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[摘 要]本文分析了数控火焰切割热变形、尺寸偏差、切割质量差产生的原因，根据生产实践提出了质量控制的措施。
[关键词]数控切割机，火焰切割，质量控制
中图分类号：U416.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）20-0324-01
数控火焰切割是性价比较高的火焰切割方法，在切割精确尺寸厚金属板工件方面尤其突出，但数控火焰切割工件的热影响区较大，易出现热变形、尺寸超差、切口质量差等。
一、数控切割机
1、数控切割机：切割时，导轨、滚轮之间存在微小的滑动摩擦位移，这样切割的工件长度越长，切割往复次数越多，位移偏差越大。数控切割机应选用交流伺服/步进电机通过精密行星齿轮驱动。另外，导轨、滚轮选用特种钢，提高其配合精度，滚轮在导轨上运动时达到更接近没有滑动摩擦的完全滚动摩擦状态，这样可减小往复行走位移偏差⑴。
2、切割机校正：采用300×300mm画方及Ф300mm画圆，对切割机进行检测，起点与终点应闭合，300×300mm方的边长与设置长度相符、对角线长度相等；Ф300mm圆8等分，各个圆的直径相等、且圆的直径与设置值相符。定期对数控切割机校正，并通过修改行走比例参数、调整设备道轨、横向回零等给予调整。
3、割嘴与钢板表面的垂直度：当割嘴在垂直于火焰切割前进方向上不垂直于钢板时，就会导致切割件上表面与下表面尺寸不一致，沿厚度方向出现切割坡口。另一方面，割嘴孔阻塞时引起切割气流倾斜，也将引起割嘴与钢板表面的垂直度误差。
二、切割气及火焰调节
1、氧气纯度：决定切割氧流的形状和压力，直接决定着切口表面是否光滑、干净、宽窄一致；若纯度不够，其压力不足以吹掉氧化渣，会造成切口表面粗糙等。下料时所用氧气纯度一般要求在99.5%以上，如果气体纯度降低0.8%-1%，不仅切割速度下降15%-20%，同时割缝也随之变宽，切口下端挂渣多并且清理困难⑵，切割断面质量亦明显劣变。
2、火焰调整：根据板料厚度，首先稍微开启割炬上氧气开关，在点火的同时，慢慢打开燃气开关，点燃后先增加燃气再增加氧气。燃气流量和氧气流量交叉调整，火焰根部不要离开割嘴，否则加氧时容易熄灭，直到调到最短的内焰，一般焰心长度为5～8mm，喇叭口状，颜色为蓝白色发亮，外形清晰、外焰为蓝色，火尾稍带红色、发出“嗤嗤”的声音。正常切割火焰是中性焰偏氧化焰，即在中性焰基础上稍加大一点氧气，这样能保证火焰锋线钢硬、火力猛，切割预热快，切口整齐。氧气与燃气比例过大会产生“烈焰”即氧化焰，浪费氧气，影响表面质量；氧气与燃气比例过小会产生“静焰”，即碳化焰，火焰疲软，切割速度慢，穿透能力差。
3、切割预热：在预热起步时，火焰调整好后，将割嘴移到钢板边缘，特别注意预热的高度、角度和钢板的接触面，高度最好是焰心正好接触到钢板，即枪嘴离钢板约4～5mm，火焰焰心的边缘贴在钢板边缘开口处，即焰心1/3或1/4贴近钢板，2/3或3/4在钢板外面，如果是5～30mm普通钢板，枪嘴须与钢板垂直，厚度大于30mm时，割嘴朝外倾斜5°～10°，这样才能保证预热快，在达到预热温度开始切割时，才能迅速穿透钢板以保证切割速度。在切割运行时，起步时高压氧一次开足，确保能够穿透钢板。运行时应尽可能保持平稳。
三、零件切割顺序
1、起火点的选择，最为理想的起火点是在钢板边缘外已割零件的割缝中间。距离太大会使钢板穿孔，铁屑飞溅，影响切割质量、降低割嘴寿命和生产效率；距离太小时，会伤及已割零件。
2、切割方向应该保证最后一条割边与母边大部分脱离，让工件一直受大钢板的牵制。在套料过程中多采用共边切割。对于不规则的窄长零件，编程时应使零件相对应部位的切割线保留30mm左右，使零件有一定的牵制，以此来限制工件的热变形。
3、切割顺序一般应遵循“先内后外、先小后大”的原则，即先切割零件的内轮廓，后切割外轮廓；先切割面积小的零件，后切割面积大的零件；这样切割可以最大限度地抑制变形。否则，在已脱离母板而靠自重又不足以维持可靠定位的钢板切割内轮廓或其他小零件，会造成进一步变形。
4、理想的引人方向是圆弧引人，沿切割边的切线方向逐渐逼进，实现割口截面的光滑过渡⑶。而直线引入是沿割边的法线方向，在引入位置会出现弧坑，影响割口外观，严重时会出现废品。
四、工件清理原则
多个工件切割后不要急于清理，由于切割后的工件切口有高温，冷却后残留的少量氧化渣，大板还要受到热影响；如果工件不被清理，就会抑制或减少大板的变形并释放部分的应力，可对控制变形起到了积极作用。
五、薄板细长件的变形控制
1、“桥”切割法，即人为将割边留几段10-30mm的“桥”不切割，使之与母板通过“桥”连接，以牵制冷缩和突起。
2、两割炬同时切割同一工件的两长边，最后再横向切至要求尺寸。
六、结语
影响切割质量的因素是多方面的，数控火焰切割对氧气的纯度有严格的要求，数控切割机应定期检测调整，编程人员、操作人员要不断积累，制定合理的切割程序，切割过程及时调整参数，降低热影响区，切割件达到技术要求。
参考文献
[1] 苑彬彬，马天一.数控气割件产生热变形及尺寸偏差的原因及控制措施〔J〕.電站系统工程，2009，（3）.
[2] 樊艳华.900t架桥机大筋板数控切割变形控制〔J〕.机械管理开发，2008，（2）.
[3] 杜富强，陈东升.数控火焰切割中钢板热变形控制的探讨[J].机械工人，2006（4）
作者简介
侯广尧（1964-），男，山东济南，高级工程师，主要从事板材深加工。
[关键词]数控切割机，火焰切割，质量控制
中图分类号：U416.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）20-0324-01
数控火焰切割是性价比较高的火焰切割方法，在切割精确尺寸厚金属板工件方面尤其突出，但数控火焰切割工件的热影响区较大，易出现热变形、尺寸超差、切口质量差等。
一、数控切割机
1、数控切割机：切割时，导轨、滚轮之间存在微小的滑动摩擦位移，这样切割的工件长度越长，切割往复次数越多，位移偏差越大。数控切割机应选用交流伺服/步进电机通过精密行星齿轮驱动。另外，导轨、滚轮选用特种钢，提高其配合精度，滚轮在导轨上运动时达到更接近没有滑动摩擦的完全滚动摩擦状态，这样可减小往复行走位移偏差⑴。
2、切割机校正：采用300×300mm画方及Ф300mm画圆，对切割机进行检测，起点与终点应闭合，300×300mm方的边长与设置长度相符、对角线长度相等；Ф300mm圆8等分，各个圆的直径相等、且圆的直径与设置值相符。定期对数控切割机校正，并通过修改行走比例参数、调整设备道轨、横向回零等给予调整。
3、割嘴与钢板表面的垂直度：当割嘴在垂直于火焰切割前进方向上不垂直于钢板时，就会导致切割件上表面与下表面尺寸不一致，沿厚度方向出现切割坡口。另一方面，割嘴孔阻塞时引起切割气流倾斜，也将引起割嘴与钢板表面的垂直度误差。
二、切割气及火焰调节
1、氧气纯度：决定切割氧流的形状和压力，直接决定着切口表面是否光滑、干净、宽窄一致；若纯度不够，其压力不足以吹掉氧化渣，会造成切口表面粗糙等。下料时所用氧气纯度一般要求在99.5%以上，如果气体纯度降低0.8%-1%，不仅切割速度下降15%-20%，同时割缝也随之变宽，切口下端挂渣多并且清理困难⑵，切割断面质量亦明显劣变。
2、火焰调整：根据板料厚度，首先稍微开启割炬上氧气开关，在点火的同时，慢慢打开燃气开关，点燃后先增加燃气再增加氧气。燃气流量和氧气流量交叉调整，火焰根部不要离开割嘴，否则加氧时容易熄灭，直到调到最短的内焰，一般焰心长度为5～8mm，喇叭口状，颜色为蓝白色发亮，外形清晰、外焰为蓝色，火尾稍带红色、发出“嗤嗤”的声音。正常切割火焰是中性焰偏氧化焰，即在中性焰基础上稍加大一点氧气，这样能保证火焰锋线钢硬、火力猛，切割预热快，切口整齐。氧气与燃气比例过大会产生“烈焰”即氧化焰，浪费氧气，影响表面质量；氧气与燃气比例过小会产生“静焰”，即碳化焰，火焰疲软，切割速度慢，穿透能力差。
3、切割预热：在预热起步时，火焰调整好后，将割嘴移到钢板边缘，特别注意预热的高度、角度和钢板的接触面，高度最好是焰心正好接触到钢板，即枪嘴离钢板约4～5mm，火焰焰心的边缘贴在钢板边缘开口处，即焰心1/3或1/4贴近钢板，2/3或3/4在钢板外面，如果是5～30mm普通钢板，枪嘴须与钢板垂直，厚度大于30mm时，割嘴朝外倾斜5°～10°，这样才能保证预热快，在达到预热温度开始切割时，才能迅速穿透钢板以保证切割速度。在切割运行时，起步时高压氧一次开足，确保能够穿透钢板。运行时应尽可能保持平稳。
三、零件切割顺序
1、起火点的选择，最为理想的起火点是在钢板边缘外已割零件的割缝中间。距离太大会使钢板穿孔，铁屑飞溅，影响切割质量、降低割嘴寿命和生产效率；距离太小时，会伤及已割零件。
2、切割方向应该保证最后一条割边与母边大部分脱离，让工件一直受大钢板的牵制。在套料过程中多采用共边切割。对于不规则的窄长零件，编程时应使零件相对应部位的切割线保留30mm左右，使零件有一定的牵制，以此来限制工件的热变形。
3、切割顺序一般应遵循“先内后外、先小后大”的原则，即先切割零件的内轮廓，后切割外轮廓；先切割面积小的零件，后切割面积大的零件；这样切割可以最大限度地抑制变形。否则，在已脱离母板而靠自重又不足以维持可靠定位的钢板切割内轮廓或其他小零件，会造成进一步变形。
4、理想的引人方向是圆弧引人，沿切割边的切线方向逐渐逼进，实现割口截面的光滑过渡⑶。而直线引入是沿割边的法线方向，在引入位置会出现弧坑，影响割口外观，严重时会出现废品。
四、工件清理原则
多个工件切割后不要急于清理，由于切割后的工件切口有高温，冷却后残留的少量氧化渣，大板还要受到热影响；如果工件不被清理，就会抑制或减少大板的变形并释放部分的应力，可对控制变形起到了积极作用。
五、薄板细长件的变形控制
1、“桥”切割法，即人为将割边留几段10-30mm的“桥”不切割，使之与母板通过“桥”连接，以牵制冷缩和突起。
2、两割炬同时切割同一工件的两长边，最后再横向切至要求尺寸。
六、结语
影响切割质量的因素是多方面的，数控火焰切割对氧气的纯度有严格的要求，数控切割机应定期检测调整，编程人员、操作人员要不断积累，制定合理的切割程序，切割过程及时调整参数，降低热影响区，切割件达到技术要求。
参考文献
[1] 苑彬彬，马天一.数控气割件产生热变形及尺寸偏差的原因及控制措施〔J〕.電站系统工程，2009，（3）.
[2] 樊艳华.900t架桥机大筋板数控切割变形控制〔J〕.机械管理开发，2008，（2）.
[3] 杜富强，陈东升.数控火焰切割中钢板热变形控制的探讨[J].机械工人，2006（4）
作者简介
侯广尧（1964-），男，山东济南，高级工程师，主要从事板材深加工。