一、概述
數(shù)控等離子切割技術(shù)是集數(shù)控技術(shù),計(jì)算機(jī)軟、硬件技術(shù),等離子切割技術(shù),精密機(jī)械技術(shù)于一體的高新技術(shù)。發(fā)展數(shù)控等離子切割機(jī)可以徹底改變國(guó)內(nèi)熱切割行業(yè)的裝備水平,扭轉(zhuǎn)熱切割工業(yè)目前存在的效率低,質(zhì)量差,勞動(dòng)強(qiáng)度大,材料利用率低,環(huán)境臟亂差的局面,縮小與國(guó)外先進(jìn)國(guó)家的差距。同時(shí),數(shù)控等離子切割技術(shù)的發(fā)展可帶動(dòng)相關(guān)領(lǐng)域和學(xué)科達(dá)到 國(guó)際先進(jìn)水平。
火焰切割、等離子切割和激光切割是熱切割的三種主要方式,其技術(shù)經(jīng)濟(jì)性對(duì)比如上表所示。
火焰切割具有切割變形大,適應(yīng)不了高精度切割的需要,而且切割速度較低,切割前需預(yù)熱,花費(fèi)時(shí)間,難以適應(yīng)無人化操作的需要。等離子切割具有切割范圍寬,可切割一切金屬板材和許多非金屬材料,最高切割速度可達(dá)10m/min,是火焰切割的10倍。在水下切割能消除 切割時(shí)產(chǎn)生的噪聲,粉塵、有害氣體和弧光,有利于環(huán)境的保護(hù),符合21世紀(jì)對(duì)環(huán)保的要求。目前隨著大功率等離子切割技術(shù)的成熟,切割厚度已達(dá)130mm,采用水射流技術(shù)的大功率等離子切割已使切割質(zhì)量接近激光切割的下限(±0.2mm)。由于激光切割機(jī)價(jià)格昂貴,且目前只適合于薄板切割(通常厚板打孔時(shí)間長(zhǎng)),而精細(xì)等離子切割機(jī)切割精度可達(dá)激光切割的下限, 切割表面質(zhì)量近似,但切割成本遠(yuǎn)低于激光切割,約為其1/3,最大切割厚度可達(dá)12mm,因此用精細(xì)等離子切割機(jī)來取代價(jià)格昂貴的激光切割機(jī),有利于以最經(jīng)濟(jì)的方式對(duì)用量較大的中、薄板實(shí)施高速精細(xì)切割。另外,數(shù)控等離子切割與自動(dòng)套料編程軟件配合可以提高材料利用率5%~10%,按年切割2000萬t計(jì),則年可節(jié)省鋼材100~200萬t,價(jià)值幾十億元。故在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家已出現(xiàn)以數(shù)控等離子切割機(jī)取代火焰切割機(jī)和激光切割機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)。因此,研究推廣數(shù)控等離子切割技術(shù)具有重要的意義。
二、我國(guó)數(shù)控等離子切割技術(shù)的發(fā)展
我國(guó)數(shù)控火焰切割技術(shù)起步于20世紀(jì)80年代中期,而數(shù)控等離子切割機(jī)則更晚,大部分的數(shù)控等離子切割機(jī)以經(jīng)濟(jì)型機(jī)床(單片機(jī)為核心,步進(jìn)電機(jī)為驅(qū)動(dòng)元件)為主。國(guó)內(nèi)曾經(jīng)從事過數(shù)控切割機(jī)制造的廠家一度多達(dá)50多家,力量分散,許多廠家的前身都是焊割工具廠,技術(shù)基礎(chǔ)差。在整個(gè)80年代,國(guó)內(nèi)企業(yè)無論是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)還是生產(chǎn)規(guī)模方面都無力與國(guó)外企業(yè)競(jìng)爭(zhēng) 。
進(jìn)入90年代后,國(guó)內(nèi)的一些公司瞄準(zhǔn)世界先進(jìn)水平,不斷開發(fā)研制數(shù)控切割機(jī)的新產(chǎn)品,而且有些產(chǎn)品的主要技術(shù)指標(biāo)已達(dá)到國(guó)外同類設(shè)備的先進(jìn)水平,同時(shí)隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的調(diào)控作用,目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)數(shù)控切割機(jī)的廠家已調(diào)整到20幾家。但綜合實(shí)力較強(qiáng)且有競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力的只有梅塞爾切割焊接有限公司、上海伊薩漢考克有限公司、哈爾濱華崴焊切成套設(shè)備有限公司、哈爾濱四海數(shù)控機(jī)械制造有限公司、深圳市博利昌數(shù)控切割設(shè)備有限公司、無錫華聯(lián)焊割設(shè)備廠、北京百惠宏達(dá)科技有限責(zé)任公司等幾家。他們一般都有自主科研開發(fā)能力,生產(chǎn)規(guī)模較大,產(chǎn)品規(guī)格齊全,品種多,質(zhì)量較穩(wěn)定,信譽(yù)度高。因此,在招標(biāo)活動(dòng)中往往取勝,單產(chǎn)量一般均在三四十臺(tái)以上,有的甚至超過百臺(tái)。當(dāng)然有的企業(yè)雖然批量較小但也各有其特點(diǎn),能適應(yīng)不同企業(yè)的需求。
國(guó)內(nèi)一些數(shù)控等離子切割產(chǎn)品在許多方面已形成自身獨(dú)有的特點(diǎn),實(shí)現(xiàn)了“自動(dòng)化、多功能和高可靠性”。在某些方面,產(chǎn)品的技術(shù)性能甚至超過了國(guó)外的產(chǎn)品,具體體現(xiàn)在:
1.數(shù)控系統(tǒng)與等離子系統(tǒng)的電磁兼容技術(shù)
這是數(shù)控等離子切割機(jī)成功的關(guān)鍵,只有解決了這一難題,才能實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制下的等離子切割。
2.符合熱切割工藝要求的專用控制軟件
該類控制軟件的特點(diǎn)如下:
(1)采用圖形輸入方式,比代碼輸入更加直觀,操作快捷方便。
(2)中文界面,更適合中國(guó)國(guó)情。
(3)輸入方式多元化,所有調(diào)控指令化。
(4)利用自動(dòng)套料編程軟件,可提高板材利用率10%左右。
3.大功率等離子系統(tǒng)
該系統(tǒng)具有100%暫載率和完備的數(shù)控接口、弧壓接口、遙控接口,并提供全套的接口附件,從而實(shí)現(xiàn)與數(shù)控系統(tǒng)的緊密結(jié)合。
三、國(guó)外數(shù)控等離子切割技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
國(guó)外數(shù)控切割機(jī)的生產(chǎn)廠家主要集中在德國(guó)、美國(guó)和日本。其主要廠家有德國(guó)的伊薩(E SAB)、梅塞爾(MESSER),日本的田中(TANAKA)、小池(KOIKE),美國(guó)的L-TEC、林德(LINDA) 等。能夠代表數(shù)控等離子切割技術(shù)最高水平的廠家集中在德國(guó),德國(guó)伊薩的數(shù)控切割機(jī)是當(dāng)今世界上品種最全,功能最多,水平最高,幾乎包括了所有非接觸式切割手段的數(shù)控切割機(jī)。 其中NEC520連續(xù)軌跡控制器與RPC600(單臺(tái)或雙臺(tái)并聯(lián))水射流式等離子系統(tǒng)配合可以切割130mm以下金屬板材;與HD3070精細(xì)等離子配合可對(duì)1~12mm金屬材料實(shí)施高速(7.6m/min)和高精度(接近激光切割下限)切割。
上述配置代表了數(shù)控等離子切割機(jī)的最高配置,其主要特點(diǎn)如下:
(1)自動(dòng)化切割即等離子切割的全部過程(如初始定位、引弧、穿孔、切割、調(diào)高、升降水等)均在數(shù)控指揮下完成,并可通過編程來修改其參數(shù)。
(2)多功能即通過加掛不同附件增加數(shù)控機(jī)床的柔性,為下道工序提供定位、焊接、儲(chǔ)存基 礎(chǔ)。例如打標(biāo)記功能可提供安裝和定位基準(zhǔn)。等離子切割可進(jìn)行X、V、Y和K形等坡口加工,且不僅可完成直線坡口還可完成曲線、圓弧形坡口,為焊接提供方便。
(3)水下切割可有效地減小鋼板熱變形,充分抑制塵粉、弧光、噪聲和飛濺。
美國(guó)海寶公司的等離子系統(tǒng)代表著當(dāng)今世界等離子系統(tǒng)的最高水平,其產(chǎn)品規(guī)格覆蓋從普通等離子、水射流式等離子直至精細(xì)等離子等所有熱切割用等離子系統(tǒng)。普通等離子電源輸出電流為20~200A,切割厚度可達(dá)50mm以下;水射流式等離子電源輸出電流最高可達(dá)1000A,切割厚度可達(dá)130mm以下;精細(xì)等離子電源輸出電流最高可達(dá)100A,切割厚度可達(dá)12mm以下 ,其中精細(xì)等離子割縫寬0.65~0.75mm,與數(shù)控切割機(jī)配合可達(dá)±0.2mm的切割精度。
四、國(guó)內(nèi)在數(shù)控等離子切割技術(shù)方面與國(guó)外的差距
國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家切割行業(yè)90%為數(shù)控切割機(jī)下料,僅10%為手工下料,而我國(guó)用數(shù)控切割 機(jī)下料僅占下料總量的10%以下,其中數(shù)控等離子切割比例更小。絕大多數(shù)仍采用手工或半自動(dòng)切割,笨重落后,勞動(dòng)強(qiáng)度大,生產(chǎn)效率低,而且材料浪費(fèi)嚴(yán)重,因此十分有必要發(fā)展并普及數(shù)控等離子切割機(jī)以改變這一落后現(xiàn)狀。
關(guān)于國(guó)產(chǎn)數(shù)控切割機(jī)與國(guó)外產(chǎn)品的差距,就數(shù)控火焰切割機(jī)而言,已無大的差距,性能也比較穩(wěn)定,只是國(guó)產(chǎn)切割機(jī)為保證質(zhì)量,一些主要部件如電磁氣閥、減壓閥、交流伺服系統(tǒng)等均采用進(jìn)口件,目前國(guó)產(chǎn)件的質(zhì)量仍然不穩(wěn)定。數(shù)控等離子切割機(jī)總的性能也與進(jìn)口設(shè)備相差無幾,只是與數(shù)控等離子切割機(jī)配套的等離子電源與國(guó)外差距更大,目前很多用戶都愿意用進(jìn)口等離子電源就足以說明問題,因此發(fā)展數(shù)控等離子切割其相關(guān)技術(shù)也十分重要。
總之,無論從切口質(zhì)量、易損件的耐用度等國(guó)產(chǎn)與進(jìn)口的仍有一定差距,因此要完全替代進(jìn)口必須在基礎(chǔ)件的生產(chǎn)上狠下功夫。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#
五、市場(chǎng)及應(yīng)用前景
20世紀(jì)80年代初期以前數(shù)控切割機(jī)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)全部由國(guó)外切割機(jī)占領(lǐng),80年代中后期國(guó)產(chǎn)數(shù)控切割機(jī)才逐步生產(chǎn)出并投放市場(chǎng),90年代初隨著國(guó)產(chǎn)數(shù)控切割機(jī)的發(fā)展,市場(chǎng)的迅速擴(kuò)展,迫使國(guó)外企業(yè)到國(guó)內(nèi)來發(fā)展,切割機(jī)的價(jià)格也大幅度下降。90年代后期由于國(guó)產(chǎn)數(shù)控火焰切 割機(jī)質(zhì)量已趨穩(wěn)定,價(jià)格也較前幾年大幅度下降,因此已逐步取代了進(jìn)口機(jī)。
隨著我國(guó)工業(yè)向現(xiàn)代化邁進(jìn),國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)數(shù)控切割機(jī)的需求逐年增大,加之國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家由于已有大量數(shù)控火焰切割機(jī)正在使用,故數(shù)控等離子切割機(jī)的普及受到一定制約,而我國(guó)數(shù)控切割機(jī)技術(shù)起步和應(yīng)用較晚,形成供需缺口,導(dǎo)致我國(guó)數(shù)控切割機(jī)特別是數(shù)控等離子切割 機(jī)的潛在市場(chǎng)巨大。
據(jù)統(tǒng)計(jì),近幾年我國(guó)每年數(shù)控等離子切割機(jī)的市場(chǎng)需求約為500臺(tái),而且有逐年增長(zhǎng)的趨勢(shì),我國(guó)周邊地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展又為我們展現(xiàn)了良好的國(guó)際市場(chǎng)前景。目前數(shù)控等離子切割機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)應(yīng)向全自動(dòng)、多功能、大功率及高質(zhì)量等方向發(fā)展。
六、結(jié)語
21世紀(jì)我國(guó)的數(shù)控切割行業(yè)面臨各種新的挑戰(zhàn),國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)更加激烈。我們應(yīng)瞄準(zhǔn)世界先進(jìn)水平,不斷開發(fā)研制新產(chǎn)品,帶動(dòng)國(guó)內(nèi)同行業(yè)技術(shù)水平的普遍提高,只有這樣才能淘汰低檔、劣質(zhì)產(chǎn)品,凈化市場(chǎng),帶動(dòng)行業(yè)廠家轉(zhuǎn)變經(jīng)營(yíng)理念;同時(shí)在加強(qiáng)科研開發(fā)、技術(shù)創(chuàng)新與質(zhì)量管理上下功夫,使我國(guó)數(shù)控切割行業(yè)迅速達(dá)到世界先進(jìn)水平,從而振興民族工業(yè),提高 我國(guó)的綜合國(guó)力。
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