火焰切割——如何保證切割的尺寸

在用數控火焰切割鋼板零件時，影響切割精度的關鍵因素是熱膨脹和切割路徑的選擇。那麼如何保證火焰切割的精度，在切割過程中我們會遇到哪方面的問題？下面武漢領航數控科技有限公司來給您作個分析。
1. 數控火焰切割中出現的問題分析
從理論上講，一個零件的切割程序編好了，並且確定了割縫補償k后，那麼設備切割時的運行軌跡就是一定的，切割出的零件尺寸就不會有變化。然而在實際切割過程中，我們發現切割出的零件還是存在一定的偏差，特別是一些直接切割后不再進行加工的工件。如果解決不好尺寸偏差問題，對產品的質量就會產生較大的影響。
武漢領航數控科技有限公司通過多年的數控切割機研發和實踐總結，得出以下兩方面的影響因素：
（1）熱膨脹量的影響
在實際切割過程中，整張鋼板上切割零件有先有后。剛切割時鋼板的溫度接近室溫，但零件切割的速度很快，尤其當零件不是很大時，一個零件切割完成時整塊鋼板還未來得及升溫、熱膨脹；或者雖然有局部的升溫，但熱膨脹受到周圍室溫狀態鋼板的約束，此時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。如果不給割縫補償k加上一個單側熱膨脹補償量△t ，那麼再切割的零件冷卻至室溫測得的尺寸與第一個切割零件測得的尺寸就會有偏差，且偏差會隨著鋼板熱膨脹量的增大而增大，直至趨於平衡（即切割的熱輸入與鋼板的散熱達到一個基本平衡）。這是由於鋼板在不同溫度下產生的熱膨脹量不同，導致了鋼板的體積變化，而對割縫補償k不加以修正（增加熱膨脹補償量△t ）則切割軌跡就不會變化，那麼切割的零件冷卻后體積就會縮小，尺寸當然就變小了。
（2）切割路徑選擇的影響
保證零件切割尺寸的另一個關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程中R200mm的圓法蘭與整張鋼板的連接剛度隨切割點的前進都在降低，但方案一中的連接剛度在切割點到達D點時已降至很低，從而無法保證D→A段切割的剛度，故零件尺寸無法保證。方案二切割過程中的連接剛度在B→A→D→C段都比較高，只有在接近B點時連接剛度才迅速降低，但到達B點時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）對於長短徑比相差不大的零件（見圖3），其各個方向的熱膨脹量基本一致，故只需給割縫補償k加上一個單側熱膨脹補償量△t 即可（具體數據可視零件大小、鋼板厚度等，通過計算、試驗或憑操作經驗來確定）。
（2）對於長短徑比相差較大的零件（見圖4），其各個方向的膨脹量也就相差很大，故不能僅給割縫補償k加一個單側熱膨脹補償量△t就可以保證切割零件的尺寸。而應給割縫補償k加一個短徑方向的單側熱膨脹補償量△t1，同時長徑方向的熱膨脹補償量與短徑方向的熱膨脹補償量的總差值〔即2×（△t2－△t1）〕應直接在切割程序上進行增加，這樣才能保證切割零件的尺寸精度。
（3）如果操作工對鋼板熱膨脹量的控制不熟悉或沒有足夠的經驗，也可以採用物理降溫的辦法（如循環冷卻水、冷卻液等）對切割工件進行跟蹤冷卻和降溫，使切割鋼板盡量處於接近室溫的狀態，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。但只有當鋼板的淬硬傾向不大，或微量淬硬對產品質量是允許的情況下才能採用這種方法。
（4）在切割過程中，無論選擇何種切割路徑，在零件切割接近完成點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。
因此，無論採用哪種切割方法和措施，都要結合自身的實際情況綜合考慮和分析，才能切割出精度高的零件。