技术

数控火焰切割机一种对金属板材进行切割下料的热切割设备，在机械、船舶、压力容器、金属切削、船舶、航天的行业中也得到了广泛的应用。我国在20世纪80年代中期引进了数控火焰切割机的技术，目前在windows操作系统下发展通用的数控系统，已成为数控技术发展的新潮流。该系统结合热切割机床的加工特点、开放式数控结构形式以及功能可靠的工控机为硬件基础，最大限度的提高了热切割机床的加工精度和柔性，可为现有的热切割机床提供一整套的软件、硬件和气路控制系统，方便的实现数控热切割的CAD／CAM功能。

一、数控火焰切割机数控系统软硬件结构和原理
数控火焰切割机设备的数控系统控制主横梁上的小车沿纵向运动，控制带有割炬的小车沿横向运动，其横、纵向的运动合成为割炬的运动轨迹，也就是所要切割的工件的形状。同时，火焰切割数控系统中的PLC实现切割气路的阀动作和时序控制。在数控火焰切割机系统中，为保持切割机头与钢板之间的距离不变，必须配备自动调高装置。

1、控制系统软硬件组成。由于数控火焰切割机控制精度、工作速度及载荷要求都不是很高，所以可以采用步进电机以开环方式实现运动控制。其中工业控制机和运动控制卡协同完成控制系统的控制功能，该控制系统电机驱动器能实现斩波恒流细分驱动，提高了电机运动精度，并较好的解决了大扭矩驱动时的发热问题。
2、加工模块。该模块是整个系统运动控制的核心模块。首先，系统从输人的图形信息中读出加工数据信息，对其进行分析及编译，使其成为插补运算可以直接应用的数据，并进行相应的插补运算。为了节省在插补过程中的运算时间，需要对数控加工程序作预处理，主要包括直线段和圆弧的预处理。工控机根据插补结果通过运动控制卡控制步进电机的速度和位移。在插补及运动控制过程中，系统将按照实际运行的轨迹，对运动路径进行实时动态显示。该控制系统的插补运算采用DDA插补原理，应用两轴的协调运动，插补得到平面任意图形。

二、切割气路设计及切割时序
数控火焰切割机利用的是氧气和乙炔对钢板进行的热切割。该系统利用OMRON的小型机CPIHPLC对相应的阀进行控制，从而实现切割气路的时序控制。数控火焰切割机工作时的时序主要由点火、预热、穿孔、切割、放气和空程等几个时序构成。其工作过程是：当PLC从数控系统接收到预热开信号时，PLC控制点火器、燃气阀、燃气高阀和预热阀打开，完成点火。延时一段时间后，点火器关闭，并对板材进行预热；当板材预热一段时间并从数控系统接收到切割开信号后，四级切换切割阀依次打开。根据不同的板材厚度用切割氧四级切换阀进行切割氧的逐渐增压，对板材进行穿孔以便进行切割，从而完成穿孔工艺。穿孔完成后燃气高阀和预热氧高阀关闭，进人工件切割时序。切割完成后，燃气高阀和预热氧高阀打开以便割炬不熄灭，并且放气阀打开将气路管道中剩余的燃气排出，其余阀关闭。进入空程，直到再切割时，开始下一次循环。

三、结论
开发了基于工业PC机和步进电机运动控制器的开放式数控火焰切割机系统。该数控系统具有完善的图形编程、加工轨迹动态跟踪显示、加工程序通讯传输等多种功能，气路系统采用了穿孔四级切换控制。该系统已经应用于实际生产，实践应用表明该系统能满足火焰切割的要求，系统使用操作十分方便，适合于我国一般的金属加工企业。该控制系统的应用对促进我国机械经济型热切割工业的自动化，提高企业经济效益，增加企业的市场竞争力起着积极的促进作用。