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          主營:數控切割機,龍門式數控切割機,懸臂式數控切割機,便攜式數控切割機,臺式數控切割機
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          數控切割機的熱切割源技術現狀
          作者:admin  來源:本站  發表時間:2011/10/19 8:05:43  點擊:5148

            在切割過程中伴有熱量釋放的切割方法統稱為熱切割,數控切割機  現代制造業用到的熱切割方法主要有:(氧—燃氣)火焰切割、等離子弧切割和激光切割,而與之相配的自動化執行機構通常分為數控切割機和切割機器人兩大類。

             世界上第一臺數控切割機放生至今已走過了40多年的歷史,在全球科技人員持續不懈地努力開發下,數控切割的技術、工藝、配套軟件等各方面已取得了豐碩的成果,并向市場提供了門類齊全的用于板材切割、型材切割、管子相貫線切割、3D曲面切割的數控切割設備。

            自20世紀80、90年代起,借助計算機、微電子、網絡和光、機、電一體化技術水平的迅速提高,工業機器人技術及其應用獲得了前所未有的進展,工業機器人技術及其應用獲得了前所未有的進展,工業化國家把發展機器人技術提升到未來工業自動化象征的高度來看待。(焊接)切割機器人歷來在工業機器人應用領域中占據著相當重要的位置,隨著全球制造業的復蘇及新一輪的迅猛發展,焊接、切割的工作總量、復雜程度和技術要求都在不斷提高,而機器人切割設備的成功應用也向世人充分展示了其在解決技術勞動力不足、提高生產率、改進產品質量和降低生產成本方面的顯著作用,日益成為汽車、航空航天、造船、海洋平臺、鋼結構等行業在型材切割、三維曲面切割、柔性切割等方面保持產品競爭能力的一支不可缺少的關鍵力量。

          1熱切割源技術現狀

          1.1火焰切割

              (氧乙炔)火焰切割作為最古老的熱切割方法,數控切割機 從其誕生之日算起,已經歷了整整一個世紀。迄今為止,它仍是機械制造中一種不可缺少的熱切割加工手段,并在切割中、大厚度鋼板、切割多種形狀的焊接坡口和多割炬大批量切割直條鋼板等應用場合還有一定的優越性,因此,火焰切割在今后相當長的時期內,將作為其他先進熱切割的補充,繼續發揮其作用。

              近年來,我國(自動化)火焰切割所取得的明顯進步表現為:在切割用氧氣方面,積極提倡使用具有顯著技術和經濟價值的高純度液態氧;而在切割用燃氣的選用上,則大力推廣用經濟、安全、切口質量好、環保無污染的液化石油氣等新型工業燃氣來替代乙炔。目前看來,這兩項工作收效顯著,發展勢頭良好。

          1.2等離子弧切割

              人類利用等離子弧切割金屬材料已有近50年的歷史,其良好的適用性和經濟性已在長期的生產實踐中得到了驗證。所以,目前和今后一段時期內,在l~38mm厚的碳鋼以及有色金屬的切割中,等離子弧切割仍然將占據主導地位,并且有廣闊發展空間。

              為了充分體現自動化等離子弧切割優質、高效、低成本的優勢,制造商開發了各種規格型號的機載式等離子弧切割系統,并始終堅持將當代最新的技術、工藝和使用功能及時移植到產品的設計開發過程中去,以適應不斷發展變化的自動化切割的需求,具體舉例如下:

              a.采用100%的高負載持續率等離子電源,以滿足自動切割高負荷連續工作的要求。長壽命氧氣等離子弧、水射流等離子弧、大電流干式氧氣等離子弧和精細等離子弧等新型等離子切割技術的應用,增大切割能力,改善切割質量,降低切割成本。

              b.設置獨立的遠程高頻發生器箱(RHF)或固態引弧控制箱,既減小了等離子電源所產生高頻干擾的影響,又能使機載割炬在遠離等離子電源超過60m的地方仍可以穩定的工作,這為實現長距離移動的多工位自動化等離子切割創造了條件。

              c.數字式的電流/弧壓控制箱,切割電流、弧壓動態實時顯示;數字化氣體控制箱,配有LED工作狀態顯示,并能直接顯示系統的出錯代碼,為排除故障提供了參考。新型數字化控制單元拋棄了傳統的旋鈕式操作及指針式表具顯示的控制面板,采用觸摸鍵數字化設定和 LED顯示,觀察更直觀、調整更方便、性能更可靠,已成為發展的主流。

              d.有機器人和數控切割2種類型的機用割炬供選擇;配置割炬初始高度設定和割炬切割高度自動控制裝置,以適應全自動切割的需要,并保證得到良好的切割斷面質量。

              e.等離子系統采用微處理機控制,保證了各項加工參數的精確,以獲得穩定的切割質量和較長的消耗件使用壽命,F在,可根據待加工工件的材料和厚度自動調整切割電流和弧壓,選擇氣體的種類和流量,顯示所需的割炬消耗件品種,甚至監控電源情況。冷卻水溫度和其他重要參數的全自動操作系統。

          1.3激光切割

              工業切割常用的激光源主要有2種,即CO2氣體激光和Nd:YAG固體激光。這2種激光的波長是不同的,前者為10.6μm,后者是1.06μm。短波長的Nd:YAG激光最突出的優勢是激光束可以通過光纖維傳輸,加工柔性好,能方便地用作(機器人)三維切割;而CO2激光是靠光學反射鏡傳送的,盡管它也能用于三維切割,但實現起來比較麻煩,因而它更多地被用在(數控)二維平面切割中。

          激光切割能量密度高,加工過程中輸入工件的熱量小,因而熱影響區和熱變形;切割所形成的割縫窄,能顯著提高零件尺寸精度和材料利用率;切口光潔、邊緣垂直;另外,激光切割產生的噪聲和粉塵小,對環境的污染少。激光切割的上述特點使其一直都是高精度、高效率切割薄板的首選工具。

          自動化激光切割技術自成功地用于工業生產以來,人們對激光發生器的效率、切割技師、運行的可靠性、使用和維護成本等多項指標提出了越來越高的要求。經過制造商長期不斷地改進和完善,目前在增大激光發生器的功率、改善激光束的品質以及提高其耐用性和經濟性方面,已經取得了巨大成就,具體表現為:a.激光發生器模式不斷地改進和提高;b.計算機控制、數字化和網絡技術被用于激光發生器已成為一種趨勢;c.激光切割中、厚板材的技術日見精良;d.各種新的激光切割工藝不斷涌現;e.激光切割的作業成本(元/kW)下降。這一系列成果的取得,使激光切割在技術進步和綜合經濟效益方面較傳統熱切割方法的優勢逐漸顯現出來,從而更加堅定了各界人士對其未來美好前景的信心。

          2  自動化熱切割技術發展動態

          2.1  數控切割

          數控切割指應用計算機數字程序控制(Computer Numberical program Control)的全自動化切割方法,簡稱CNC切割。人們借助計算機輔助設計程序,把所要切割零件的形狀、尺寸、切割順序及切割過程中的各項輔助功能按一定的語言程序規則進行編程,然后輸入數控切割機的控制系統,經運算后發出運動控制及切割輔助功能指令,再由伺服驅動系統和切割執行機構協調動作,最終完成所需零件的切割。

          數控切割的主要優點在于:a.功能齊全,實現了切割全過程的自動化控制;b.無需劃線即可完成切割,同時可配置多個割炬同時工作,生產效率高;c.采用排版套料切割程序,提高了鋼板利用率;d.能合理選定切割路徑,減小切割熱變形,加工精度高,切割質量好,減少了后續打磨和裝焊工時;e.切割信息可儲存到計算機、軟盤或U盤之中,易于準備、修改和保存,并可省去制作劃線樣板的材料、人工工時及堆放場地。

          2.1.l數控等離子、火焰切割機

              我國數控切割技術的開發工作開始于20世紀80年代初,起步是數控火焰切割機。到了20世紀90年代,在數控火焰切割技術趨于成熟并獲得廣泛應用的基礎上,又通過嫁接引入國際上先進的等離子切割系統,采取引進和自主開發相結合的方法,開展了數控等離子切割機的研制。歷經20多年,終于取得了可喜的成就,目前國產數控等離子、火焰切割機門類和規格已相當齊全,其中部分產品在技術性能指標和功能上均已接近或達到國際水平,產業化進展順利,并已具備一定的經營規模。

              伴隨著數控等離子、火焰切割技術的成熟,其在國內造船、壓力容器、工程機械、電站設備、橋梁和鋼結構等行業得到了廣泛應用,徹底改變了以往手工和半自動切割的低效率狀況,從根本上緩解了我國機械制造業飛速發展所帶來的鋼板和其他金屬板材切割量急劇增大的巨大壓力,為今后在整個制造業擴大應用數控等離子、火焰切割機,以應對未來新的挑戰打下了基礎。

          2.1.2數控激光切割機

              將激光束作為切割介質用在數控切割機上就組成了數控激光切割機。按照割炬(激光束)與工作臺相對移動的方式,數控激光切割機可分為光束固定、光束移動(飛行光路)和混合式(割炬沿y軸方向移動,而工作臺在x軸方向移動)3種類型。

              采用飛行光路的切割機,數控切割機 在切割過程中,只有割炬沿x、y方向移動,工作臺位置固定。這類切割機加工的板材尺度大、質量大;設備占地面積小,加工工件無需夾緊,上、下料方便;機器加速性能佳,定位精度高。所以倍受市場推崇,并且成為近來發展的主流。同時,為了最大限度地使移動的激光束在工作臺的不同位置能保持恒定不變的光斑直徑及光束特性,保證切割質量免受光束飛行帶來的影響,制造商對光束傳輸系統采取了一些特殊設計,如:切割頭增加一個可控制聚焦鏡獨立移動的F軸、添加由CNC控制的補償光路系統、鉸接活動臂固定光程飛行光束傳輸系統,以及采用可受控改變聚焦曲率的光學鏡等措施。

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