數控（kòng）等（děng）離子切割機速率性能研究

    數控等（děng）離子切割機的速率性能是直接體現等離子高速切割（gē）優勢的（de）核心參數，主要包括兩方麵內容（róng）：其一是等離子切割機床的（de）運行速度；其二是等離子切割質量性能效率（lǜ）。本文由武漢嘉倍徳科技技術部（bù）編輯整理，詳細就企業數控等離（lí）子切割機使用速率相關問（wèn）題及提升予（yǔ）以介紹。

一、數控等離子切割機結構類型
    在了解等離子切（qiē）割速率相關問題之前，我們需要對目前國內市場（chǎng）數控等離（lí）子切割機的幾類基本結構形（xíng）式有一定（dìng）的了（le）解，也就（jiù）是（shì）我們常說的數控等離子切割機的型號。此型號一般為等離子切割機輸出電流大小，例（lì）如40A、60A、100A、200A等（當（dāng）然一些進口等離子例如德國凱爾貝、美國飛馬特等品（pǐn）牌的部分機型並不是以輸（shū）出電流（liú）大小為型號），對於切割電（diàn）流來說它是最重要（yào）的切割工（gōng）藝參數，直（zhí）接決定了切割的厚度和速度，即切割（gē）能（néng）力。
    不同電流輸（shū）出情況下，數（shù）控等離子切割機的切割性能表（biǎo）現（xiàn）也是不一樣的，包括切割的速度和切割的質量表現均（jun1）受到（dào）電源輸出電流大小的影響，具（jù）體表現如下：
    1. 切割電流增大（dà），電弧能（néng）量增加，切割能力提高，切割速（sù）度是（shì）隨之增大；
    2. 切割（gē）電流增大，電弧（hú）直徑增加，電弧變粗（cū）使得切口變寬；
    3. 切（qiē）割電流過大使得噴嘴（zuǐ）熱負荷增大，噴嘴過早地損傷，切割質量自然也下降，甚至無（wú）法進行正（zhèng）常（cháng）割。
    所以在切割前要根（gēn）據材（cái）料（liào）的厚度（dù）正確選用切割電流和相應的噴嘴（zuǐ）。

二、數控等離子（zǐ）切（qiē）割機運行速度
    在熱切割加工領（lǐng）域，等（děng）離子切（qiē）割在使用成本及加工速度方麵具有（yǒu）最為突出的優勢，一般火焰切割速度上限大概在700MM/MIN，而等離子切割可達到3500-6000MM/MIN，但很多用戶在購買數控等離子切割機時，都聽過銷售人員介紹其切割速度明顯（xiǎn）優於火焰切割，可上（shàng）述速度參數僅僅作為一個參考量來說明等離子（zǐ）切（qiē）割的優勢，在實（shí）際生產應用中，針對不同材質、不同厚度以及不同等離子電源配置情況下，其機床運行速度並非定（dìng）值輸出。
    數（shù）控等離子切割機速度由以下（xià）三方麵因素決定：
    1. 切割現場輸入（rù）電壓的大小
    一般工廠電源電壓為交流380V，但由於各工廠現場的情況（kuàng）不同，一般電壓在365V到410V之間波動（當然甚（shèn）至有的地（dì）方相差（chà）更大（dà）），因此輸入電壓也是影響切割速度的一個因素（sù）。
    2. 切割工件的（de）材質
    根據不同的切割材質，切割速度也不同，常見的切割材料：碳鋼、不鏽（xiù）鋼（gāng）切割速度較快、鑄鐵稍慢、其次是鋁、最慢的是（shì）銅，因（yīn）為銅和鋁比較難切，切割速度比前兩種要（yào）慢得多，而且同等功率的等離子切（qiē）割銅和鋁材時切割厚度比不鏽鋼、碳鋼要小得多。
    3. 工作氣體與流量
    工作氣體包（bāo）括切割氣體和輔助氣體，有些設（shè）備還要求起弧氣體，通常要根據切割（gē）材料的種類，厚度和切割方法（fǎ）來選擇合（hé）適的工（gōng）作氣體。切割氣（qì）體既要保（bǎo）證等離子射流的形成，又要保證去除切口（kǒu）中的熔（róng）融金屬和（hé）氧化物。過大的氣體流量會（huì）帶走更多的電弧熱量，使得射流的長度變短，導致切割能（néng）力（lì）下降和電（diàn）弧不穩；過小的氣（qì）體流量則使等離子弧失去應有（yǒu）的挺直度而使切割（gē）的深（shēn）度變淺，同時也容易產生掛渣；所以氣體流量一定（dìng）要與切割電流和速度很好（hǎo）的配合。現在的等離（lí）子弧切割機大（dà）多靠氣體（tǐ）壓力來（lái）控製流量，因為（wéi）當割炬孔徑一定時，控製了氣體壓力也就控製（zhì）了流量。切割一定板厚材料所使用的氣體壓力通常（cháng）要按照（zhào）客戶提供的數據選擇，若有其它的特殊應用時，氣體壓力需要通過實際切割（gē）試驗來確定（dìng）。最常用（yòng）的工作氣體（tǐ）有：氬氣、氮氣、氧氣、空氣以及H35、氬-氮混合氣體等。

三、數控等離子切割機工藝處理
    工藝設計（jì）是造成（chéng）不同操作人員使用數控等離子切割機加工質量差（chà）異的關鍵，目前國內等離（lí）子切割技術已經相對成熟，尤其是中低端數控等離子切割機設（shè）備製造廠家之間已經呈現明顯同質化趨（qū）勢，如（rú）此一（yī）來，決定等（děng）離子切割質量的關鍵（jiàn）也就變成了操作人員的工（gōng）藝設（shè）計（jì）處理。為方便用戶理解工藝設計對於數控等離子切割機（jī）加工質量的影響，以下嘉倍徳科技將（jiāng）以拐角（jiǎo）等（děng）離子切（qiē）割處理的相關問題舉例說明。
    針對數控（kòng）切割機來說，切割方（fāng）式就（jiù）是火焰和等離子，無（wú）論使用哪種切割方式切割，我們（men）都無法（fǎ）控製切割的割縫大小，同時也就無法控（kòng）製切割出來樣品的（de）準確（què）度。數控火焰切割機與數（shù）控等離子（zǐ）切割機切割時都存在一個共同的缺點，就是拐角的地方容易出現模糊“初角”，拐角是切割機一個比較（jiào）難解決的問題。
　　等（děng）離（lí）子切割專用數控係統對（duì）於切割（gē）零件的輪廓速度控製（zhì）與切割工藝的要求永遠是一對矛盾：切割工藝一般要求對於所切割的零件輪廓（kuò）速度要一致，但是同時為了保證機床的切割平穩又不得不在各個拐角處進行減速、加速操作，從而會帶來在拐角處的切割品（pǐn）質下降。對於火焰切割，由於切割速度是非常慢（màn）的，所以對各個拐角處的切割（gē）品質影響不大，而（ér）對於等（děng）離子（zǐ）弧切割，隨著切割速度越大，各個拐角處的切（qiē）割品質就（jiù）越差，尤其薄（báo）板切（qiē）割就更加明顯了，所以對於數控係統就（jiù）提出了更高要求，而嘉倍徳迅鋒係列數控等離子切割機在拐角速度上麵做的（de）很好，有細致（zhì）的拐（guǎi）角速度設置，即在切割前進行拐角處速度預處理，根據拐角（jiǎo）線段的（de）相交（jiāo）角和係統參數"離心加速度"以（yǐ）及當前設（shè）定的切割速度來綜合計算拐角（jiǎo）處應減到的速度，從而盡量（liàng）保持切割速（sù）度。就象開（kāi）車（chē），在不同大（dà）小的轉彎處，采取不同（tóng）的速度，而國內大多數控係統沒有拐角（jiǎo）處速度（dù）預（yù）處理（lǐ）功能。
　　目前數控（kòng）等離子切割機設（shè）備（bèi）控製係統的硬件（jiàn）平台都是（shì）基於PC的，說的通俗一點就是在家裏的電腦裏裝上一塊運動控製卡（類（lèi）似顯卡），再安裝一套專用的切割控製軟件就組成了一台所（suǒ）謂的切割專用數控係統了（le）。在切割過程中，數控係統（tǒng）的控製（zhì）精度（dù）是（shì）由運動（dòng）控製卡和相應的控製軟件來保證的。由於熱切割本身的特點，對於數控係（xì）統的控製精度的要求是很低的，因為無論是火焰切割還是（shì）等離子弧切割（gē）對於切割時的割（gē）縫的寬窄是無法保證一致的。但由於切割過程中還需要涉及到切割速（sù）度（dù）這（zhè）一因素，盡管數數（shù）控係統（tǒng）在火焰切割中表現（xiàn）都相差不（bú）大，針對等離子切割等高速切割方式，其切割質量還是會有（yǒu）明顯不同。這也是為什麽用戶（hù）企業在投入高成本選擇等離子切（qiē）割後，其零件拐（guǎi）角處毛邊現在仍然存在的（de）主要（yào）原（yuán）因。

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