氣路中的剩餘氣體。

若發現管路有回火現象，要立即斷電斷氣。對機器的故障現象要有記錄。

如發現故障，應有故障記錄。

在吊裝搬運前需拆掉控制器，並確保其無過大震動而運輸。

該切割機在吊裝時防止衝擊、碰撞。並讓割炬運行到機架的適當位置以保持平衡。

應嚴格按照圖紙要求進行電源連接和氣路佈置，並保證電線和氣路有合適的長度。

若配有等離子電源，則需嚴格按照等離子電源製造商的要求進行電、氣的連接。 ^[3] 

1）數控切割機工控機工作時間長。由於生產的需要，部分用户的工業控制系統需要長時間工作，給工控機操作系統帶來巨大負荷。數控切割機工控機內部温度過高。在長時間高温運行的環境中，計算機各元件長時間處於高温狀態，如不及時冷卻則極易發生老化、硬盤故障。

2）數控切割機的供電電壓波動大、容易停電。 數控切割機導軌要經常擦拭保養。

3）數控切割機在空氣中的可吸入顆粒物多。由於數控切割機在切割時產生大量的金屬粉塵會滲透到設備的各個部位，再加上數控切割機長期大量的切割，金屬粉塵日積月累，也會給設備的運行造成很大的負擔。

4）數控切割機地面震感大。機械製造工廠在生產中，由於拖動、震動等物理性位移動作，會產生極強的噪音，設備工作時帶來的震動會給工控機磁盤、光驅、軟驅帶來強烈的損害。

5）數控切割機環境濕度不適宜。工控機主要是由眾多電子元件的集成電路構成，它的絕緣性能跟環境濕度有着密不可分的關係。濕度太大容易使電路板短路而燒燬；濕度太小則容易產生靜電，也會擊穿部分電子元件。 ^[3] 

1、機械部分維修維護

每週清理一次機器內的粉塵和污物，所有電器櫃應關嚴防塵。

各導軌應經常清理，排除粉塵等雜物，齒條要經常擦拭，加潤滑油，保證潤滑而無雜物。

經常檢查軌道的直線度及機器的垂直度，發現不正常及時維護調試。

2、氣路部分維修維護

（1）氣路系統維護

經常檢查氣路系統，發現漏氣及不能正常使用的零部件應及時處理，保證氣路暢通。應經常擦拭清除氣路的灰塵及雜物，防止氣路過早老化。

（2）減壓閥的維護。調節減壓器，將壓力錶調到需用的壓力，調節過程中應使壓力由小到大，確保減壓器能連續調節。如不能連續調節或氣體從安全閥中泄漏就必須更換新的減壓器。自行折裝氣體減壓器之零部件，將會造成設備損壞，甚至嚴重人身傷害。

（3）割炬割嘴回火防止器的維修

割炬採用專業廠家生產的機用割炬，割炬長期使用，密封面損壞，與割嘴密封不嚴，必須用專用工具修復。割炬也採用專業廠家生產的標準快速割嘴，對於新割嘴，必須經檢查合格方可使用。割嘴污染了需用專用工具清理預熱火焰孔及切割氧通道。

（4）回火防止器是保證安全的重要部件，根據安全部門的要求，回火防止器嚴禁私自拆卸。因此，回火防止器使用久後氣阻，保證不了氣體流量要求時或漏氣，一定請專業人員更換。 ^[3] 

（1）複合化發展。隨着數控機械技術的發展，機械複合技術和複合加工技術逐漸成熟，在每一台機牀上都可以符合多重任務完成各種生產要求。這樣的複合生產將是新一輪的先進生產方式，數控切割行業的技術研究應該更加註重數控複合化發展，研究建造出可以完成多重任務完成各種生產要求的數控切割機。

（2）實現數控切割的全面智能化。過去的人工控制數控切割已經不能滿足數控機械管理的發展需求。未來的控制需要通過計算機對數控切割機的操控，使我們的數控切割向智能化邁進，在整個系統中，智能化也成為數控發展的又一大突破。

（3）現代高精度化。加緊技術研究，提高精密度。對於精密加工技術，加工精度由原來的絲級提升至的數控切割微米級和亞微米級，向納米級別的精度靠攏。因為精度化更加迎合了現代高科技產品的高要求，符合了新的時代發展要求。所以要適應時代新的發展要求必須加快精度研究的步伐。

（4）向柔性化發展。引進柔性自動化技術，對於切割過程中高精度複雜規格的器件，保證規格的高要求，準精度。這樣的柔性技術能夠滿足市場對產品的高要求，改變市場供不應求的現狀。是一項先進的而有時效性的切割技術，它已經成為數控切割機發展的主流趨勢。

（5）結合計算機實現網絡化。網絡的力量在21世紀已經無法阻擋，數控切割網絡化也是歷史之必然。要加緊數控切割機與網絡結合生產研發，結合網絡優勢綜合開發新的切割機項目。這樣的發展一定會促進網絡帶動數控切割技術的新一代變革。

（6）加強企業合作。通過數控切割業內的合作交流，更加有利於技術的進步，同時有利於促進數控切割技術的大幅發展。加大企業聯盟發展程度才能達到交流無阻的狀態，這樣才能更好的促進數控切割機技術的進步。 ^[3]