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金屬板材數控切割機高效加工實例分析
發布時間：2019-06-05 17:29:35金屬板材數控切割機高效加工實例分析
一、前言
基于平面金屬材料的數控切割機加工，是對傳統手工切割下料方式的換代升級，在生產效率上優越性也是相當顯著的。在現代企業制度下，提高經濟效益是企業生產經營的出發點和落腳點。要提高企業經濟效益，關鍵在于加強企業成本管理，不斷降低產品成本，這已成為人們的共識。以煤礦機械制造企業為例，金屬板材要占公司總成本的60％以上．而氣體燃料也要占切割總成本的60％以上。根據調查顯示，機械制造行業已經進入微利時代。對于金屬板材使用大戶來講，提高金屬板材利用率，提高切割效率，是降低企業生產成本的最直接、最行之有效的解決辦法。本文所有數據由武漢嘉倍德科技有限公司根據實際操作情況統計，鑒于實例板材切割企業的要求，本文不提供實例切割照片。
二、數控切割機加工方式介紹
在數控切割機設備的材料切割應用中，主要采取的熱切割加工方式中，以火焰切割、等離子切割以及激光切割表現居多；而在國內市場來看，上述三類切割方式中，以火焰切割和等離子切割所占市場份額較大，其主要原因還是體現在設備的購置成本以及后期使用成本相對經濟。基于兩類切割方式的數控切割機設備又數控火焰切割機和數控等離子切割機。
目前，我國許多制造企業對金屬板材下料．特別是數控切割方而，只滿足于“可以切”的基本要求。只要能夠編程，生成切割程序，可以切割就行了，忽視了切割效率和金屬板材利用率。圍繞這個出發點，我們在現有設備及軟件技術的基礎上對數控切割技術進行不斷的改革和試驗，尋找新的切割方法。試驗證明“共邊切割、連續切割”的方法是可行的。
通過大量的切割實踐和統計數據證明：使用共邊、借邊、橋接、連續切割等高效切割技術和工藝，可直接減少預熱穿孔70％，減少切割路徑30％，提高切割效率40％，提高板材套料利用率3％一5％，同時，有效節省火焰、等離子割嘴電極等耗材以及節省水電氣等能源40％的消耗。
1. 正常切割
每個零件都要預熱穿孔，每個零件切割一周．這種通常的切割方法明顯造成相同或臨近的直線邊重復切割，這樣就會降低切割效率和鋼材利用率．同時大量的預熱穿孔還對火焰和等離子割嘴電極以及切割氧和電力產生大量的消耗。
2. 共邊切割
實現不同大小，不同形狀零件的共邊套料和借邊切割，實現共邊零件與不共邊零件的混合套料切割。采用共邊切割方式，在整板套料和余料板套料的基礎上，實現多個零件共邊切割，可以達到減少切割路徑，提高切割效率，又可以減少零件間距，提高金屬板材利用率的目的。
3. 橋接切割
實現零件成組成片橋接連割。使用橋接連續切割方法，實現零件成片成組連續切割，有效減少預熱穿孔個數，縮短切割時間，提高切割效率，降低火焰等離子易損件消耗。
4. 零件短空程連續切割
類似于橋接功能，實現相鄰幾個零件的引入引出線連接。實現連續切割，避免了火焰等離子的預熱穿孔．從而有效節省割嘴電極，預熱氧，節省耗材，提高切割效率。
為了方便用戶深入學習和掌握高效切割加工技巧，武漢華宇誠數控科技有限公司技術部門針對數控火焰切割機及數控火焰切割機的實際切割情況，分別通過實操及切割數據統計。
三、數控火焰切割機應用實例分析
1. 設備廠家：武漢嘉倍德科技有限公司生產的YCLM-4000型龍門式數控火焰切割機。火焰割炬采用上海捷瑞。割嘴采用上海氣焊機廠的乙炔快速割嘴。氣體：氧、乙炔。軟件：華宇誠數控科技“YCZN”自動編程軟件；數控切割機操作系統軟件；FastCAM“HYCOEM”版輔助軟件。數控切割機周圍環境溫度33°C。
2. 實施板材切割速度：0-700mm/min。
3. 基礎數據：鋼板尺寸：25×1803×10205。材質：Q345B。零件總數量77個，零件類型77種。
4. 標準套料切割狀態時數據：零件之間距離6mm（大于2倍割縫以上)，零件與板邊間距3mm(大于l倍割縫值以上)，實際套料零件數77個，實際套料零件類型77種，所需板材2張。
5. 混合共邊套料狀態時數據：零件之間距離2mm（1倍割縫值)，零件與板邊間距2.5mm，實際套料零件數77個，實際套料零件類型77種，所需鋼板1張。
6. 比較結果如下：
6.1）從板材面積上
標準切割：使用2張板材，第一張板材的利用率為82.05％，第二張板材的利用率為10.78％。
共邊切割：只需l張板材。利用率為92.83％。
使用結果：直接減少了一張鋼板的切割，避免產生余料。
6.2）從切割效率上
標準切割：切割長度113.529米+24.828米=138.357米。
共邊切割：切割長度88.357米。
使用結果：切割長度有效減少了50米，即減少36%，按照實際火焰切割速度為450mm／min，節約約了111.11分鐘，按照氣體消耗量為2.8m3／小時計算，共節約氣體5.19m3。
6.3）從穿孔數量上
標準切割：一共有77個直接穿孔點。
共邊切割：實際在板上的穿孔點為13個，其他的全部為借邊，而不是穿孔。
使用結果：節省了64個正常預熱穿孔點，減少率為83％。按照周邊實際環境溫度20 ℃時預熱時間70秒計算，節約約了74.67分鐘，按照氣體消耗量為2.8m3／小時計算，共節約氣體3.48m3。
7. 結論
根據以上數據可以得出，使用混合共邊進行切割是有效節約板材，提高切割效率，節約成本的方法之一。完成所計劃零件切割能夠節省大約185.78分鐘的時間，可以節省氣體損耗為8.67m3，同時還減少了吊換板材過程的時間。
四、數控等離子切割機應用實例分析
1. 設備廠家：武漢華宇誠數控科技有限公司生產的YCLM-4000型龍門式數控等離子切割機。等離子電源采用美國海寶POWERMAX65A電源，割炬為海寶原裝割炬（15M割炬線）。華宇誠數控科技“YCZN”自動編程軟件；數控切割機操作系統軟件；FastCAM“HUAYUCHENGOEM”版輔助軟件。數控切割機周圍環境溫度30°C。
2. 實施板材切割速度：0-3500mm/min。
3. 等離子切割成本產生分析
根據各個等離子電源生產廠商的官方數據和實際使用經驗，在進行等離子切割時，每進行一次穿孔將會對等離子割炬的電極及割嘴進行破壞，這種破壞的程度要遠遠大于正常切割時的損耗。因此，等離子切割的費用除正常的用電損耗外，主要由穿孔造成的。減少板材切割中的穿孔次數是減少等離子切割費用的主要措施。
4. 基礎數據：鋼板尺寸：12×1500×8000。材質：Q345B。零件總數377個，零件種類8種。
5. 標準套料切割狀態時數據：零件之間距離6mm（大于2倍割縫以上)，零件與板邊間距2mm(大于l倍割縫值以上)，實際套料零件數377個，實際套料零件類型8種，所需板材2張。
6. 混合共邊套料狀態時數據：零件之間距離2mm（1倍割縫值)，零件與板邊間距2mm，實際套料零件數377個，實際套料零件類型8種，所需鋼板2張。
7. 切割結果比較：
7.1）從板材面積上
標準切割：使用2張板材，第一張板材的利用率為84.68％，第二張板材的利用率為53.99％。
共邊切割：使用2張板材，第一張板材的利用率為92.52％，第二張板材的利用率為46.15％。
使用結果：從第一張整版可以看出，板材利用率提高了7.84％。從第二張整版上可以看出，板材節約了7.84％。
7.2）從切割效率上
標準切割：第一張板上的切割長度214.161米，第二張板上的切割長度為132.682米。
共邊切割：第一張板上的切割長度172.895米，第二張板上的切割長度為76.48米。
使用結果：第一張板和第二張板上的實際切割長度有效減少了97.968米，分別減少了19.2%和42.3%。
7.3）從穿孔數量上
標準切割：第一張板上的穿孔數為225個，第二張板上穿孔數152個。
共邊切割：第一張板上的實際穿孔數為48個，其它為邊緣切割。第二張板上穿孔數12個，其它為邊緣切割。
使用結果：節省了317個正常穿孔點，減少率為84.1％。
8. 結論
根據以上數據可以得出，使用混合共邊進行切割不單單可以增加板材的利用率，減少穿孔數量才是我們最大的實惠。通過這種方式切割可以使等離子切割電源用電及易損件的消耗降到最低。完成所計劃零件切割能夠節省大約165元易損件消耗，同時還減少了切割長度。
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