PDF《数控等离子切割机控制系统设计》

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95 技术与应用――数控系统 技术与应用――数控系统 数控等离子切割机控制系统设计 Designed of Control System in CNC Plasma Cutting Machine 摘要 :本文通过对等离子切割机工作原理进行分析研究.

并且切割工艺进行优化.通过提高控制系统的控制精度来提高加 工精度将会得到一种低成本高收益的效果.对控制系统与外围电路信息交换进行了光耦隔离 , 减少了外界干扰 , 增加了系统 的安全性 , 并且根据计算选择了合适的电机驱动.通过对控制系统的优化设计提高了切割机的切割精度和抗干扰性能 , 经实 验论证切割精度能够达到 ±0.5mm 左右. 文/青岛海洋装备研究院? 蔡明峰

1 前言 数控等离子切割机的数控切割:是指数控火焰、等离子、 激光和水射流等切割机,根据数控切割套料软件提供的优化 套料切割程序进行全时、自动、高效、高质量、高利用率的 数控切割.数控切割代表了现代高科技的生产方式,是先进 的优化套料计算技术与计算机数控技术和切割机械相结合的 产物.目前我国制造业中,手动和半自动切割的应用还比较 普遍.随着我国现代化建设的不断进行,机械制造业的钢材 使用量也不断增加,对切割的精度、效率的要求也不断提升. 具有高智能化、高集成度的数控切割机设备大大降低了生产 成本及资源浪费,成为现代化制造业发展的必然趋势. 对于那些采用传统方式难以切割的材料 , 可通过数控等 离子切割机完成.此外 , 在切割速度上 , 在切割小厚度普通碳 素钢薄板时 , 数控等离子切割速度快于传统氧切割速度的数 倍,同时 , 切割面保持光洁 , 热变形情况较好.数控等离子切 割机切割件质量对于产品质量有着十分关键的影响 , 科学合 理的优化切割路径具有重要价值.切割件热变形的原因分析 在进行数控等离子切割机操作的过程中 , 出现时热变形的情 况的概率较小 , 然而 , 在金属板材轧制和冷却中难以避免产生 残余内应力.这是因为 , 在切割过程中 , 由于受到局部高温热 源因素的影响 , 金属板材会沿着切割的方向发生膨胀 , 膨胀后 的金属板材周围的母板便会受到一定的限制 , 导致金属板材 在切口边缘的位置上发生较大的应力作用. 数控等离子切割机具有多功能、高效、高速、高精度、 低劳动强度和高度自动化等特点, 适合于加工多品种、 小批量、 形状复杂、 调换频繁的零件, 广泛运用予汽车、 机车、 压力容器、 化工机械、核工业、通用机械、工程机械、钢结构等许多行 业.数控等离子切割能切割氧气难以切割的各种金属材料 ( 利 用等离子弧还能切割某些非金属材料 ),其主要优点在于切割 厚度不大的普通碳素钢薄板时,切割速度可达氧切割法的 5―

6 倍、切割面光洁、热变形小、切口宽度和切割面斜角较大, 切割薄板时采用特种切割割炬或工艺可获得接近垂直的切割 面等.数控等离子切割机切割件的加工质量对整个产品起着 关键性的作用,所以有效防止加工件的变形显得尤为重要.

2 切割工艺优化 为了尽量减小切割变形,切割前必须保证金属板材的定 位准确牢靠,在条件许可的情况下,使用多点接触的电磁平 台进行适当的校平处理,以消除金属板材不均匀的残余内应 力,提高板材平整度.数控等离子切割机是利用高速度、高 温度、高能量的等离子切割机与计算机控制相结合起来的切 割金属板材的设备.其工作过程都是按照事先编制好的程序 自动控制的,其识别的是加工程序,所以在加工前选择合理 的切割工艺――切割的起点、方向、顺序、速度等对切割件 的加工质量起着决定性的作用. 2.1 起弧点选择 一般情况下,切割件的起弧点应在金属板材边缘,或在 已切割加工件的割缝中间最为理想.当距离太大时,出现不 起弧或断弧,使加工件切割不透,造成产品浪费或报废;