國產數控等離子切割機應用技術綜述
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隨著國內經濟形勢的蓬勃發(fā)展以及以焊代鑄趨勢的加速,數控等離子切割機的加工優(yōu)勢正在逐漸為人們所認識。數控等離子切割機不僅使板材利用率大幅度提高,產品質量得到改進,而且改善了工人的勞動環(huán)境,勞動效率進一步提高。目前,我國金屬加工行業(yè)使用的數控切割機是以火焰和普通等離子切割機為主,但純火焰切割,已不能適應現代生產的需要,而目前市場需求的數控切割機多為數控等離子切割機,該類切割機可滿足不同材料、不同厚度的金屬板材的下料以及金屬零件的加工的需要,因此需求量將會越來越大,但與國外的差距仍極為明顯,主要表現為:發(fā)達國家金屬加工行業(yè)90%為數控等離子切割機下料,僅10%為手工下料;而我國數控切割機下料僅占下料總量的10%,其中等離子切割下料所占比例更小。究其原因,較高的設備成本、復雜和維護和操作制約了數控等離子切割機在我國的進一步普及。因此國內數控等離子切割機生產廠家引進了國外控制系統(tǒng)技術,經過二次開發(fā)后運用到了切割領域中,設計出了適合我國國情的數控等離子切割機。某些廠家開發(fā)生產的專用數控切割設備,在技術上已經達到或超過了國外同類產品。 據不完全統(tǒng)計,數控切割機每年市場需求量約在4-5萬臺之間,產品主要以數控等離子切割機為主。相較而言,仿形切割機每年銷售幾千臺,半自動切割機每年銷售達上萬臺。由此可見,我國數控切割市場,尤其是數控等離子切割機市場的發(fā)展?jié)摿κ蔷薮蟮摹?
目前下游用戶板材下料中應用最為普遍的是火焰切割和等離子切割,所用的設備包括手工下料、仿形機下料、半自動切割機下料及數控切割機下料等。與其他切割方式比較而言,手工下料隨意性大、靈活方便,并且不需要專用配套下料設備。但手工切割下料的缺點也是顯而易見的,其割縫質量差、尺寸誤差大、材料浪費大、后道加工工序的工作量大,同時勞動條件惡劣。用仿形機下料,雖可大大提高下料工件的質量,但必須預先加工與工件相適應的靠模,不適于單件、小批量和大工件下料。半自動切割機雖然降低了工人勞動強度,但其功能簡單,只適合一種形狀的切割。上述3種切割方式,相對于數控切割來說由于設備成本較低、操作簡單,所以在我國的中小企業(yè)甚至在一些大型企業(yè)中仍在廣泛使用。 為便于更多用戶能深入全面了解數控等離子切割機的相關加工優(yōu)勢,以下從相關方面予以綜合說明。 一、數控等離子切割機種類介紹 1. 普通等離子弧切割。根據所使用的主要工作氣體,主要分為氬等離子弧切割、氧等離子弧切割。氧等離子弧切割和空氣等離子弧切割等幾類。切割電流一般在100 A以下,切割厚度小于 30 mm。 2.再約束等離子弧切割。根據等離子弧的再約束方式,主要分為水再壓縮等離子弧切割、磁場再約束等離子弧切割等。由于等離子弧受到再次壓縮,其電流密度、切割弧的能量進一步集中,從而提高了切割速度和加工質量。 3.精細等離子弧切割。等離子弧電流密度很高,通常是普通等離子弧電流密度的數倍,由于引進了諸如旋轉磁場等技術,其電弧的穩(wěn)定性也得以提高,因此,其切割精度相當高。國外的精細等離子切割表面質量已達激光切割的下限,而其成本只有激光切割的三分之一。 二、數控等離子切割機電源 原先在我國應用較多的高漏抗變壓器加二次側整流式的切割機電源已逐漸被逆變式等離子切割電源所代替,其原理如圖1所示。國產等離子電源大多用于手工切割和配在小車切割機上,近年來由于性能有所改善,因此也逐步配用于數控切割機,但仍需進一步提高。 三、數控等離子切割機技術現狀與發(fā)展 計算機技術的飛速發(fā)展推動了數控技術的更新換代,而這也日益完善了數控等離子切割的高精、高速、高效功能。代表世界先進水平的歐洲、美國、日本的數控系統(tǒng)生產商利用工控機豐富的軟硬件資源開發(fā)的新一代數控系統(tǒng)具有開放式體系結構,即數控系統(tǒng)的開發(fā)可以在統(tǒng)一的運行平臺上,面向最終用戶,通過改變、增加或剪裁結構對象(數控功能),形成系列化,并可方便地將用戶的特殊應用和技術訣竅集成到控制系統(tǒng)中,快速實現不同品種、不同檔次產品的開發(fā)。開放式體系結構使數控系統(tǒng)有更好的通用性、柔性、適應性、擴展性,并向智能化、網絡化方向發(fā)展。