火焰數(shù)控切割精度誤差分析

    火焰切割作為數(shù)控切割設(shè)備的主要切割方式，在切割過(guò)程中往往有用戶企業(yè)反映切割效果不佳，割縫較大等問(wèn)題。武漢藍(lán)訊科技有限公司認(rèn)為造成火焰切割精度誤差過(guò)大因素是多方面的，除了對(duì)切割氧流量、壓力、純度以及氧流形狀的要求外，在預(yù)熱火焰的功率，被切割金屬的成分、性能、表面狀態(tài)及初始溫度等方面也將影響最終切割效果。上述部分因素在實(shí)際切割過(guò)程中可以通過(guò)人為操作將影響效果控制在，除此之外，還有兩點(diǎn)比較重要的因素也是可以通過(guò)人為控制以提高火焰切割精度的，為方便用戶企業(yè)了解，武漢藍(lán)訊技術(shù)部特整理如下：
1.火焰切割熱膨脹量的影響
在實(shí)際切割過(guò)程中，整板上切割零件有先有后。剛切割時(shí)鋼板的溫度接近室溫，但零件切割的速度很快，尤其當(dāng)零件不是很大時(shí)，一個(gè)零件切割完成時(shí)整塊鋼板還未來(lái)得及升溫、熱膨脹；或者雖然有局部的升溫，但熱膨脹受到周?chē)覝貭顟B(tài)鋼板的約束，此時(shí)切割的零件尺寸比較精確。隨著切割零件的增多，熱量的不斷輸入，鋼板溫度不斷升高，熱膨脹量也不斷增大。如果不給割縫補(bǔ)償k加上一個(gè)單側(cè)熱膨脹補(bǔ)償量△t ，那么再切割的零件冷卻至室溫測(cè)得的尺寸與個(gè)切割零件測(cè)得的尺寸就會(huì)有偏差，且偏差會(huì)隨著鋼板熱膨脹量的增大而增大，直至趨于平衡（即切割的熱輸入與鋼板的散熱達(dá)到一個(gè)基本平衡）。這是由于鋼板在不同溫度下產(chǎn)生的熱膨脹量不同，導(dǎo)致了鋼板的體積變化，而對(duì)割縫補(bǔ)償k不加以修正（增加熱膨脹補(bǔ)償量△t ）則切割軌跡就不會(huì)變化，那么切割的零件冷卻后體積就會(huì)縮小，尺寸當(dāng)然就變小了。
2.火焰切割路徑選擇的影響
保證零件切割尺寸的另一個(gè)關(guān)鍵就是切割路徑的選擇。如果切割路徑選擇不好，就不可能切割出高精度的零件。例如，要在一張較大鋼板上切割R200mm的圓法蘭。方案一選擇的切割路徑為切割引入線→A→B→C→D→A（如圖1所示），方案二選擇的切割路徑為切割引入線→B→A→D→C→B（如圖2所示）。這兩種方案在切割過(guò)程中R200mm的圓法蘭與整板的連接剛度隨切割點(diǎn)的前進(jìn)都在降低，但方案一中的連接剛度在切割點(diǎn)到達(dá)D點(diǎn)時(shí)已降至很低，從而無(wú)法保證D→A段切割的剛度，故零件尺寸無(wú)法保證。方案二切割過(guò)程中的連接剛度在B→A→D→C段都比較高，只有在接近B點(diǎn)時(shí)連接剛度才迅速降低，但到達(dá)B點(diǎn)時(shí)零件的切割也隨之完成，故零件尺寸能夠得到保證。
2. 解決措施
（1）對(duì)于長(zhǎng)短徑比相差不大的零件（見(jiàn)圖3），其各個(gè)方向的熱膨脹量基本一致，故只需給割縫補(bǔ)償k加上一個(gè)單側(cè)熱膨脹補(bǔ)償量△t 即可（具體數(shù)據(jù)可視零件大小、鋼板厚度等，通過(guò)計(jì)算、試驗(yàn)或憑操作經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定）。
（2）對(duì)于長(zhǎng)短徑比相差較大的零件（見(jiàn)圖4），其各個(gè)方向的膨脹量也就相差很大，故不能僅給割縫補(bǔ)償k加一個(gè)單側(cè)熱膨脹補(bǔ)償量△t就可以保證切割零件的尺寸。而應(yīng)給割縫補(bǔ)償k加一個(gè)短徑方向的單側(cè)熱膨脹補(bǔ)償量△t1，同時(shí)長(zhǎng)徑方向的熱膨脹補(bǔ)償量與短徑方向的熱膨脹補(bǔ)償量的總差值〔即2×（△t2－△t1）〕應(yīng)直接在切割程序上進(jìn)行增加，這樣才能保證切割零件的尺寸精度。
（3）如果操作工對(duì)鋼板熱膨脹量的控制不熟悉或沒(méi)有足夠的經(jīng)驗(yàn)，也可以采用物理降溫的辦法（如循環(huán)冷卻水、冷卻液等）對(duì)切割工件進(jìn)行跟蹤冷卻和降溫，使切割鋼板盡量處于接近室溫的狀態(tài)，使鋼板的熱膨脹量得到控制，從而使切割零件的尺寸得以保證。但只有當(dāng)鋼板的淬硬傾向不大，或微量淬硬對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量是允許的情況下才能采用這種方法。
（4）在切割過(guò)程中，無(wú)論選擇何種切割路徑，在零件切割接近完成點(diǎn)以前都必須使零件與鋼板之間具有足夠的連接剛度，才能保證零件的切割尺寸和精度。
從理論上講，一個(gè)零件的切割程序編好了，并且確定了割縫補(bǔ)償后，那么設(shè)備切割時(shí)的運(yùn)行軌跡就是一定的，切割出的零件尺寸就不會(huì)有變化。用戶應(yīng)當(dāng)結(jié)合實(shí)際情況以及所加工材料厚度，考慮熱膨脹及切割路徑影響，對(duì)切割予以調(diào)整，才能得到切割效果。

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