提高机械制造系统中数控切割机生产效率

    中国是第一大钢材生产国和消费国，但是钢材的浪费较其他国家而言多10%的浪费。其中60%的钢材消费是通过切割焊接生产方式加工使用的。因此切割焊接行业是中国制造业的核心基础产业，而切割在很大程度上决定着产品成本。

　　切割编程优化系统软件正在改进和完善数控切割的生产方式，提高数控切割生产效率和钢材套料利用率，让企业真正做到“切得多、切得快、切的好、切得省”。

　　数控切割编程优化在原有全时、整料、自动生成切割路径的基础上进行手动微调，达到共边、桥连接、借边、通过改变切割方位以及余料套料等方式进行预先模拟切割效果，以实现提高钢材利用率，减少浪费和废品率，降低成本的最终目的。

1、我国数控技术的发展现状

　　我国数控在技术水平上与国外先进水平大约落后10~15年，在高精尖技术方面则更大；产业化水平上市场占有率低，品种覆盖率小，还没形成规模生产；功能部件专业化生产水平及成套能力低，外观质量相对差；可靠性能不高，商品化程度不足，国产数控系统尚未建立自己的品牌效应，用户信心不足；数控技术的研发工程能力较弱，数控技术应用领域拓展力度不强，相关标准规范的研究、制定滞后。因此，对于今后我国数控技术的发展，我们一定要做战略考虑，从我国基本国情的角度出发，以国家的战略需求和国民经济的市场需求为导向，在高精尖装备研发方面，要强调产、学、研以及最终用户的紧密结合；在竞争前端数控技术方面，强调创新，强调研究开发具有自主知识产权的技术和产品，为我国数控产业、装备制造业乃至整个制造业的可持续发展奠定基础。

2、数控切割机在机械制造系统中的主要应用

　　数控切割机（CNC Cutting Machine）就是用数字程序驱动机床运动，随着机床运动时，随机配带的切割工具对物体进行切割。这种机电一体化的切割机就称之为数控切割机。

　　当前，数控切割机主要以火焰、等离子、镭射数控切割机为主。数控切割机在机械制造系统中主要用于工程项目的下料作业工序。不同类型的机器可用于不同材料的切割作业，如对型材进行复杂截面的裁断、开槽；对板材进行任意形状的切割、开孔、开坡口；还可用于非金属材质的切割，镭射数控甚至可以进行薄板的无缝对接焊。不同的材质由于其自身具备手动和智能化工作两种工作方式，因此在机械自动化制造系统中具有较大的优势，不但可以用于小型零部件的生产制造，而且可以用于大型设备的加工制造。

　　以数控切割机的具体加工程序为例，首先是制图，在利用Auto CAD或其它制图软件对加工对象制图。然后，对图形进行进一步的技术处理，在处理过程中要求仔细，考虑到加工对象的实际加工需求与材料属性。例如，对零部件的加工公差、工序等要予以重视，保证图纸满足实际的加工需求之后，将格式为dwg的文件转换成为格式为dxf的文件（这里以CAD制图为例），为后续的加工编程做好准备。最后，进行工序设计、编程、生成机器代码等操作，确定加工程序之后在设备控制器中输入程序。当前，这些操作一般都由机械设备来完成最后，对数控系统进行初始化运行，检查管理系统的输入、输出状态，进行数值计算。因为采用了图形交互式编程方式，大分的节点、基点坐标数值都是由计算机直接算出的，操作者只需要在对应的对话框中输入对应的参数或稍作修改即可进行加工生产。在机械制造系统中，相对于早期的手工切割，数控切割的应用具有操作编程便捷、高效、切割质量高、适用面广等许多优点。

3、提高机械制造系统中数控切割机生产效率的策略

　　3.1　改讲切割工艺，提高生产效率

　　数控切割是一个人、机、料三方协调配合的过程。

　　（1）合理进行作业人员的操作时段分配，是提高生产效率的方式之一：当在某区域进行切割时，可以在另外一个区域进行上料、下料操作，从而减少切割设备的待机时间，通过提高设备的使用效率来提高生产效率。

　　（2）合理确定引割点位置在切割操作过程中可以用来控制热变形引起的废损率。确定引割点位置时要考虑周到：其一，要求尽量减少工件变形；其二，多个工件套料切割过程中要考虑每个工件的引割位置经及对相邻工件的影响，以达到减少空程时间的目的；其三，在切割中厚板材时，尤其是切割厚度超过60mm的工件时，最好从板材或割缝边缘开始引割，这样不但可以省去穿孔程序，而且可以降低割嘴的损耗。

　　（3）考虑热应力和热变形对切割顺序的影响，因为数控切割与其他非自动切割方式不同，不能够根据变形情况实时调整切割轨迹。其是严格按照所设定的图形坐标进行切割的。所以，切割过程中必须注意切割顺序，否则将会造成工件热应力变形，直到出现工件加工公差超出范围。切割路径的顺序在指定过程中，可以遵循下列原则：其一，在靠边切割时，可以先切割靠边长的一侧；其二，首先切割短边，然后再切割长边；其三，在小块板上进行切割操作时，最好采用断点穿孔切割的方式。另外，为控制切割件位移，可用楔子楔入割缝的方式来减少热应力对工件的影响。

　　（4）优先采用连续切割方式用于多工件的套料切割。在进行内框切割操作而不对外形工件切割时，可以根据工件的不同采用连续切割方式，连续切割方式尤其适合中厚型板材的下料和切割，而且只需要进行一次穿孔、或者靠边切割，能够不间断的完成连续切割任务，显著提高切割生产效率，而且能够节省割嘴使用数量。

　　（5）其他注意事项。工件的切割不能过小，因为数控切割机惯性较大，在切割小工件过程中可能会出现抖动的现象，导致切割的工件不能满足图纸设计要求。因此，需要根据工件的形状尺寸、厚度等合理确定参数。例如，当工件板厚不同时，所进行的预热时间就不同、切割过程中自动反映高度也不同、形状过渡处的停留时间也不同。

　　3.2　提高编程软件水平

　　数控切割机主要用于复杂件以及多工件的切割作业，其软件水平直接影响到整个切割工艺水平。因此，设备除了要具有较好的机械精度外，还需购进高水平软件对保证复杂工件切割精确度提供保证。

　　在复杂工件的切割过程中，仅仅只依靠设备上的TB16语言进行相对坐标的编程，很难对所有的复杂工件进行加工，有时甚至不可能。由于工件的很多具体坐标都不易确定，这时就可以采用编程套料软件予以解决。而在多零件的切割同材质，同规格同材料的多个不同工件进行批量加工时，可以使用先进的软件在一张板上精确确定工件尺寸，之后对各个工件的引弧点、共边等进行修改，最终确定连割工件所需要的切割顺序，整个过程可以都由软件完成。

　　软件要有强大的处理功能外，编程人员对套料软件的了解、运用水平的提高也是影响生产效率的一个关键因素。只有编程人员把切割理论与实际操作中的问题结合起来考虑，才能在实际应用中真正达到高效高质量的生产。

　　另外，数控切割设备最好带有自动中断保护记忆功能。在进行多工件的批量加工时，若设备没有自动中断保护功能，发生数控系统故障、中断以及微机死机等情况下进行二次或多次重复的对位操作时，一旦对位精度超出标准，将会导致报废、超差等问题。当设备有自动中断保护功能之后就具有自动复位的功能。