耐磨鋼板雖然集優(yōu)異的耐磨性能和良好的加工性能于一身，但耐磨鋼板自身固有的高硬度、高強(qiáng)度和高韌性等特性決定了在對(duì)其的加工中仍需運(yùn)用一些專門的技巧和訣竅，以保證加工的質(zhì)量和效率。下面?zhèn)兙蛠?lái)介紹一下數(shù)控等離子切割
1等離子切割
等離子弧切割是利用高溫等離子電弧的熱量使工件切口處的金屬部局熔化(和蒸發(fā))，并借高速等離子的動(dòng)量排除熔融金屬以形成切口的一種加工方法。
2數(shù)控等離子切割技術(shù)
在工業(yè)生產(chǎn)中，金屬熱切割一般有氣割、等離子切割、激光切割等。其中等離子切割與氣割相比，其切割范圍更廣、效率更高。而精細(xì)等離子切割技術(shù)在材料的切割表面質(zhì)量方面已接近了激光切割的質(zhì)量，但成本卻遠(yuǎn)低于激光切割。節(jié)約材料、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率等方面顯示出巨大優(yōu)勢(shì)。這促使等離子切割技術(shù)從手工或半自動(dòng)逐步向數(shù)控方向發(fā)展，并成為數(shù)控切割技術(shù)發(fā)展的主要方向之一。數(shù)控等離子切割技術(shù)是集數(shù)控技術(shù)、等離子切割技術(shù)、逆變電源技術(shù)等于一體的高新技術(shù)，它的發(fā)展建立在計(jì)算機(jī)控制、等離子弧特性研究、電力電子等學(xué)科共同進(jìn)步基礎(chǔ)之上。我國(guó)的數(shù)控切割技術(shù)起步于20世紀(jì)80年代，而數(shù)控等離子切割技術(shù)起步更晚。但近年來(lái)，國(guó)內(nèi)一些高校、科研單位、制造廠商對(duì)數(shù)控等離子切割技術(shù)進(jìn)行了研究，并逐步開發(fā)生產(chǎn)了各種規(guī)格的數(shù)控等離子切割設(shè)備，縮小了與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的差距
3等離子切割種類介紹
普通等離子弧切割
根據(jù)所使用的主要工作氣體，主要分為氬等離子弧切割、氧等離子弧切割。氧等離子弧切割和空氣等離子弧切割等幾類。切割電流一般在100 A以下，切割厚度小于 30 mm。
再約束等離子弧切割
根據(jù)等離子弧的再約束方式，主要分為水再壓縮等離子弧切割、磁場(chǎng)再約束等離子弧切割等。由于等離子弧受到再次壓縮，其電流密度、切割弧的能量進(jìn)一步集中，從而提高了切割速度和加工質(zhì)量。
精細(xì)等離子弧切割
等離子弧電流密度很高，通常是普通等離子弧電流密度的數(shù)倍，由于引進(jìn)了諸如旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)等技術(shù)，其電弧的穩(wěn)定性也得以提高，因此，其切割精度相當(dāng)高。國(guó)外的精細(xì)等離子切割表面質(zhì)量已達(dá)激光切割的下限，而其成本只有激光切割的三分之一。
4空氣等離子切割機(jī)的工作原理
由電控系統(tǒng)和噴嘴組成，電控系統(tǒng)產(chǎn)生電弧在由壓縮空氣壓縮后在噴嘴噴出，有點(diǎn)像二氧焊的性質(zhì)，壓縮后的電弧有上萬(wàn)度的高溫。從而進(jìn)行切割，可以切割銅，不銹鋼，鋁等有色金屬，并且切口窄。壓縮后的電弧溫度是很高的，用壓縮空氣把電弧在一個(gè)小孔里吹出來(lái)，電弧就是電離的空氣。
等離子：隨著溫度的升高，一般物質(zhì)依次表現(xiàn)為固體、液體和氣體。它們統(tǒng)稱物質(zhì)的三態(tài)。當(dāng)氣體溫度進(jìn)一步升高時(shí)，其中許多，甚至全部分子或原子將由于激烈的相互碰撞而離解為電子和正離子。這時(shí)物質(zhì)將進(jìn)入一種新的狀態(tài)，即主要有電子和正離子（或是帶正電的核）組成的狀態(tài)。這種狀態(tài)的物質(zhì)叫等離子體，它可以稱為物質(zhì)的第四態(tài)。
5國(guó)內(nèi)數(shù)控等離子切割的現(xiàn)狀
我國(guó)工廠的板材下料中應(yīng)用最為普遍的是火焰切割和等離子切割，所用的設(shè)備包括手工下料、仿形機(jī)下料、半自動(dòng)切割機(jī)下料及數(shù)控切割機(jī)下料等。與其他切割方式比較而言，手工下料隨意性大、靈活方便，并且不需要專用配套下料設(shè)備。但手工切割下料的缺點(diǎn)也是顯而易見的，其割縫質(zhì)量差、尺寸誤差大、材料浪費(fèi)大、后道加工工序的工作量大，同時(shí)勞動(dòng)條件惡劣。用仿形機(jī)下料，雖可大大提高下料工件的質(zhì)量，但必須預(yù)先加工與工件相適應(yīng)的靠模，不適于單件、小批量和大工件下料。半自動(dòng)切割機(jī)雖然降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，但其功能簡(jiǎn)單，只適合一種形狀的切割。上述3種切割方式，相對(duì)于數(shù)控切割來(lái)說(shuō)由于設(shè)備成本較低、操作簡(jiǎn)單，所以在我國(guó)的中小企業(yè)甚至在一些大型企業(yè)中仍在廣泛使用。
隨著國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)形勢(shì)的蓬勃發(fā)展以及“以焊代鑄趨勢(shì)的加速，數(shù)控切割的優(yōu)勢(shì)正在逐漸為人們所認(rèn)識(shí)。數(shù)控切割不僅使板材利用率大幅度提高，產(chǎn)品質(zhì)量得到改進(jìn)，而且改善了工人的勞動(dòng)環(huán)境，勞動(dòng)效率進(jìn)一步提高。目前，我國(guó)金屬加工行業(yè)使用的數(shù)控切割機(jī)是以火焰和普通等離子切割機(jī)為主，但純火焰切割，已不能適應(yīng)現(xiàn)代生產(chǎn)的需要，而目前市場(chǎng)需求的數(shù)控切割機(jī)多為數(shù)控等離子切割機(jī)，該類切割機(jī)可滿足不同材料、不同厚度的金屬板材的下料以及金屬零件的加工的需要，因此需求量將會(huì)越來(lái)越大，但與國(guó)外的差距仍極為明顯，主要表現(xiàn)為：發(fā)達(dá)國(guó)家金屬加工行業(yè)90%為數(shù)控切割機(jī)下料，僅10%為手工下料；而我國(guó)數(shù)控切割機(jī)下料僅占下料總量的10%，其中數(shù)控等離子切割下料所占比例更小。究其原因，較高的設(shè)備成本、復(fù)雜和維護(hù)和操作制約了數(shù)控切割在我國(guó)的進(jìn)一步普及。因此國(guó)內(nèi)數(shù)控切割機(jī)生產(chǎn)廠家引進(jìn)了國(guó)外控制系統(tǒng)技術(shù)，經(jīng)過二次開發(fā)后運(yùn)用到了切割領(lǐng)域中，設(shè)計(jì)出了適合我國(guó)國(guó)情的數(shù)控切割機(jī)。某些廠家開發(fā)生產(chǎn)的專用數(shù)控切割設(shè)備，在技術(shù)上已經(jīng)達(dá)到或超過了國(guó)外同類產(chǎn)品。
我國(guó)數(shù)控切割機(jī)每年市場(chǎng)需求量約在400~500臺(tái)之間，產(chǎn)品主要以數(shù)控等離子切割機(jī)為主。相較而言，仿形切割機(jī)每年銷售幾千臺(tái)，半自動(dòng)切割機(jī)每年銷售達(dá)上萬(wàn)臺(tái)。由此可見，我國(guó)數(shù)控切割市場(chǎng)，尤其是數(shù)控等離子切割市場(chǎng)的發(fā)展?jié)摿κ蔷薮蟮摹?/p>
6等離子切割電源
原先在我國(guó)應(yīng)用較多的高漏抗變壓器加二次側(cè)整流式的切割機(jī)電源已逐漸被逆變式等離子切割電源所代替，其原理如圖1所示。國(guó)產(chǎn)等離子電源大多用于手工切割和配在小車切割機(jī)上，近年來(lái)由于性能有所改進(jìn)，逆變式等離子切割電源采用先進(jìn)的IGBT逆變技術(shù)。 具有體積小、重量輕、噪音低、功耗小以及攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)。 操作簡(jiǎn)單、切割速度快、切口窄而光潔、工件變形小。 使用安全，可靠性高。 設(shè)有過壓、欠壓、過流、過熱等自動(dòng)保護(hù)功能。在逐漸取代傳統(tǒng)氧乙炔切割。
7數(shù)控技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展
計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展推動(dòng)了數(shù)控技術(shù)的更新?lián)Q代，而這也日益完善了數(shù)控等離子切割的高精、高速、高效功能。代表世界先進(jìn)水平的歐洲、美國(guó)、日本的數(shù)控系統(tǒng)。
生產(chǎn)商利用工控機(jī)豐富的軟硬件資源開發(fā)的新一代數(shù)控系統(tǒng)具有開放式體系結(jié)構(gòu)，即數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)可以在統(tǒng)一的運(yùn)行平臺(tái)上，面向最終用戶，通過改變、增加或剪。
裁結(jié)構(gòu)對(duì)象（數(shù)控功能），形成系列化，并可方便地將用戶的特殊應(yīng)用和技術(shù)訣竅集成到控制系統(tǒng)中，快速實(shí)現(xiàn)不同品種、不同檔次產(chǎn)品的開發(fā)。
開放式體系結(jié)構(gòu)使數(shù)控系統(tǒng)有更好的通用性、柔性、適應(yīng)性、擴(kuò)展性，并向智能化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。
目前，開放系統(tǒng)具體有2種基本結(jié)構(gòu)：
CNC+工控機(jī)主板
將一塊工控機(jī)主板插入傳統(tǒng)的CNC機(jī)器中，工控板主要用作實(shí)時(shí)控制，CNC主要用作以坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)為主的實(shí)時(shí)控制。
工控機(jī)+運(yùn)動(dòng)控制板
將運(yùn)動(dòng)控制板插入工控機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)插槽中作實(shí)時(shí)控制用，而工控機(jī)主要作非實(shí)時(shí)控制。
我國(guó)生產(chǎn)的數(shù)控等離子切割機(jī)的數(shù)控系統(tǒng)多是在引進(jìn)國(guó)外數(shù)控技術(shù)的基礎(chǔ)上，加以自主開發(fā)而成，并逐步形成了更能適應(yīng)國(guó)內(nèi)用戶的數(shù)控系統(tǒng)?？傮w來(lái)說(shuō)，在數(shù)控系統(tǒng)方面具備了國(guó)外同類系統(tǒng)的基本功能，但與國(guó)外先進(jìn)的數(shù)控系統(tǒng)相比，在錯(cuò)誤記錄、網(wǎng)絡(luò)化生產(chǎn)、全自動(dòng)生產(chǎn)等方面還存在較大差距。
8數(shù)控等離子切割系統(tǒng)的抗干擾措施
切割電源具有強(qiáng)烈的電磁干擾，這就要求計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)必須具有很高的抗干擾能力，既能抵抗等離子引弧時(shí)的高頻干擾，也能抵抗工作時(shí)大電流等離子弧的干擾，還能抵抗工作現(xiàn)場(chǎng)的其他干擾源。經(jīng)過抗干擾設(shè)計(jì)，改善了數(shù)控等離子切割系統(tǒng)的可靠性，其故障率也降低。
9國(guó)內(nèi)外數(shù)控等離子切割現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)
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。從機(jī)械結(jié)構(gòu)上看，其發(fā)展經(jīng)歷了十字架型（輕型）、門型（小型）、龍門型（大型）3個(gè)階段，相應(yīng)的型號(hào)種類繁多。能夠代表數(shù)控等離子切割技術(shù)最高水平的廠家主要集中在德國(guó)，如德國(guó)ESAB公司的精細(xì)等離子切割機(jī)的切割精度已達(dá)激光切割下限，目前，國(guó)外已有廠家在龍門式切割機(jī)上安裝一個(gè)專用切割機(jī)械手，開發(fā)出五軸控制系統(tǒng)的龍門式專用切割工具，該系統(tǒng)可以在空間切割出各種軌跡，利用特殊的跟蹤探頭，在切割過程中控制切割運(yùn)行軌跡。相比之下，國(guó)內(nèi)雖然十字架型、門型、龍門型都有所生產(chǎn)，但廣度不夠，生產(chǎn)廠家產(chǎn)品型號(hào)較為單一，尚無(wú)龍門式專用型材切割機(jī)產(chǎn)品。
近幾年來(lái)，由于對(duì)切割質(zhì)量、勞動(dòng)環(huán)境等的要求越來(lái)越高，國(guó)外的大型水下等離子切割法、精細(xì)等離子切割法等先進(jìn)等離子切割技術(shù)得到較快發(fā)展，其相應(yīng)產(chǎn)品在我國(guó)的市場(chǎng)需求量也逐年上升。在我國(guó)的等離子切割設(shè)備生產(chǎn)行業(yè)中，由于缺乏等離子切割理論研究與生產(chǎn)實(shí)踐相轉(zhuǎn)換的機(jī)制，因此新技術(shù)運(yùn)用不廣、新產(chǎn)品開發(fā)速度不快，制約了等離子切割技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和運(yùn)用。
可以預(yù)見，我國(guó)的數(shù)控切割機(jī)的市場(chǎng)需求仍將以數(shù)控等離子切割機(jī)為主。與此同時(shí)，國(guó)外廣泛應(yīng)用的大型水下等離子切割、精細(xì)等離子切割等先進(jìn)切割設(shè)備在我國(guó)的市場(chǎng)需求量呈逐年上升趨勢(shì)。
從國(guó)外數(shù)控等離子切割行業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)來(lái)看，智能化精密切割將成為切割行業(yè)今后發(fā)展的方向。 我國(guó)鋼產(chǎn)量早已達(dá)億噸級(jí)，再加上制造業(yè)的蓬勃發(fā)展，這必將促進(jìn)國(guó)內(nèi)數(shù)控等離子切割技術(shù)的良性發(fā)展?？傮w來(lái)說(shuō)，我國(guó)數(shù)控等離子切割在基本功能上已達(dá)到國(guó)外同類產(chǎn)品水平，但要完全達(dá)到或超過國(guó)外水平還有很長(zhǎng)的路要走。國(guó)內(nèi)各企業(yè)、科研單位應(yīng)加大科研力度，重視企業(yè)間的橫向合作，形成優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，并在以下方面爭(zhēng)取進(jìn)一步提高：
a．應(yīng)加強(qiáng)等離子理論研究與生產(chǎn)的相關(guān)轉(zhuǎn)換；
b．等離子電源應(yīng)進(jìn)一步提高穩(wěn)定性；
c．積極開發(fā)適合我國(guó)國(guó)情、經(jīng)濟(jì)可靠的數(shù)控等離子切割設(shè)備；
d．人機(jī)對(duì)話界面友好，適合切割下料工人操作；
e．網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)功能。
10切割質(zhì)量的控制
數(shù)控等離子切割機(jī)是一種用于金屬板材下料切割的機(jī)電一體化先進(jìn)設(shè)備，已在造船、機(jī)械制造等行業(yè)獲得了廣泛的應(yīng)用。影響數(shù)控等離子切割機(jī)切割質(zhì)量的因素很多，除了切割機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)外，還與操作控制、切割工藝等有關(guān)。為了提高切割質(zhì)量，我們對(duì)其進(jìn)行了全面的切割試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和整理，得出了數(shù)控等離子切割機(jī)的部分最佳工作參數(shù)?，F(xiàn)敘述如下：
1、數(shù)控等離子切割的特點(diǎn)及質(zhì)量評(píng)定
用數(shù)控等離子切割機(jī)可以切割各種形狀復(fù)雜的丁‘件，并具有切割速度快、效率高、切割面質(zhì)量好、切割尺寸精確、工件熱變形小等優(yōu)點(diǎn)。切割的零件不需機(jī)械加丑就可直接進(jìn)行焊接和應(yīng)用。但數(shù)控等離子切割機(jī)是用等離子弧進(jìn)行切割，它與氧氣切割相比，仍有一定的缺陷，主要體現(xiàn)在切割面的傾斜度較大，光潔度沒有氧氣切割的好。
評(píng)定數(shù)控等離子切割質(zhì)量好壞的主要判據(jù)是：切割面的傾斜度、切縫的割紋深度、掛渣多少等。一個(gè)優(yōu)質(zhì)的切割面其傾斜度應(yīng)在30以下，割紋深度應(yīng)在0.15 mm以下，且掛渣少，容易清除。
在電壓、電流穩(wěn)定的條件下，影響切割質(zhì)量的因素除了電極、噴嘴本身質(zhì)量以外，主要還有二個(gè)方面的原因：一是割嘴高度與穩(wěn)定；二是切割速度與工作氣壓的匹配。
割嘴離鋼板的高度當(dāng)采用弧壓調(diào)高器來(lái)控制時(shí)，因其動(dòng)態(tài)定位精度可達(dá)±0.013 mm．所以能保證割嘴與鋼板的高度保持不變，故切割面的傾斜度小而均勻，且光潔度好。當(dāng)用手T來(lái)調(diào)節(jié)割嘴離鋼板的高度時(shí)，被切鋼板要盡量放平，以減少割炬的調(diào)節(jié)次數(shù)，保證割炬切割過程中的穩(wěn)定。本文采用手工調(diào)節(jié)方式，將割嘴離鋼板的高度控制在6～8 mm，通過一系列的切割試驗(yàn)，闡述了切割速度（口）、工作氣壓(P)與切割質(zhì)量的關(guān)系。
2、試驗(yàn)方法
試驗(yàn)設(shè)備為南黛大學(xué)藍(lán)光機(jī)電設(shè)備有限公司生產(chǎn)的CNC-3000型數(shù)控等離子切割機(jī)，備有LG-100K、LG-120K、LG-160K、LG-200K型四種功率不同的空氣等離子切割機(jī)各一臺(tái)，每種機(jī)型的電
極、噴嘴各6套。
將四臺(tái)空氣等離子切割機(jī)的割炬，按先后順序裝在數(shù)控切割機(jī)的切割小車上。每一種型號(hào)的空氣等離子切割機(jī)都要單獨(dú)完成所有試驗(yàn)的全過程，即用不同的切割速度，使用不同的氣壓，對(duì)不同厚度的A3鋼板進(jìn)行切割（用自來(lái)水冷卻）。切割從低氣壓向高氣壓，從低速向高速逐步進(jìn)行。氣壓由過濾控制閥淵節(jié)，切割速度由數(shù)控切割機(jī)控制。切割零件為100 mmxl00 mm的正方形零件。
3、試驗(yàn)結(jié)果及分析
用LG-IOOK型空氣等離子切割機(jī)切割6 mm和IO mm兩種不同厚度鋼板的試驗(yàn)結(jié)果。由于試驗(yàn)數(shù)據(jù)太多，用該機(jī)切割其它厚度鋼板的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，以及用LG一120K、LG-160K、LG-200K型機(jī)切割的試驗(yàn)數(shù)據(jù)就不一一列出。
當(dāng)切割速度過高、氣壓過低時(shí)，切割面的傾斜度大。這是因?yàn)樗俣冗^快，弧柱嚴(yán)重后傾割縫話跟不上。所以切割的零件大小，下平面尺寸大，尤其是切割直角…在拐角處的底部割縫成圓弧形 不是直角形。如果切割速度過低、氣壓過高則掛渣嚴(yán)重，不易清除，光潔度較差。如果切割速度合適，工作氣壓過高．弧柱的挺度和圓滑度受到破壞，切割能力下降，切割光潔度差。所以，切割不同厚度的鋼板，需要合理地選擇不同的切割功率、切割速度和工作氣壓，才能得到最佳的切割效果。
不同的鋼板厚度有不同的最佳切割速度和工作氣壓。我們根據(jù)四種不同型號(hào)機(jī)型的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和整理，繪制出了用不同功率的等離子切割機(jī)切割不同厚度鋼板的最佳切割速度與T作氣壓參數(shù)曲線圖，根據(jù)四種不同功率機(jī)型的試驗(yàn)結(jié)果，得出了不同功率切割機(jī)切割不同厚度鋼板的最佳切割參數(shù)如表2所示。根據(jù)這些數(shù)據(jù)我們?cè)诓糠謴S家進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用切割，效果很好？切割質(zhì)量大大提高。
11等離子切割機(jī)消耗件的保養(yǎng)方法
1. 保證等離子正確的氣壓和流動(dòng)
等離子體正確的氣壓和流動(dòng)對(duì)消耗件的使用壽命非常重要。如果氣壓太高，電極的壽命就會(huì)大大減少；氣壓太低，噴嘴的壽命就會(huì)受到影響。 設(shè)置時(shí)參照等離子切割機(jī)的使用說(shuō)明書。
2. 采用合理的切距
切距即切割噴嘴與工件表面的距離，這個(gè)距離盡量保持恒定，一般在3-8MM左右，太遠(yuǎn)了不但耗電量太大，切割穿透能力會(huì)下降，而且相對(duì)比較消耗電極，使電極使用壽命下降；太近了那更簡(jiǎn)單，非常費(fèi)噴嘴，噴嘴的使用壽命會(huì)成倍的下降，甚至裝上去即被燒掉;當(dāng)穿孔時(shí)，盡量采用正常切距的2倍距離或采用等離子弧所能傳遞的最大高度。
3. 穿孔厚度和切割厚度應(yīng)在機(jī)器系統(tǒng)的允許范圍內(nèi)
等離子切割機(jī)不能在超過工作厚度的鋼板上穿孔，通常的穿孔厚度為正常切割厚度的1/2 。盡量在等離子切割機(jī)額定的正常切割厚度范圍內(nèi)切割，盡量不要在極限切割厚度上切割，國(guó)產(chǎn)切割機(jī)的正常切割厚度一般是生產(chǎn)標(biāo)注的最大切割厚度的60%，盡量在這個(gè)厚度范圍內(nèi)切割，就能最好的保護(hù)割嘴.
4. 噴嘴不要過載使用
讓噴嘴過載（即超過噴嘴的工作電流），將使噴嘴很快損壞。電流強(qiáng)度應(yīng)為噴嘴的工作電流的95%為宜。例如：100A的噴嘴的電流強(qiáng)度應(yīng)設(shè)定為95A。
5. 保持等離子氣體的干燥和潔凈
等離子系統(tǒng)需要干燥和潔凈的等離子氣體才能正常工作。臟污的氣體通常是氣體壓縮系統(tǒng)的問題，它會(huì)縮短消耗件的使用壽命，造成非正常損壞。測(cè)試氣體質(zhì)量的方法是將割炬設(shè)在測(cè)試狀態(tài)，在其下方放一面鏡子，消耗割炬內(nèi)的氣體，如果在鏡子上出現(xiàn)水氣和霧狀物，則需要查明原因。