新型等離子（zǐ）切管機技術的應（yīng）用-特（tè）種加工（gōng）機床網-數控機床市場（chǎng）網

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新型等離子切管機技（jì）術的應（yīng）用

2024-1-18 來源：滕州市三（sān）合（hé）機械股份有限公（gōng）司作者：張成（chéng）龍徐寶衛

一、概述

隨著現代機械加工業地發展，對切割的質量、精度要求的不斷提高，對提高生產效率、降低生產成本、具有高智（zhì）能化的自動切割功能（néng）的要求也在提（tí）升（shēng）。數控切割機的發展必（bì）須要適應現代機械加工業發展的要求。

相貫線切割機的發展。從現在幾種通用數控切割機應（yīng）用情況來看，火焰相貫線切割機功能及性能已比（bǐ）較完善，其（qí）材料切（qiē）割的局限性（隻（zhī）能切割碳鋼管），切割（gē）速度慢（màn），生產效率（lǜ）低，其適用範圍逐（zhú）漸在縮小，市（shì）場不可（kě）能有大的增加。

等離子相貫（guàn）線切割（gē）機具有切割範圍（wéi）廣（可（kě）切割（gē）所有金屬材料（liào）），切割速度快，工作效率高（gāo）等特點，未來（lái）的發展方向在於等離（lí）子電源技術的提高、數控係統與等離子（zǐ）切割配合問題，如電源功率的提升可切割更厚的板材 ; 精細等離子（zǐ）技術的完善和提（tí）高可提（tí）高切割的速度（dù）、切（qiē）麵質量和切割

精度 ; 數控係統的（de）完善和提高以適應等離子切割，可有效提高工作效率和（hé）切割質量。

目前，我國機械工（gōng）業（yè）鋼材使用量已達到（dào） 3 億噸以上（shàng），板材、管材的切（qiē）割量非常大 ; 隨著現代機械工業的發展，對切割加工的工作效率和切割質量的要求（qiú）也同時（shí）提高（gāo），進一步提高生產（chǎn）效率、降低生產成本、製作高智能化的自動切割設備的要求也在提升。

基於這種市場需（xū）求，並通過廣泛的市場調研，我司決定開發（fā）新型等離子切管機。此種切割機（jī）具有（yǒu）切割範圍廣，切割速度快，工作效率高等特點，未來（lái）的發展方向在於（yú）等離子電源技術的提高、數控編（biān）程（chéng）軟件及係統與等離子（zǐ）切（qiē）割配合問題 ; 精細等離（lí）子技術的完善和提高可提高切割的（de）速度、切（qiē）

麵質量和切割精度 ; 數控軟件及係統（tǒng）的完善和提高以適（shì）應等離（lí）子切割，這（zhè）些相關配套設施的發展會有效提高切割的工作效率和切割質量。

根據國外國內（nèi）市場上同類型產品具備的這些通用特點，公司成立了課題開發小組，小組技術（shù）人員借助（zhù）公司已經開發的係列的 PC 等離子板類（lèi）切割機的技術，以及製（zhì）造過程中（zhōng）總結的鈑金類製作的（de）生產經驗，從目前使用的（de）設備中存在的問題

和（hé）產品質量入手（shǒu）進行具體情況分析，結合（hé）目前國內國際市（shì）場上存在的等離子切管類相似產品的研究，形成了一個可調整、易實現的（de）、符合我們企業製造特點的產品設計方案。

二（èr）、設備介（jiè）紹（shào）

1.設計要（yào）求

（1）總體設計案

鋼管由（yóu）主軸帶動旋轉，同時割炬槍隻需進行軸向移（yí）動即可實現切（qiē）割要求，所以要實現（xiàn）兩軸聯動，並且要求能進行人機對（duì）話，編程及操作方便，診斷功能（néng）及（jí）糾錯能力強，具有顯示和（hé）通信功能，縮短非生產準備時間，提（tí）高生產率。標配（pèi）為等離子（zǐ）切割方（fāng）式，選配弧（hú）壓（yā）手動調高實現（xiàn）等離子切割。

（2）適用材料

①能在主管上切割（gē）多（duō）個不同方向（xiàng）、不同直徑的圓柱相貫線（xiàn）孔，滿足支管（guǎn）軸線與主管軸線偏心和非偏心的垂直相交的（de）條件。

②能在支管（guǎn）端部切（qiē）割圓柱相（xiàng）貫線端頭，滿足支（zhī）管軸線與主管（guǎn）軸線偏（piān）心和非（fēi）偏（piān）心的垂直相交、傾斜相交的條件。

③能在圓管（guǎn）端部切（qiē）割斜截端麵。

④能在（zài）圓管（guǎn）上切割焊接彎頭，“蝦米節” 兩端斜截斷麵。

⑤能切割與（yǔ）環形主（zhǔ）管相交的支管相貫線端頭。

⑥能切割變角度坡口麵。

⑦能在圓管上（shàng）切割方（fāng）孔、腰（yāo）形孔。

⑧ ) 能（néng）進行鋼管截斷。

2.主要結構

新型等離子切管機主（zhǔ）要由主軸箱升降部分、割頭部分、支架部分、電氣箱部分組成。機械係統（tǒng）組成框圖如圖 1 所示。

機械係統的主要（yào）作用是支持割炬部分、主軸部分（fèn）完成 X-Y 平麵的聯動，並且割炬可以在Z 平麵上獨立（lì）控製升降（jiàng），以（yǐ）調（diào）節割嘴和（hé）鋼板間的距離。

3.各組成（chéng）結（jié）構設計

（1）主軸箱升降部分（fèn）

此部分結（jié）構（gòu）主要是完成 X 向工件的旋轉。為實現工件的旋轉，選用主軸和氣動卡盤來實現（xiàn）。利用氣動卡盤手動夾緊管件，氣（qì）動卡盤安裝在（zài）主軸一端，伺服（fú）電機通過齒（chǐ）輪帶動主軸運（yùn）動，主軸

旋（xuán）轉帶動卡盤旋轉運動，實現割件切（qiē）割時的旋（xuán）轉運動（dòng）（如圖 2 所示（shì））。

為了完成裝夾工件切割位置的調整，采用兩（liǎng）個錐齒輪相齧合，帶動絲杠與絲母相配合，轉動手輪，手動調整主軸箱（xiāng）的高度，來確定管件切割位置。這種結（jié）構不同於以往的相貫線切割機，以往的相貫線切割機大部分是通過調整支（zhī）撐結構來調整管件（jiàn）的切割位置。這種調節方式，設置簡單、易於操作，調節（jiē）精度較高（如圖 3 所示）。

（2）割炬部（bù）分（fèn）設計

該部分實現割炬 Y 軸（zhóu）方向的縱向移動。如圖 4 所示，為實現運動的可靠性與穩定性，保證Y 向運（yùn）行精度，采（cǎi）用斜齒輪、齒條、線性滑軌相配合使用的結構，即左右兩條線性（xìng）滑軌和齒（chǐ）條均安裝在縱向（xiàng）支撐導（dǎo）軌上，伺服電機、割炬支（zhī）撐架

通過電機座固（gù）定在線性導軌的線性滑塊上，伺服電機通過斜齒輪與齒條相齧合沿 Y 軸方向縱向移動，即實現割炬在 Y 軸方向的縱向移動。Z 軸手動控製升降以調節割嘴和工件間的距離。為（wéi）了（le）保證割炬升降的精度與準確性采用絲（sī）杠與絲母相配合的結構（gòu），手輪旋轉絲杠與（yǔ）母（mǔ）相配合（hé），帶動割炬（jù）升（shēng）降，來調整（zhěng）割嘴（zuǐ）與工件間的距離。

（3）支撐部分結構

支撐（chēng）結構主要包括支撐底座、連接杆、圓管支架、萬向球支撐座（zuò）等（děng）組成。支撐底座是切割機的關（guān）鍵部件 , 它的作用是支撐工件實現旋轉運（yùn）動，並安裝縱向導軌實現割炬橫向運動。設計中要充分考慮支撐底座強（qiáng）度、剛度和工藝性 , 要對其強（qiáng）度及剛度進行校核。支撐底座采用矩管焊接，焊接牢固、穩定，支撐（chēng）強度大，不易變形。連接杆與圓管支架固定在支撐底座上端，萬向球支撐座（zuò）放在連接杆上，且在連接杆可軸向滑（huá）動。每個萬向（xiàng）球支撐座（zuò）上，固定 8 個萬向球，左右對稱排布，用於支（zhī）撐管件。此結構，能使在其上運行的工作板、物料箱等物體（tǐ）能非常靈（líng）活的滑移，從而大大減小工人的（de）勞動強度，安裝方便（隻需將萬向球固定在平台上即可），傳動靈活，性能（néng）可靠，維護簡單（如圖 5 所示（shì））。

（4）控製係統的（de）可靠準確性（xìng）

機（jī）床控製元件（jiàn）均（jun1）選用世界知名品（pǐn）牌 LG 的PLC 控製，其他控製元件選用（yòng）高品牌具有 CE、UL 或 CSA 認（rèn）證（zhèng）的產品，其高質量和高穩定性保證了機器運轉的穩定性和可靠性。

4.技術參數性能指標

根據（jù）市場調研，結合用戶參（cān）考建議，研發的新型（xíng）等離子切（qiē）管機技術參數和性能指標為 : 最大的有效切割（gē）直（zhí）徑 300mm; 最小的有效切（qiē）割直徑50 mm; 主機（jī）導軌 6m ，相貫線導軌 6m; 數控等離子切割壁厚 1~12mm; 整機運行速（sù）度 5.08m/min; 機器承重 150kg/m; 機床體積（長 × 寬 ×高）:7000mm×930mm×1630mm。

三、主要創新點（diǎn）

（1）Y 軸。斜齒輪與齒條相齧合，線性滑軌，帶動（dòng）機頭沿著鋼管軸向移動。此結構，運動平穩，運行精度高。

（2）采用兩個錐齒輪相齧合，帶動絲杠與絲母（mǔ）相配合，手動調整主（zhǔ）軸（zhóu）箱的高度，來確定（dìng）管件切割位置。這種結構不同於以往的相貫線切割機，以往的相貫線切割機大部分是（shì）通過調整支（zhī）撐結構來調整管件的切割位置。這種調節方式，設（shè）置簡單、易於操作，調節精度（dù）較高。

（3）支（zhī）撐結構。支撐結構主要包括支撐底座、連接杆、圓管支架、萬向球支撐座等組成。支撐底座采用矩管焊接，焊接牢固、穩定，支（zhī）撐強度大，不易變形。連接杆與圓管（guǎn）支架固定在支撐底座上端，萬向球支撐座（zuò）放在連接（jiē）杆上，且在連接（jiē）杆可軸向滑動（dòng）。每個萬向球支撐座上，固定（dìng） 8個萬向球，左右對稱排（pái）布，用於支撐管件，此結構，能使在其上（shàng）運行（háng）的工作板、物料箱等物體能非常（cháng）靈活的滑移，從而大大減小工人的勞動強度，安裝（zhuāng）方便（隻需將萬向球固（gù）定在平台上即可）, 傳動靈活 , 性能可靠 , 維（wéi）護簡單。

四、市場（chǎng）前景

新型（xíng）等離子切管機功能可靠、軟件易學易懂，機器操作方便，裝卸管（guǎn）材比較簡單，切口下料效率較高，管件相連接的切割麵（miàn）的質量以及弧線能較好的吻合，是管類焊（hàn）接打破口的高效生產設（shè）備。產品經用戶使用，效果良好，滿足了客（kè）戶（hù）的使用要求，特別是簡單易用的編程（chéng）操作係統更是得（dé）到用戶的青睞。所以我們開發的等離子切管機是成功的，很具有推廣價值（zhí）。

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