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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(duì)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(yíng)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(duì)于金屬板材使用大戶來(lái)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(guó)內(nèi)市場(chǎng)來(lái)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(chǎng)份額較大，其主要原因還是體現(xiàn)在設(shè)備的購(gòu)置成本以及后期使用成本相對(duì)經(jīng)濟(jì)。基于兩類切割方式的數(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(guó)許多制造企業(yè)對(duì)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?cè)诂F(xiàn)有設(shè)備及軟件技術(shù)的基礎(chǔ)上對(duì)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(guò)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(duì)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(chéng)數(shù)控科技有限公司技術(shù)部門針對(duì)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(guò)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)。火焰割炬采用上海捷瑞。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(chéng)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(zhǎng)度113.529米+24.828米=138.357米。
共邊切割：切割長(zhǎng)度88.357米。
使用結(jié)果：切割長(zhǎng)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(guò)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(chéng)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(guó)海寶POWERMAX65A電源，割炬為海寶原裝割炬（15M割炬線）。華宇誠(chéng)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(duì)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(zhǎng)度214.161米，第二張板上的切割長(zhǎng)度為132.682米。
共邊切割：第一張板上的切割長(zhǎng)度172.895米，第二張板上的切割長(zhǎng)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(zhǎng)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(guò)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(zhǎng)度。
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