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【关键词】龙卷风；等离子；切割；墙板；效果
一、前言
宏源公司在使用龙卷风等离子切割机前，其主导产品高速弹力丝机上以20mm至25mm钢板为原材料的零件，如主机架墙板、传动墙板、电机底板等，它们的成型切割均使用数控火焰切割机来完成，其主要生产流程情况是：
主机架墙板（整体式）：用数控火焰切割机切割外形及内形腔，用专用大立铣铣加工二平面，用专用焊接夹具焊接二侧支撑块，用摇臂钻床加工主机架墙板上的各螺孔及定位孔等工序。
传动墙板：用龙门刨床加工定尺钢板坯料的二大平面，用数控火焰切割机切割外形和部分内形腔，使用火焰和专用夹具对二大平面进行平面度校整，用龙门加工中心加工（1）对轴承座安装孔进行粗、精加工；（2）对各定位孔及螺孔进行钻孔及攻丝加工等工序。
二、原生产流程方案存在的主要问题：
1）由于使用数控火焰切割机切割外形及部分内形腔时，存在被切割零件热变形较大现象，故需采用后续火焰校整工序来保证墙板的平整度；
2）存在切割精度较差问题，故需采用龙门加工中心来对墙板上重要的轴承座安装孔等进行粗、精加工，以保证轴承座安装孔的尺寸精度；
3）设备的切割效率较低不能满足现生产期量要求；
4）设备在调整切割产品品种时调整存在一定难度不能满足经常更换切割品种的要求等；
5）数控火焰切割机切割时产生的大量切割烟尘无法收集处理。
三、切割设备需进行优化升级的主要原因：
根据公司新型高速弹力丝机需采用（拼装式）主机架墙板（材料为20mm精轧钢钣）其切割的工作量比原用主机架墙板（整体式）有较大的增加，其切割精度要求和切割后产品变形量要求比原（整体式）主机架墙板有较大的提高。如继续采用原数控火焰切割机切割方案将引起切割设备能力不足问题，如继续增加同类火焰切割机势必将增加生产场地和切割后的校整及加工设备能力负荷大量增加的情况。因此优化升级厚钢板的切割方式，是提高墙板类零件所用切割设备的产能和产品质量的关键，同时也可解决使用数控火焰切割机生产流程方案时存在的问题。
四、切割设备优化升级方案
经充分调研和讨论后决定采用切割效率更高、切割精度更高的日本小松公司产TFPL3082型“小松龙卷风数控精细等离子切割机”来替代原用数控火焰切割机。TFPL3082型“小松龙卷风数控精细等离子切割机”主要设备参数和特点为：
1）设备主要参数情况：
切割范围：2500mm*6200mm；切割能力：1.2mm-25mm（碳钢钣）；
切割速度：9mm-25mm（碳钢钣） Max.3000mm/min；
定位精度：0.15mm/300mm；重复定位精度：±0.1mm
输出功率：30kw；控制系统：FANUC SYSEM 0i-D
2）设备主要性能与特点：
设备主要有X轴导轨部件、操控小车部件、Y轴高刚性轴驱动架、切割割炬部件、CNC控制系统、三轴驱动系统、等离子电源、气体调节器、切割工作平台、吸尘净化系统等部件以及先进的操作软件组成。
设备采用X轴单侧双线性道轨结构，Y轴在高刚性轴驱动架设置了2根线轨，且高刚性Y轴驱动架的重心位于X轴的2根道轨间的齿轮齿条啮合处等优化布局方案，使设备具有较高的结构刚性；设备X、Y轴采用伺服电机带动高精度齿轮齿条传动、Z轴采用伺服电机带动滚珠丝杆传动的方式，使设备具有平稳且高精度三轴移动及定位性能；由于设备具有高刚性和移动稳定性及较高的三轴定位精度等优点，故可实现高品质、高精度稳定切割的目标。切割后产品切割面平整光洁，切割的小孔圆整；设备能实现三个工作面均能进行上下料的装卸操作要求，以方便大规格钣材的吊装工作。
设备采用小松龙卷风切割割炬，其基本工作原理是在切割电弧外增加了超高速的龙卷风气体来实现高速且垂直切割，从而达到消除反面挂渣、消除产品断面倾角、提高产品切割断面质量的效果。具有切割后产品断面斜角小于1度，切割圆孔时上下孔径差小，切割后的断面表面硬度变化小等优点。
设备具有快速弧电流变换、全自动气体控制等先进技术，从而有效的延长割嘴电极的寿命、减少了设备切割用气量、使设备的切割运行成本降低。设备具有快速交换割炬功能，配置了割炬清洗装置、防火星飞溅罩子等，以方便设备操作。
设备配置了先进的切割烟尘收集系统，即采用2台大功率吸尘机和切割工作平台中安装使用了推拉式吸尘装置来收集切割时产生的烟尘，基本达到了设备工作现场无烟尘的目标要求。推拉式吸尘装置能根据切割位置的变化实现自动打开或关闭吸尘口，以有效的提高吸尘效果。
五、使用小松龙卷风数控精细等离子切割机后生产流程情况
在经实际试加工后，三种墙板类零件的生产流程调整为：
主机架墙板（整体式）：用数控精细等离子切割机切割外形及内形腔，用专用大立铣铣加工二平面，用专用焊接夹具焊接二侧支撑块，用摇臂钻床加工主机架墙板上的各螺孔及定位孔等工序。
主机架墙板（拼装式）：用数控精细等离子切割机切割外形，用龙门加工中心加工（1）安装定位基准面精加工；（2）各定位孔及螺孔加工等工序。
传动墙板：用龙门刨床加工二大平面，用数控精细等离子切割机切割外形及主要内形腔（轴承座装配孔处留精加工余量），用龙门加工中心加工（1）各轴承座装配孔精加工；（2）各定位孔及螺孔加工等工序。
六、使用小松龙卷风数控精细等离子切割机后实际效果
以上改造方案实施后由于龙卷风数控精细等离子切割机具有较高的切割效率，切割效率为原用火焰切割机3倍左右，故可满足完成所有类型墙板切割工作量的要求，即用一台数控精细等离子切割机同时满足高速弹力丝机（整体式）主机架墙板、（拼装式）主机架墙板、传动墙板三种类型产品的切割工作量，且生产场地面积基本与原一台火焰切割机使用的场地相同，达到了在完成同量产品加工时尽可能减少生产场地的要求；由于龙卷风数控精细等离子切割机具有较高的柔性化生产水平，故三种产品在生产调整转换时，无需对设备机械部分进行调整只需变换设备切割程序即可完成，达到了可随时根据生产需要来调整生产零件品种的要求；由于龙卷风数控精细等离子切割机具有较高切割精度，其切割精度比原用数控火焰切割机有大幅提高，达到可内形腔内非主要配合尺寸面可不经修整就可直接使用，主要配合尺寸面只需留精加工余量的标准要求；由于龙卷风数控精细等离子切割机具有切割后产品热变形量较小的优点，切割后被切割零件的变形量比原用火焰切割机大幅减少，基本达到不需再进行切割后校整就可直接使用的变形量要求；由于选用的龙卷风数控精细等离子切割机带有自动化收集切割烟尘装置，使用车间内的切割烟尘基本消除，满足了车间内环境保护要求。
总之，在使用数控精细等离子切割机替代数控火焰切割机切割产品后，达到了提高生产效率、提高产品质量、提高生产线柔性化水平、提高生产场地利用率、减少后续加工工序和工作量、改善工作环境等的目标要求，具有良好的使用效果。
一、前言
宏源公司在使用龙卷风等离子切割机前，其主导产品高速弹力丝机上以20mm至25mm钢板为原材料的零件，如主机架墙板、传动墙板、电机底板等，它们的成型切割均使用数控火焰切割机来完成，其主要生产流程情况是：
主机架墙板（整体式）：用数控火焰切割机切割外形及内形腔，用专用大立铣铣加工二平面，用专用焊接夹具焊接二侧支撑块，用摇臂钻床加工主机架墙板上的各螺孔及定位孔等工序。
传动墙板：用龙门刨床加工定尺钢板坯料的二大平面，用数控火焰切割机切割外形和部分内形腔，使用火焰和专用夹具对二大平面进行平面度校整，用龙门加工中心加工（1）对轴承座安装孔进行粗、精加工；（2）对各定位孔及螺孔进行钻孔及攻丝加工等工序。
二、原生产流程方案存在的主要问题：
1）由于使用数控火焰切割机切割外形及部分内形腔时，存在被切割零件热变形较大现象，故需采用后续火焰校整工序来保证墙板的平整度；
2）存在切割精度较差问题，故需采用龙门加工中心来对墙板上重要的轴承座安装孔等进行粗、精加工，以保证轴承座安装孔的尺寸精度；
3）设备的切割效率较低不能满足现生产期量要求；
4）设备在调整切割产品品种时调整存在一定难度不能满足经常更换切割品种的要求等；
5）数控火焰切割机切割时产生的大量切割烟尘无法收集处理。
三、切割设备需进行优化升级的主要原因：
根据公司新型高速弹力丝机需采用（拼装式）主机架墙板（材料为20mm精轧钢钣）其切割的工作量比原用主机架墙板（整体式）有较大的增加，其切割精度要求和切割后产品变形量要求比原（整体式）主机架墙板有较大的提高。如继续采用原数控火焰切割机切割方案将引起切割设备能力不足问题，如继续增加同类火焰切割机势必将增加生产场地和切割后的校整及加工设备能力负荷大量增加的情况。因此优化升级厚钢板的切割方式，是提高墙板类零件所用切割设备的产能和产品质量的关键，同时也可解决使用数控火焰切割机生产流程方案时存在的问题。
四、切割设备优化升级方案
经充分调研和讨论后决定采用切割效率更高、切割精度更高的日本小松公司产TFPL3082型“小松龙卷风数控精细等离子切割机”来替代原用数控火焰切割机。TFPL3082型“小松龙卷风数控精细等离子切割机”主要设备参数和特点为：
1）设备主要参数情况：
切割范围：2500mm*6200mm；切割能力：1.2mm-25mm（碳钢钣）；
切割速度：9mm-25mm（碳钢钣） Max.3000mm/min；
定位精度：0.15mm/300mm；重复定位精度：±0.1mm
输出功率：30kw；控制系统：FANUC SYSEM 0i-D
2）设备主要性能与特点：
设备主要有X轴导轨部件、操控小车部件、Y轴高刚性轴驱动架、切割割炬部件、CNC控制系统、三轴驱动系统、等离子电源、气体调节器、切割工作平台、吸尘净化系统等部件以及先进的操作软件组成。
设备采用X轴单侧双线性道轨结构，Y轴在高刚性轴驱动架设置了2根线轨，且高刚性Y轴驱动架的重心位于X轴的2根道轨间的齿轮齿条啮合处等优化布局方案，使设备具有较高的结构刚性；设备X、Y轴采用伺服电机带动高精度齿轮齿条传动、Z轴采用伺服电机带动滚珠丝杆传动的方式，使设备具有平稳且高精度三轴移动及定位性能；由于设备具有高刚性和移动稳定性及较高的三轴定位精度等优点，故可实现高品质、高精度稳定切割的目标。切割后产品切割面平整光洁，切割的小孔圆整；设备能实现三个工作面均能进行上下料的装卸操作要求，以方便大规格钣材的吊装工作。
设备采用小松龙卷风切割割炬，其基本工作原理是在切割电弧外增加了超高速的龙卷风气体来实现高速且垂直切割，从而达到消除反面挂渣、消除产品断面倾角、提高产品切割断面质量的效果。具有切割后产品断面斜角小于1度，切割圆孔时上下孔径差小，切割后的断面表面硬度变化小等优点。
设备具有快速弧电流变换、全自动气体控制等先进技术，从而有效的延长割嘴电极的寿命、减少了设备切割用气量、使设备的切割运行成本降低。设备具有快速交换割炬功能，配置了割炬清洗装置、防火星飞溅罩子等，以方便设备操作。
设备配置了先进的切割烟尘收集系统，即采用2台大功率吸尘机和切割工作平台中安装使用了推拉式吸尘装置来收集切割时产生的烟尘，基本达到了设备工作现场无烟尘的目标要求。推拉式吸尘装置能根据切割位置的变化实现自动打开或关闭吸尘口，以有效的提高吸尘效果。
五、使用小松龙卷风数控精细等离子切割机后生产流程情况
在经实际试加工后，三种墙板类零件的生产流程调整为：
主机架墙板（整体式）：用数控精细等离子切割机切割外形及内形腔，用专用大立铣铣加工二平面，用专用焊接夹具焊接二侧支撑块，用摇臂钻床加工主机架墙板上的各螺孔及定位孔等工序。
主机架墙板（拼装式）：用数控精细等离子切割机切割外形，用龙门加工中心加工（1）安装定位基准面精加工；（2）各定位孔及螺孔加工等工序。
传动墙板：用龙门刨床加工二大平面，用数控精细等离子切割机切割外形及主要内形腔（轴承座装配孔处留精加工余量），用龙门加工中心加工（1）各轴承座装配孔精加工；（2）各定位孔及螺孔加工等工序。
六、使用小松龙卷风数控精细等离子切割机后实际效果
以上改造方案实施后由于龙卷风数控精细等离子切割机具有较高的切割效率，切割效率为原用火焰切割机3倍左右，故可满足完成所有类型墙板切割工作量的要求，即用一台数控精细等离子切割机同时满足高速弹力丝机（整体式）主机架墙板、（拼装式）主机架墙板、传动墙板三种类型产品的切割工作量，且生产场地面积基本与原一台火焰切割机使用的场地相同，达到了在完成同量产品加工时尽可能减少生产场地的要求；由于龙卷风数控精细等离子切割机具有较高的柔性化生产水平，故三种产品在生产调整转换时，无需对设备机械部分进行调整只需变换设备切割程序即可完成，达到了可随时根据生产需要来调整生产零件品种的要求；由于龙卷风数控精细等离子切割机具有较高切割精度，其切割精度比原用数控火焰切割机有大幅提高，达到可内形腔内非主要配合尺寸面可不经修整就可直接使用，主要配合尺寸面只需留精加工余量的标准要求；由于龙卷风数控精细等离子切割机具有切割后产品热变形量较小的优点，切割后被切割零件的变形量比原用火焰切割机大幅减少，基本达到不需再进行切割后校整就可直接使用的变形量要求；由于选用的龙卷风数控精细等离子切割机带有自动化收集切割烟尘装置，使用车间内的切割烟尘基本消除，满足了车间内环境保护要求。
总之，在使用数控精细等离子切割机替代数控火焰切割机切割产品后，达到了提高生产效率、提高产品质量、提高生产线柔性化水平、提高生产场地利用率、减少后续加工工序和工作量、改善工作环境等的目标要求，具有良好的使用效果。