切割工艺概述

工业切割可分为三大类:热切割、侵蚀切割和机械切割。

热切割

热切割工艺利用热量切割或熔穿要切割的材料。例如火焰切割、等离子切割和激光切割。

以下是每一种切割的工作原理:

  • 火焰切割 通过氧气与钢之间的化学反应产生极高温度(大约 1,800°F),使金属变软,然后熔化
火焰切割
  • 等离子切割 利用高温离子化气体产生可切割任何导电材料的高温、高能量密度电弧
等离子切割
  • 激光切割 集中高能聚焦光束来加热和熔化材料,同时用气体吹走熔化的废物
激光切割

侵蚀切割

侵蚀工艺利用空气、水或其他自然力磨蚀材料。水射流切割便属于此类。

  • 水刀切割 产生的高压水流从很小的孔口喷出,形成高速水流。在纯粹的水应用中,这种高速水流会侵蚀要切割的材料。在磨料水射流切割中,高速水流使经过孔口后混入的磨料(通常是石榴石)加速流动;加速后的水-磨料混合物会侵蚀要切割的材料。对于金属和石头等更坚硬的材料,需要使用磨料水刀切割。
水射流切割

机械切割

机械工具此工艺涉及利用物理力来切割物体。举例来说,锯切、剪切和钻孔就属于此类切割。

  • 机械工具 通过将刀片等切割机构与要切割的物体进行物理接触来进行切割。

其中部分切割工艺可以采用手动或自动化方式:

手动或手持切割

在此模式下,割炬或切割头采用手动控制。 只需稍加培训,用户便可直接拿起工具开始切割。

手动或手持切割

自动化切割

自动化切割利用软件、电子元件或其他可编程介质来引导切割工艺。需要切割的物体可以是金属零件、泡沫块、石质台板、圆管——几乎可以是任何物体。自动化切割系统的典型示例包括 CNC 控制器切割床、切管机及工业机器人。

自动化切割

 

系统组件

尽管机器人切割方法变得日益流行,但最常用的自动化切割方法仍然是 X-Y 切割床。这些切割床通常与计算机数控系统(CNC 控制器)配合用于工业环境,切割钢板、泡沫或平板石材之类的材料。

自动化切割系统包括若干组件。下面介绍基本切割系统的主要组件:

动力源、切割工具和易损件 — 顾名思义,动力源——无论是等离子切割、激光切割还是水刀切割——都是指切割系统的实际动力来源。它提供使切割工具(无论是割炬还是切割头)移动所需的能量和电力。割炬或切割头相当于系统的手臂,切割作业实际上是由它们来完成的。最后,易损件是指切割工具内部随着使用而磨损的组件,例如等离子割炬中的铜喷嘴或水射流切割头中的钻石喷嘴。

CNC 控制器 - CNC 控制器是操作工与切割机之间的主要通信接口。它会向其他组件——甚至可能会向操作工——下达操作指示。

CNC 控制器:

  • 将零件程序转换成可精确控制切割机的切割方向、切割速度和切割工艺的命令信号
  • 发送和接收用于控制切割工艺、控制诸如运动和调高控制移动等切割机功能以及控制安全组件的信号
  • 可用于联机零件编程,也可利用来自脱机 CAD/CAM 软件的零件程序

电缆和布线 – 所有切割床都具有将 CNC 控制器与动力源及其他系统组件相连的电线和电缆。

驱动电机和齿轮齿条 – 为使切割工具向上、向下或围绕切割床运动,需要利用驱动放大器、电机和齿轮齿条将 CNC 控制器发来的命令转换成物理运动。

切割床框架和板条 – 切割床框架和板条用于为切割工具的运动提供物理支撑。

调高控制器 (THC) – 调高控制器(或者更常用的名称“割炬调高控制器”)可确保切割工具不会过于接近或远离工件。

THC:

  • 执行初始定位 (IHS),具体步骤是:以最后回退高度为起点,降至板材高度以确定板材位置,然后回退至穿孔高度
  • 在整个切割过程中调节切割工具的高度,以实现所需的切割质量
  • 可以在穿孔时将割炬定位在远离金属熔渣的位置以及在检测到碰撞时停止切割工艺,进而延长易损件寿命。

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