等离子切割数控技术及应用

　　数控等离子切割技术是集数控技术、等离子切割技术、逆变电源技术等于一体的高新技术。他的发展建立在计算机控制、等离子弧特性研究、电力电子等学科共同进步基础之上。我国的数控切割机的市场需求仍将以数控等离子切割机为主。与此同时，国外广泛应用的大型水下等离子切割、精细等离子切割等先进切割设备在我国的市场需求量呈逐年上升趋势。

　　空气等离子切割机是一种新型的热切割设备，他的工作原理是以压缩空气为工作气体．以高温高速的等离子弧为热源、将被切割的金属局部熔化、并同时用高速气流将已熔化的金属吹走、形成狭窄切缝。该设备可用于不锈钢、铝、铜、铸铁、碳钢等各种金属材料切割。不仅切割速度快、切缝狭窄、切口平整、热影响区小。工件变形度低、操作简单，而且具有显著的节能效果。该设备适用于各种机械、金属结构的制造、安装和维修工作中、薄板材的切断、开孔、挖补、开坡日等切割加工。例如中联重科在工程起重机、泵车、搅拌车等大批量产品的薄板件加工中均采用了此类技术。并取得了显著的经济效益。

　　在工业生产中．金属热切割一般有气割、等离子切割、激光切割等。其中等离子切割与气割相比．其切割范围更广、效率更高。而精细等离子切割技术在材料的切割表面质量方面已接近了激光切割的质量，但成本却远低于激光切割。因此．等离子切割自20世纪50年代中期在美国研制成功以来。得到迅速发展。随着计算机及数字控制技术的迅速发展。数控切割也得以蓬勃发展。并在改善加工精度。节约材料、提高劳动生产率等方面显示出巨大优势。这促使等离子切割技术从手工或半自动逐步向数控方向发展．并成为数控切割技术发展的主要方向之一。数控等离子切割技术是集数控技术、等离子切割技术、逆变电源技术等于一体的高新技术．他的发展建立在计算机控制、等离子弧特性研究、电力电子等学科共同进步基础之上。我国的数控切割技术起步于20世纪80年代，而数控等离子切割技术起步更晚。但近年来。国内一些高校、科研单位、以及技术力量雄厚的制造厂商如哈电数控等对数控等离子切割技术进行了研究，并逐步开发生产了各种规格的数控等离子切割设备，缩小了与国外先进技术的差距。

1 等离子切割机的工作原理

　　以高压为正馈式为例。接通电源开关后，三相漏抗变压器、整流桥得电后输出120～180V(机型不同、电压不同)的空载直流电压处于待机状态。接通工作开关后，控制组件得电，如果此时按下切割开关(附在供气、电的喷嘴头部)，供气电磁闸打开供气，同时接通高压逆变组件电源。若此时没有进行切割，放电间隙即行释放部分高压以免击穿工作整流管，如果此时已接上负极线到工件并且喷嘴已接近需切割的金属制品，气流在高压电场作用下被电离，一百多伏的电压即沿着电离子通路形成电弧，在离子、电压、电弧、气压的作用下金属迅速熔化，从而达到切割金属的目的。工作结束后。松开手控制开关。逆变组件断开，高压关闭，供气继电器延迟十几至几十秒钟(以冷却喷嘴>后自行关闭。

　　等离子是加热到极高温度并被高度电离的气体，他将电弧功率转移到工件上，高热量使工件熔化并被吹掉，形成等离子弧切割的工作状态。

　　压缩空气进入割炬后由气室分配2路。即形成等离子气体及辅助气体。等离子气体弧起熔化金属作用，而辅助气体则冷却割炬的各个部件并吹掉已熔化的金属。

　　切割电源包括主电路及控制电路2部分。主电路包括接触器，高漏抗的三相电源变压器，三相桥式整流器。高频引弧线圈及保护元件等组成。由高漏抗引成陡降的电源外特性。控制电路通过割炬上的按钮开关来完成整个切割工艺过程：

　　预通气一主电路供电一高频引弧一切割过程一息弧一停止。

　　主电路的供电由接触器控制；气体的通断由电磁阀控制；控制电路控制高频振荡器引燃电弧，并在电弧建立后使高频停止工作。

2 国内数控等离子切割的现状

　　我国工厂的板材下料中应用最为普遍的是火焰切割和等离子切割，所用的设备包括手工下料、仿形机下料、半自动切割机下料及数控切割机下料等。与其他切割方式比较而言。手工下料随意性大、灵活方便。并且不需要专用配套下料设备。但手工切割下料的缺点也是显而易见的，其割缝质量差、尺寸误差大、材料浪费大、后道加工工序的工作量大，同时劳动条件恶劣。用仿形机下料，虽可大大提高下料工件的质量，但必须预先加工与工件相适应的靠模，不适于单件、小批量和大工件下料。半自动切割机虽然降低了工人劳动强度，但其功能简单，只适合一种形状的切割。上述3种切割方式，相对于数控切割来说由于设备成本较低、操作简单，所以在我国的中小企业甚至在一些大型企业中仍在广泛使用。

　　随着国内经济形势的蓬勃发展以及“以焊代铸趋势的加速。数控切割的优势正在逐渐为人们所认识。数控切割不仅使板材利用率大幅度提高。产品质量得到改进，而且改善了工人的劳动环境，劳动效率进一步提高。目前．我国金属加工行业使用的数控切割机是以火焰和普通等离子切割机为主，但纯火焰切割。已不能适应现代生产的需要．两目前市场需求的数控切割机多为数控等离子切割机，该类切割机可满足不同材料、不同厚度的金属板材的下料以及金属零件的加工的需要．因此需求量将会越来越大，但与国外的差距仍极为明显，主要表现为：发达国家金属加工行业90％为数控切割机下料，仅10％为手工下料；而我国数控切割机下料仅占下料总量的10％。其中数控等离子切割下料所占比例更小。究其原因。较高的设备成本、复杂的维护和操作制约了数控切割在我国的迸一步普及。因此国内数控切割机生产厂家引进了国外控制系统技术，经过2次开发后运用到了切割领域中。设计出了适合我国国情的数控切割机。某些厂家开发生产的专用数控切割设备，在技术上已经达到或超过了国外同类产品，比如。哈电数控设计开发出切割电流达到1000A的数控水下等离子切割机，完全达到了国外同类产品的标准。

　　我因数控切割机每年市场需求量约在400～500台之间，产品主要以数控等离子切割机为主。相较而言，仿形切割机每年销售几千台。半自动切割机每年销售达上万台。由此可见。我闷数控切割市场。尤其是数控等离子切割市场的发展潜力是巨大的。

　　数控等离子切割机有几种类型，数控等离子切割机是把等离子电源安装在数控机上而已。真正有区别的是等离子电源。现在的电源大致分3种。

　　1)普通等离子电源，切割截面斜口在3°～66°
　　2)精细等离子电源，切割截面斜口在2°以内。
　　3)类激光等离子电源切割截面斜口基本为零，且截面光滑，表面粗糙度在Ra12.5～25μm之间。