线切割机床介绍 [等离子数控线切割复合机床的使用]
时间：2020-03-11 09:22:41 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
常州依维柯客车有限公司为了使客车上的各种形状不规则的钣金件方便加工成为可能，引进了先进的等离子数控线切割复合机床，它可以完成以前的切割机床无法完成的各种不规则曲线轮廓断面的零件的加工，并且还可在其上进行冲孔加工。以下就我公司的CNC661型等离子机床的设备、软件编程两方面进行介绍：1 CNC661型等离子数控线切割复合机床的组成简介等离子数控复合机床由以下几个部分组成：等离子切割系统、冲孔系统（含模具库）、GE-FANUC系列操作系统、多力特（TORIT）除尘过滤器、电控柜、液压缸装置。其外貌见图1。以下简述主要部件的功能： 1.1 等离子切割系统所选用的HD3070等离子切割系统由一个能量供给、RHF控制台、气控台、喷火器快速脱离装置、离阀装置和机器喷火器装置以及可调单元、时间计数器、远程电流控制组成。该系统为不同的切割要求配置了可选择的不同电流输出来为12.7mm厚以内的铸钢、不锈钢、铜和铝等金属的切割提供最好的条件。1.2 冲孔系统该设备除了等离子切割功能外还具备冲孔的功能。如图2所示，它具有不同尺寸的冲孔上模、刀座板、压板以及下模与下模体，从而组成一模具库，刀具的转换受气控台控制。1.3 GE-FANUC系列操作系统该系统包含远程控制系统、FANUC系统的程序编辑与读取器。它可以直接编辑程序也可以读取程序语言以决定加工方式，是数控机床的指挥中心。1.4 多力特（TORIT）除尘过滤器它用于收集空气中的灰尘和微粒物，以保证只有洁净的空气才可排放到工厂环境中。1.5 电控柜该电控柜是向数控机床提供电力的装置，主要面向控制等离子系统的工作过程的伺服电机提供电能，向冲孔系统提供电能，并且GE-FANUC系列操作系统的存贮器亦安装在电控柜中。1.6 液压缸它负责向冲孔装置的工作过程提供液压动力，同时向材料的夹紧装置提供动力来源。 2 软件环境 该机器所配套使用的是意大利S.I.Engineering s.p.a.公司开发的SICAM14.1 SP5软件，具有制样、套材、根据被加工钢板材质和厚度不同设定加工工艺参数生成NC代码以及后置处理一系列完整的模块。下面就以在SICAM中数控编程所涉及的工艺性问题具体描述： 2.1定义2D零件的加工方式程序员根据设计图按“中性层”绘制需加工零件的2D展开图，再用软件对零件进行切割和冲压的预定义：对于有孔的零件，根据机床内部配置的上下冲模的规格先考虑冲孔，再进行切割；
在没有适当的冲模且需加工的孔要求不是太高的情况下，可以定义为切割，但如果孔径小于10mm，由于机床特性原因，最好使用金加工。2.2 CNC661机床的加工方式该型机床的加工方式有等离子切割、单点冲孔、多点连续冲压，具体运用如下：（1）对于零件的外形的加工一般采用等离子切割，但需在零件外形外侧留有足够的补偿余地，随着等离子喷嘴和电极的损耗，补偿值需要有所增加，一般补偿值为1～1.2mm如图3所示。对于精度要求较高的直边，则可用长圆形冲头多点连续冲压来获得较平直的边。使用多点连续冲压方式时，应注意连续冲压的步长n不宜大于长圆孔总长的一半，如图4所示，否则会由于冲压时，冲头受力不匀而损伤模具。（２）对于符合冲模尺寸的零件内孔和缺口（外形的内圆弧），一般都以单点冲压的方式加工如图5所示。如遇到与切割平面的坐标轴成一定角度的长圆形孔或冲模规格以外的孔时，可根据需要选择用圆形冲模多点连续冲压或等离子切割。根据实际加工质量，对于起重要用途（定位、精确装配）的孔采用多点连续冲压（如图6），之后增加挫毛边的工序。对于较小的孔，建议使用冲。对于起次要作用（如塞焊）的孔可采用等离子切割。3 套材的工艺性通常在SICAM软件中套材是关键，它是指程序员在软件中设置板料规格（长、宽、板厚、材质）及装夹位置，并在板料模型中布置所割零件的种类和数量，套材的目的是在保证切割质量和工艺合理性的前提下，尽可能提高板料的利用率。3.1 零件与板料边缘的距离如图7所示，零件的排布与钢板四周的距离根据机器的操作说明和板厚来决定，为了避免等离子切割工作头与夹具的运动干涉，零件靠夹具的距离理论上至少为250mm，其他边距一般随被割板厚可设10～15mm。右侧距离的设定，出于对切割过程中板料受热变形容易导致翘曲的考虑（尤其是3mm以下的薄板），故适当在该侧增大距离。3.2 零件与零件之间的距离图7套材视进刀距离而定，一般进刀距离为7mm，故间距可随板厚设为10～15mm，板料越厚零件间距可适当缩小。3.3 零件的排布形式零件的排布原则通常是：较大的零件放在离夹具远的地方，较小零件放在离夹具近的地方。另外根据该机器的进给特点，Y向移工作头，X向移板，加工外形要求较高且较长的零件应尽可能采用纵向布置，这样可以避免X向的板料移动时的上下颠簸导致切割面的不光滑和尺寸误差，尤其对于3mm以下的薄板更易见效。此外，零件的排布还要注意相同规格的长圆孔排布角度都要一致(0°或90°)，避免重复使用相同规格的冲模。相同零件的排布方式不宜太多，否则会导致子程序或者程序容量的增加，而不便控制系统操作。比较厚的板料还可使用两边装夹的方法（即在板料排布满的情况下，先做完一边的一部分零件，然后旋转180度换对边装夹加工完排布在板上的剩余零件）达到最大限度的利用率，如图7。但在排布时应注意，先加工的一边零件排布间距要大一点，边距至少留25mm，先加工的零件尽量少一些，外形尺寸大的零件放在第二次装夹后加工，保证第二次装夹夹具有足够宽的位置固定板料以增加加工部分的强度。如果一次加工的零件较少，板料未用完，可供下次有相同板厚零件时继续使用，仅要注意第二次排布时的零件要离上次已加工部分远些，以避免因为再次装夹的尺寸偏差引起零件与已切割区域的重叠。另，要冲孔的零件尽量不要放在已切割零件附近，要留足够的板面给冲孔时的冲模压板以便充分压住板料，使冲模以及板料受力均匀，可在减少冲孔尺寸误差的同时减少对冲模的损伤。4 加工路径、进刀方式加工路径、进刀方式是整个程序控制部分最为关键的工序，对工艺参数的合理设置会对等离子切割和冲压加工产生直接影响。4.1 选择冲压和等离子切割的路径首先确定是把所有的孔冲压完后再切割，还是按单个零件的顺序边冲压边切割。通常情况下选择前者，这样可以缩短机器的运行时间，有效减少换刀的空行程，并且使冲压过程中始终保持受力均匀，但如有特殊需要也可先割后冲。对于连续冲压大量不同型号的孔时，按软件提供的“最小路径”逐个型号进行加工。对于孔排布较密的区域，应间断停顿或局部调整冲模先后顺序，以保证冲模散热及时，钢板受力均匀。切割顺序一般建议使用图8所示的左边两种。对于较小的零件且布置较密的情况，可以采用手工设置走刀顺序，在大致遵循自动切割的合理顺序条件下局部交替切割，以避免因钢板散热不及时火花溅射而导致的切割边不光滑与喷嘴的损坏。4.2 等离子切割的进刀方式和进刀位置在SICAM软件中提供了如图9所示的15种等离子切割进刀方式。大致分为圆弧进刀和直线进刀两类。圆弧进刀在切割外形时适用于没有直线交点的零件在零件直段上进刀；
直线进刀适用于各种零件在不同位置。图8切割顺序的进刀，对于进刀位置的设置,一般从端点进入为好,对于外形复杂的零件，可以从平直段开始，这样可使等离子弧稳定后进入复杂区域。上述进刀方式的切割过程基本为“刺穿、进刀、切割、退刀”。每种切割进刀方式均有相关的参数，可进行调节。4.3 后置处理以上工作完成后程序员可预览刀具在板上的运行情况，待检查并修改排板、进给路线、进刀位置、进刀方式无误后，可自动生成程序，程序员可以通过对NC代码的二次修改优化加工性能，如：调整切割速度、手工输入补偿指令与常用维护保养的指令。
在没有适当的冲模且需加工的孔要求不是太高的情况下，可以定义为切割，但如果孔径小于10mm，由于机床特性原因，最好使用金加工。2.2 CNC661机床的加工方式该型机床的加工方式有等离子切割、单点冲孔、多点连续冲压，具体运用如下：（1）对于零件的外形的加工一般采用等离子切割，但需在零件外形外侧留有足够的补偿余地，随着等离子喷嘴和电极的损耗，补偿值需要有所增加，一般补偿值为1～1.2mm如图3所示。对于精度要求较高的直边，则可用长圆形冲头多点连续冲压来获得较平直的边。使用多点连续冲压方式时，应注意连续冲压的步长n不宜大于长圆孔总长的一半，如图4所示，否则会由于冲压时，冲头受力不匀而损伤模具。（２）对于符合冲模尺寸的零件内孔和缺口（外形的内圆弧），一般都以单点冲压的方式加工如图5所示。如遇到与切割平面的坐标轴成一定角度的长圆形孔或冲模规格以外的孔时，可根据需要选择用圆形冲模多点连续冲压或等离子切割。根据实际加工质量，对于起重要用途（定位、精确装配）的孔采用多点连续冲压（如图6），之后增加挫毛边的工序。对于较小的孔，建议使用冲。对于起次要作用（如塞焊）的孔可采用等离子切割。3 套材的工艺性通常在SICAM软件中套材是关键，它是指程序员在软件中设置板料规格（长、宽、板厚、材质）及装夹位置，并在板料模型中布置所割零件的种类和数量，套材的目的是在保证切割质量和工艺合理性的前提下，尽可能提高板料的利用率。3.1 零件与板料边缘的距离如图7所示，零件的排布与钢板四周的距离根据机器的操作说明和板厚来决定，为了避免等离子切割工作头与夹具的运动干涉，零件靠夹具的距离理论上至少为250mm，其他边距一般随被割板厚可设10～15mm。右侧距离的设定，出于对切割过程中板料受热变形容易导致翘曲的考虑（尤其是3mm以下的薄板），故适当在该侧增大距离。3.2 零件与零件之间的距离图7套材视进刀距离而定，一般进刀距离为7mm，故间距可随板厚设为10～15mm，板料越厚零件间距可适当缩小。3.3 零件的排布形式零件的排布原则通常是：较大的零件放在离夹具远的地方，较小零件放在离夹具近的地方。另外根据该机器的进给特点，Y向移工作头，X向移板，加工外形要求较高且较长的零件应尽可能采用纵向布置，这样可以避免X向的板料移动时的上下颠簸导致切割面的不光滑和尺寸误差，尤其对于3mm以下的薄板更易见效。此外，零件的排布还要注意相同规格的长圆孔排布角度都要一致(0°或90°)，避免重复使用相同规格的冲模。相同零件的排布方式不宜太多，否则会导致子程序或者程序容量的增加，而不便控制系统操作。比较厚的板料还可使用两边装夹的方法（即在板料排布满的情况下，先做完一边的一部分零件，然后旋转180度换对边装夹加工完排布在板上的剩余零件）达到最大限度的利用率，如图7。但在排布时应注意，先加工的一边零件排布间距要大一点，边距至少留25mm，先加工的零件尽量少一些，外形尺寸大的零件放在第二次装夹后加工，保证第二次装夹夹具有足够宽的位置固定板料以增加加工部分的强度。如果一次加工的零件较少，板料未用完，可供下次有相同板厚零件时继续使用，仅要注意第二次排布时的零件要离上次已加工部分远些，以避免因为再次装夹的尺寸偏差引起零件与已切割区域的重叠。另，要冲孔的零件尽量不要放在已切割零件附近，要留足够的板面给冲孔时的冲模压板以便充分压住板料，使冲模以及板料受力均匀，可在减少冲孔尺寸误差的同时减少对冲模的损伤。4 加工路径、进刀方式加工路径、进刀方式是整个程序控制部分最为关键的工序，对工艺参数的合理设置会对等离子切割和冲压加工产生直接影响。4.1 选择冲压和等离子切割的路径首先确定是把所有的孔冲压完后再切割，还是按单个零件的顺序边冲压边切割。通常情况下选择前者，这样可以缩短机器的运行时间，有效减少换刀的空行程，并且使冲压过程中始终保持受力均匀，但如有特殊需要也可先割后冲。对于连续冲压大量不同型号的孔时，按软件提供的“最小路径”逐个型号进行加工。对于孔排布较密的区域，应间断停顿或局部调整冲模先后顺序，以保证冲模散热及时，钢板受力均匀。切割顺序一般建议使用图8所示的左边两种。对于较小的零件且布置较密的情况，可以采用手工设置走刀顺序，在大致遵循自动切割的合理顺序条件下局部交替切割，以避免因钢板散热不及时火花溅射而导致的切割边不光滑与喷嘴的损坏。4.2 等离子切割的进刀方式和进刀位置在SICAM软件中提供了如图9所示的15种等离子切割进刀方式。大致分为圆弧进刀和直线进刀两类。圆弧进刀在切割外形时适用于没有直线交点的零件在零件直段上进刀；
直线进刀适用于各种零件在不同位置。图8切割顺序的进刀，对于进刀位置的设置,一般从端点进入为好,对于外形复杂的零件，可以从平直段开始，这样可使等离子弧稳定后进入复杂区域。上述进刀方式的切割过程基本为“刺穿、进刀、切割、退刀”。每种切割进刀方式均有相关的参数，可进行调节。4.3 后置处理以上工作完成后程序员可预览刀具在板上的运行情况，待检查并修改排板、进给路线、进刀位置、进刀方式无误后，可自动生成程序，程序员可以通过对NC代码的二次修改优化加工性能，如：调整切割速度、手工输入补偿指令与常用维护保养的指令。
