等离子切割数控技术及应用

　　2.1 等离子切割种类介绍

　　1)普通等离子弧切割。根据所使用的主要工作气体。主要分为氩等离子弧切割、氧等离子弧切割。

　　2)再约束等离子弧切割。根据等离子弧的再
约束方式，主要分为水再压缩等离子弧切割、磁场再约束等离子弧切割等。由于等离子弧受到再次压缩，其电流密度、切割弧的能量进一步集中，从而提高了切割速度和加工质量。

　　3)精细等离子弧切割。等离子弧电流密度很高。通常是普通等离子弧电流密度的数倍。由于引进了诸如旋转磁场等技术．其电弧的稳定性也得以提高。因此，其切割精度相当高。国外的精细等离子切割表面质量已达激光切割的下限。而其成本只有激光切割的1／3。

　　精细等离子切割机代表着当今等离子切割技术的发展方向。其切割精度可达0.25 mm。高于普通等离子切割系统的切割精度，已接近激光切割的下限，价格明显低于激光切割机，具有极高的性能价格比。

　　国外等离子切割机包括了所有非接触式切割手段的数控切割机。其中NEC520连续轨迹控制器与PC600(单台或双台并联)水射流式等离子系统配合可以切割130 mm以下金属板材；与HD3070精细等离子配合可对1～12 mm金属材料实施高速(7.6 m／min)和高精度切割。

　　TFPL3084精细等离子切割机采用计算机程序控制，具有全自动下吸风除尘系统。工作台2500～3300mm，输出150 A，总功率：38kw，小孔精度、断面垂直度高。6 mm板厚切割速度达到5000mm／min，切割宽度达到3 ooO mm。

　　国内生产的高速精细等离子切割机。除配备了进口精细等离子系统外，还配备了具有优异运动控制性能的热切割专用数控系统及传动系统，充分发挥_『精细等离子切割的全部潜力，为用户提供了一套完美的高速精细切割设备，X、Y、Z轴运动采用德国Deutsche Star公司直线运动模块，空程速度最大可达10m／s，承载量最大可达1000 kg，长度最大可达12m，重复精度可达0.005mm，定位精度可达0.01mm。

　　2.2 等离子切割电源

　　原先在我国应用较多的高漏抗变压器加2次侧整流式的切割机电源已逐渐被逆变式等离子切割电源所代替。国产等离子电源大多用于手工切割和配在小车切割机上，近年来由于性能有所改善，因此也逐步配用于数控切割机，但仍需进一步提高。

　　2.3 数控技术的现状与发展

　　计算机技术的飞速发展推动了数控技术的更新换代，而这也日益完善了数控等离子切割的高精、高速、高效功能。代表世界先进水平的欧洲、美国、日本的数控系统生产商利用工控机丰富的软硬件资源开发的新一代数控系统具有开放式体系结构，即数控系统的开发可以在统一的运行平台上，面向最终用户，通过改变、增加或剪裁结构对象(数控功能)，形成系列化。并可方便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成到控制系统中。快速实现不同品种、不同档次产品的开发。

　　开放式体系结构使数控系统有更好的通用性、柔性、适应性、扩展性，并向智能化、网络化方向发展。

　　目前．开放系统具体有2种基本结构：
　　1)CNC+工控机主板。将一块工控机主板插入传统的CNC机器中，工控板主要用作实时控制，CNC主要用作以坐标轴运动为主的实时控制。

　　2)工控机+运动控制板。将运动控制板插入工控机的标准插槽中作实时控制用，而工控机主要作非实时控制。

　　我国生产的数控等离子切割机的数控系统多是在引进国外数控技术的基础上．加以自主开发而成，并逐步形成了更能适应国内用户的数控系统。总体来说，在数控系统方面具备了国外同类系统的基本功能，但与国外先进的数控系统相比。在错误记录、网络化生产、全自动生产等方面还存在较大差距。

　　2.4 数控等离子切割系统的抗干扰措施

　　切割电源具有强烈的电磁干扰。这就要求计算机控制系统必须具有很高的抗干扰能力，既能抵抗等离子引弧时的高频干扰，也能抵抗工作时大电流等离子弧的干扰。还能抵抗工作现场的其他干扰源。经过抗干扰设计，改善了数控等离子切割系统的可靠性，其故障率也可降低。

3 国内外数控等离子切割现状与发展趋势

　　国外数控切割机的生产厂家主要集中在德国、美国和日本。从机械结构上看。其发展经历了十字架型(轻型)、门型(小型)、龙门型(大型)3个阶段，相应的型号种类繁多。能够代表数控等离子切割技术最高水平的厂家主要集中在德国．如德国ESAB公司的精细等离子切割机的切割精度已达激光切割下限，目前，国外已有厂家在龙门式切割机上安装一个专用切割机械手，开发出五轴控制系统的龙门式专用切割工具，该系统可以在空间切割出各种轨迹，利用特殊的跟踪探头，在切割过程中控制切割运行轨迹。

　　近几年来，由于对切割质量、劳动环境等的要求越来越高，国外的大型水下等离子切割法、精细等离子切割法等先进等离子切割技术得到较快发展，其相应产品在我国的市场需求量也逐年上升。在我国的等离子切割设备生产行业中。由于缺乏等离子切割理论研究与生产实践相转换的机制。因此。新技术运用不广、新产品开发速度不快。制约了等离子切割技术的进一步发展和运用。目前。哈电数控等几家厂商能够稳定生产切割电流在800 A以上的数控水下等离子切割机和精细等离子切割机。

　　可以预见，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。从国外数控等离子切割行业发展的趋势来看，智能化精密切割将成为切割行业今后发展的方向。

4 结语

　　我国制造业的蓬勃发展，将促进国内数控等离子切割技术的良性发展。我国数控等离子切割在基本功能上已达到国外同类产品水平，但要完全达到或超过国外水平还有很长的路要走。国内各企业、科研单位应加大科研力度。重视企业间的横向合作。形成优势互补。并在以下方面争取进一步提高：

　　1)应加强等离子理论研究与生产的相关转换。
　　2)等离子电源应进一步提高稳定性。
　　3)积极开发适合我国国情、经济可靠的数控等离子切割设备。
　　4)人机对话界面友好．适合切割下料工人操作。
　　5)网络互联功能。