技术

——罗正兵   谭晓丹  

一. 概述

金属切割是绝大部分金属加工的必要过程，比如在板材加工时，我们需要先将钢板切割成我们所需要的大致形状，然后再精加工制成所需要的零件。数控火焰/等离子切割利用数字运动控制系统，通过在系统中编写加工程序或者调入加工文件或图形，结合步进或伺服电机驱动器，驱动步进或者伺服电机来控制机床的加工轴来实现运动，它可以实现火焰/等离子切割的加工工艺，通过可燃气体或者等离子弧切割出所需要的金属形状。

二. 认识
数控火焰切割
数控火焰切割是数控机床利用燃气配氧气或者汽油配氧气进行金属材料切割的一种切割方式。
优点：
1. 可以切割很厚的碳钢，它的切割范围很广，可以切6mm—200mm厚的钢板；
2. 火焰切割机的价格比较低，同时前期投入成本也较低。
缺点：
1.切割所需预热和穿孔时间长，切割速度慢；
2.切割时的热变形大，尤其在切割（0.5-6mm）的薄板时，切割精度不高。
3.无法对铜，铝等有色金属和不锈钢进行切割。
4.燃烧燃料的方式对环境污染较严重，不环保。
数控火焰切割薄板（0.5-6mm）在切割领域已经逐步被等离子切割替代，但是在切割厚板和中板方面，数控火焰切割仍然不可替代，并且火焰切割以其价格的优势，在薄板切割中仍占有一定的市场份额。
数控等离子切割：
数控等离子弧切割是数控机床利用高温等离子电弧的热量使工件切口处的金属部局熔化(和蒸发)，并借高速等离子的动量排除熔融金属以形成切口的一种加工方法。
优点：
1.切割领域宽，可切割所有金属板材；
2.切割速度快，效率高，切割速度可达10m/min以上；
3.>切割精度比火焰切割高，水下切割无变形，精细等离子切割则精度更高。
缺点：
1.切割20mm以上钢板比较困难，需要很大功率的等离子电源，成本较高。
2.切割厚板时，割口成V型。
等离子在水下切割能消除切割时产生的噪声，粉尘、有害气体和弧光的污染，有效地改善工作场合的环境。采用精细等离子切割已使切割质量接近激光切割水平，目前随着大功率等离子切割技术的成熟，切割厚度已超过150mm，拓宽了数控等离子切割机切割范围。

三. 现状和前景
随着我国经济的飞速发展，数控加工行业也大步向前迈进，数控加工取代手工以及传统的半自动机床加工是必然趋势。
我国数控加工业起步较晚，而且主要集中在珠三角、长三角等工业发达城市或沿海地区。因此在目前，我国仍然有非常多企业还在使用手工或者半自动化机床进行金属切割。传统的切割方式不仅生产效率比较低，而且切割的质量和精度也比较差，同时切割时会造成很大的浪费。
就企业本身而言，加工效率、质量和节省材料绝对是最最重要的部分。而采用数控切割机可以使这些加工企业在这些方面相比传统而言
得到巨大的提升，产生巨大的经济效益。因此，数控切割会应用于越来越多的加工企业，最终取代传统加工。火焰/等离子切割方式，目前是数控切割的主流加工模式，这也意味着越来越多的企业会应用火焰/等离子切割机进行金属切割。
在国内板材加工行业，火焰/等离子切割机按便携式、中小型机、大龙门式分成三个档次的市场。目前大龙门式的数控系统一般由国外的公司所占据，国内企业只占有极少部分，中型机市场也有很多是使用国外系统，国内的系统基本使用于便携式系统。便携式切割机在这几年技术已经比较成熟，价格已经很低，虽然便携式得切割机器每年的需求仍然会快速增长，但是利润空间已经不大。在未来的市场中如果要想更多的赢利，就需要在保持小系统市场同时，发展中型和大型的系统，与国外的系统竞争，争夺中高端市场。因此未来国内的数控设备厂家需要提高自己的技术水平，生产出可以与国外公司竞争的产品。
等离子/火焰切割系统未来需要在这些方面努力：
1.进一步总结完善加工工艺细节，比如切割时拐角处理。
2.进一步提高工艺的自动化水平。
3.操作更简单，界面更加人性化，容易学习。
4.软件和硬件的稳定性，如抗干扰能力。
5.更高的加工精度和速度。
6.提高等离子电源的性能。
7.网络化。
此外，数控管材切割是一个具有庞大潜力的市场，目前国内大部分企业还停留在使用国外进口的数控管材切割设备阶段。

四. 结语
中国钢铁工业协会副秘书长李世俊在“二00七年(第二届)中国钢铁—铁合金产业链发展峰会”上透露，预计二0一0年，中国钢材需求为四点七亿吨，钢消费将达到四点九亿吨。
目前制造业正蓬勃发展，这一切必将促进国内数控火焰和等离子切割技术的良性发展。总体来说，我国数控等离子/火焰切割许多功能上已经接近国外同类产品水平，要完全达到或超过国外水平还有些路要走，但我坚信这一天的来临将不会等待太久了！