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金屬板材數(shù)控切割機(jī)高效加工實(shí)例分析
發(fā)布時(shí)間：2019-06-05 17:29:35金屬板材數(shù)控切割機(jī)高效加工實(shí)例分析
一、前言
基于平面金屬材料的數(shù)控切割機(jī)加工，是對傳統(tǒng)手工切割下料方式的換代升級(jí)，在生產(chǎn)效率上優(yōu)越性也是相當(dāng)顯著的。在現(xiàn)代企業(yè)制度下，提高經(jīng)濟(jì)效益是企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營的出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)。要提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，關(guān)鍵在于加強(qiáng)企業(yè)成本管理，不斷降低產(chǎn)品成本，這已成為人們的共識(shí)。以煤礦機(jī)械制造企業(yè)為例，金屬板材要占公司總成本的60％以上．而氣體燃料也要占切割總成本的60％以上。根據(jù)調(diào)查顯示，機(jī)械制造行業(yè)已經(jīng)進(jìn)入微利時(shí)代。對于金屬板材使用大戶來講，提高金屬板材利用率，提高切割效率，是降低企業(yè)生產(chǎn)成本的最直接、最行之有效的解決辦法。本文所有數(shù)據(jù)由武漢嘉倍德科技有限公司根據(jù)實(shí)際操作情況統(tǒng)計(jì)，鑒于實(shí)例板材切割企業(yè)的要求，本文不提供實(shí)例切割照片。
二、數(shù)控切割機(jī)加工方式介紹
在數(shù)控切割機(jī)設(shè)備的材料切割應(yīng)用中，主要采取的熱切割加工方式中，以火焰切割、等離子切割以及激光切割表現(xiàn)居多；而在國內(nèi)市場來看，上述三類切割方式中，以火焰切割和等離子切割所占市場份額較大，其主要原因還是體現(xiàn)在設(shè)備的購置成本以及后期使用成本相對經(jīng)濟(jì)?；趦深惽懈罘绞降臄?shù)控切割機(jī)設(shè)備又?jǐn)?shù)控火焰切割機(jī)和數(shù)控等離子切割機(jī)。
目前，我國許多制造企業(yè)對金屬板材下料．特別是數(shù)控切割方而，只滿足于“可以切”的基本要求。只要能夠編程，生成切割程序，可以切割就行了，忽視了切割效率和金屬板材利用率。圍繞這個(gè)出發(fā)點(diǎn)，我們在現(xiàn)有設(shè)備及軟件技術(shù)的基礎(chǔ)上對數(shù)控切割技術(shù)進(jìn)行不斷的改革和試驗(yàn)，尋找新的切割方法。試驗(yàn)證明“共邊切割、連續(xù)切割”的方法是可行的。
通過大量的切割實(shí)踐和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)證明：使用共邊、借邊、橋接、連續(xù)切割等高效切割技術(shù)和工藝，可直接減少預(yù)熱穿孔70％，減少切割路徑30％，提高切割效率40％，提高板材套料利用率3％一5％，同時(shí)，有效節(jié)省火焰、等離子割嘴電極等耗材以及節(jié)省水電氣等能源40％的消耗。
1. 正常切割
每個(gè)零件都要預(yù)熱穿孔，每個(gè)零件切割一周．這種通常的切割方法明顯造成相同或臨近的直線邊重復(fù)切割，這樣就會(huì)降低切割效率和鋼材利用率．同時(shí)大量的預(yù)熱穿孔還對火焰和等離子割嘴電極以及切割氧和電力產(chǎn)生大量的消耗。
2. 共邊切割
實(shí)現(xiàn)不同大小，不同形狀零件的共邊套料和借邊切割，實(shí)現(xiàn)共邊零件與不共邊零件的混合套料切割。采用共邊切割方式，在整板套料和余料板套料的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)多個(gè)零件共邊切割，可以達(dá)到減少切割路徑，提高切割效率，又可以減少零件間距，提高金屬板材利用率的目的。
3. 橋接切割
實(shí)現(xiàn)零件成組成片橋接連割。使用橋接連續(xù)切割方法，實(shí)現(xiàn)零件成片成組連續(xù)切割，有效減少預(yù)熱穿孔個(gè)數(shù)，縮短切割時(shí)間，提高切割效率，降低火焰等離子易損件消耗。
4. 零件短空程連續(xù)切割
類似于橋接功能，實(shí)現(xiàn)相鄰幾個(gè)零件的引入引出線連接。實(shí)現(xiàn)連續(xù)切割，避免了火焰等離子的預(yù)熱穿孔．從而有效節(jié)省割嘴電極，預(yù)熱氧，節(jié)省耗材，提高切割效率。
為了方便用戶深入學(xué)習(xí)和掌握高效切割加工技巧，武漢華宇誠數(shù)控科技有限公司技術(shù)部門針對數(shù)控火焰切割機(jī)及數(shù)控火焰切割機(jī)的實(shí)際切割情況，分別通過實(shí)操及切割數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。
三、數(shù)控火焰切割機(jī)應(yīng)用實(shí)例分析
1. 設(shè)備廠家：武漢嘉倍德科技有限公司生產(chǎn)的YCLM-4000型龍門式數(shù)控火焰切割機(jī)?；鹧娓罹娌捎蒙虾＝萑?。割嘴采用上海氣焊機(jī)廠的乙炔快速割嘴。氣體：氧、乙炔。軟件：華宇誠數(shù)控科技“YCZN”自動(dòng)編程軟件；數(shù)控切割機(jī)操作系統(tǒng)軟件；FastCAM“HYCOEM”版輔助軟件。數(shù)控切割機(jī)周圍環(huán)境溫度33°C。
2. 實(shí)施板材切割速度：0-700mm/min。
3. 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：鋼板尺寸：25×1803×10205。材質(zhì)：Q345B。零件總數(shù)量77個(gè)，零件類型77種。
4. 標(biāo)準(zhǔn)套料切割狀態(tài)時(shí)數(shù)據(jù)：零件之間距離6mm（大于2倍割縫以上)，零件與板邊間距3mm(大于l倍割縫值以上)，實(shí)際套料零件數(shù)77個(gè)，實(shí)際套料零件類型77種，所需板材2張。
5. 混合共邊套料狀態(tài)時(shí)數(shù)據(jù)：零件之間距離2mm（1倍割縫值)，零件與板邊間距2.5mm，實(shí)際套料零件數(shù)77個(gè)，實(shí)際套料零件類型77種，所需鋼板1張。
6. 比較結(jié)果如下：
6.1）從板材面積上
標(biāo)準(zhǔn)切割：使用2張板材，第一張板材的利用率為82.05％，第二張板材的利用率為10.78％。
共邊切割：只需l張板材。利用率為92.83％。
使用結(jié)果：直接減少了一張鋼板的切割，避免產(chǎn)生余料。
6.2）從切割效率上
標(biāo)準(zhǔn)切割：切割長度113.529米+24.828米=138.357米。
共邊切割：切割長度88.357米。
使用結(jié)果：切割長度有效減少了50米，即減少36%，按照實(shí)際火焰切割速度為450mm／min，節(jié)約約了111.11分鐘，按照氣體消耗量為2.8m3／小時(shí)計(jì)算，共節(jié)約氣體5.19m3。
6.3）從穿孔數(shù)量上
標(biāo)準(zhǔn)切割：一共有77個(gè)直接穿孔點(diǎn)。
共邊切割：實(shí)際在板上的穿孔點(diǎn)為13個(gè)，其他的全部為借邊，而不是穿孔。
使用結(jié)果：節(jié)省了64個(gè)正常預(yù)熱穿孔點(diǎn)，減少率為83％。按照周邊實(shí)際環(huán)境溫度20 ℃時(shí)預(yù)熱時(shí)間70秒計(jì)算，節(jié)約約了74.67分鐘，按照氣體消耗量為2.8m3／小時(shí)計(jì)算，共節(jié)約氣體3.48m3。
7. 結(jié)論
根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以得出，使用混合共邊進(jìn)行切割是有效節(jié)約板材，提高切割效率，節(jié)約成本的方法之一。完成所計(jì)劃零件切割能夠節(jié)省大約185.78分鐘的時(shí)間，可以節(jié)省氣體損耗為8.67m3，同時(shí)還減少了吊換板材過程的時(shí)間。
四、數(shù)控等離子切割機(jī)應(yīng)用實(shí)例分析
1. 設(shè)備廠家：武漢華宇誠數(shù)控科技有限公司生產(chǎn)的YCLM-4000型龍門式數(shù)控等離子切割機(jī)。等離子電源采用美國海寶POWERMAX65A電源，割炬為海寶原裝割炬（15M割炬線）。華宇誠數(shù)控科技“YCZN”自動(dòng)編程軟件；數(shù)控切割機(jī)操作系統(tǒng)軟件；FastCAM“HUAYUCHENGOEM”版輔助軟件。數(shù)控切割機(jī)周圍環(huán)境溫度30°C。
2. 實(shí)施板材切割速度：0-3500mm/min。
3. 等離子切割成本產(chǎn)生分析
根據(jù)各個(gè)等離子電源生產(chǎn)廠商的官方數(shù)據(jù)和實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)，在進(jìn)行等離子切割時(shí)，每進(jìn)行一次穿孔將會(huì)對等離子割炬的電極及割嘴進(jìn)行破壞，這種破壞的程度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于正常切割時(shí)的損耗。因此，等離子切割的費(fèi)用除正常的用電損耗外，主要由穿孔造成的。減少板材切割中的穿孔次數(shù)是減少等離子切割費(fèi)用的主要措施。
4. 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：鋼板尺寸：12×1500×8000。材質(zhì)：Q345B。零件總數(shù)377個(gè)，零件種類8種。
5. 標(biāo)準(zhǔn)套料切割狀態(tài)時(shí)數(shù)據(jù)：零件之間距離6mm（大于2倍割縫以上)，零件與板邊間距2mm(大于l倍割縫值以上)，實(shí)際套料零件數(shù)377個(gè)，實(shí)際套料零件類型8種，所需板材2張。
6. 混合共邊套料狀態(tài)時(shí)數(shù)據(jù)：零件之間距離2mm（1倍割縫值)，零件與板邊間距2mm，實(shí)際套料零件數(shù)377個(gè)，實(shí)際套料零件類型8種，所需鋼板2張。
7. 切割結(jié)果比較：
7.1）從板材面積上
標(biāo)準(zhǔn)切割：使用2張板材，第一張板材的利用率為84.68％，第二張板材的利用率為53.99％。
共邊切割：使用2張板材，第一張板材的利用率為92.52％，第二張板材的利用率為46.15％。
使用結(jié)果：從第一張整版可以看出，板材利用率提高了7.84％。從第二張整版上可以看出，板材節(jié)約了7.84％。
7.2）從切割效率上
標(biāo)準(zhǔn)切割：第一張板上的切割長度214.161米，第二張板上的切割長度為132.682米。
共邊切割：第一張板上的切割長度172.895米，第二張板上的切割長度為76.48米。
使用結(jié)果：第一張板和第二張板上的實(shí)際切割長度有效減少了97.968米，分別減少了19.2%和42.3%。
7.3）從穿孔數(shù)量上
標(biāo)準(zhǔn)切割：第一張板上的穿孔數(shù)為225個(gè)，第二張板上穿孔數(shù)152個(gè)。
共邊切割：第一張板上的實(shí)際穿孔數(shù)為48個(gè)，其它為邊緣切割。第二張板上穿孔數(shù)12個(gè)，其它為邊緣切割。
使用結(jié)果：節(jié)省了317個(gè)正常穿孔點(diǎn)，減少率為84.1％。
8. 結(jié)論
根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以得出，使用混合共邊進(jìn)行切割不單單可以增加板材的利用率，減少穿孔數(shù)量才是我們最大的實(shí)惠。通過這種方式切割可以使等離子切割電源用電及易損件的消耗降到最低。完成所計(jì)劃零件切割能夠節(jié)省大約165元易損件消耗，同時(shí)還減少了切割長度。
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