数控切割机加工质量影响分析及技术改造

数控切割机加工质量影响分析及技术改造

柴勇

(河北创力机电科技有限公司河北邢台054001)

摘要：整个制造行业的发展以及大规模解放劳动力都有赖于机械制造业大发展，随着计算机发展，自动化生产逐渐成为趋势，数控切割机在机械制造中也越来越重要。机械制造对零件的表面粗糙度和质量的要求也都比较高，这也是以前的机械制造加工在相当长时间内发展的比较慢的原因。数控切割机的加工特点极大地减少了模具在制造行业上的制造时间，同时也大大缩短了机械制造的生产周期，更重要的是提升了产品精度。为了提升数控切割机加工质量，本文分析了数控切割机加工质量影响分析及技术改造。

关键词：数控切割机加工；质量影响分析；技术改造

1数控切割机加工质量影响分析

1.1编程软件存在问题

编程软件是数控切割机的核心部件，若编辑软件自身本就有缺陷，或者误差修正功能比较差，会生成错误的指令代码，使机器工作失常。比如：1）行程切入点在引入或者引出上存在误差，这种情况会造成全板套料时工件间距偏差。2）切割尺寸错误，或者补偿方向错误。3）控制代码有累积误差.这种误差的存在，在切割小范围的尺寸时一般没问题，线段很多时，误差就会变得明显；而程序方面出了问题也很容易检查，将数控代码转化成CAD图形，进行仔细的测量即可看出问题，而补偿方向存在的问题则需要通过仿真来检查是否正常。

1.2切割机工作精度调节不当

对于数控切割机来说，精度主要包含机械精度和电子精度两种。机械精度和传统切割机相似，影响因素包括导轨的水平度、直线度，以及齿轮、钢带等机械零部件。而电子精度主要受到软件的影响。包括数控软件、伺服驱动系统，以及脉冲当量、运动控制卡等。以脉冲当量为例，若是准确度没有调节好，就会造成大零件尺寸误差，切圆不圆等现象。在做精度检查时，可以在割枪上装上划针，运行切割机校正误差程序，就能对其进行检查，从而发现问题。

1.3割嘴的质量问题与割缝补偿量

割嘴的质量好坏，可以影响到切割侧面的平直度，对于切割物表面质量也有影响。割缝补偿量的标准是，要能和切割下来的割缝宽度保持一致。想要减少割缝补偿量的误差，最好的办法是选择高质量的割嘴。而在割嘴规格的选择上，应与需要切割的金属物料的厚度保持一致。在一点上，应以废料进行试割调整，确保断面平整不挂渣，割缝宽度均匀。最后，可以在不加补偿的情况下，先试切一下，再进行测量，误差有多大，在割缝宽度上补偿多少就可以了。

1.4切割时的变形处理

切割变形有两种，一种是热变形，另一种则是重力引起的变形。想要预防变形，在编程时要选择准确的引线位置，切割操作时也要选择合适的位置。对于热变形，应配置合格的准确装置，或者选择结构合理的切割平台。

2数控切割机加工技术改造

2.1机械系统的调整

（1）松开导轨与地基底座的压紧垫板，调节导轨侧向调整螺栓。保证主副导轨之间的平行度<2mm。（2）横向、纵向齿条与相应的驱动齿轮啮合不完全，水平间隙太大，或高低不在同一平面，啮合面积<70%。调整纵向主滑座中的侧面偏心轮来调节“夹紧轮”与导轨的间隙。间隙不能调得太小，否则传动中会挤压齿面，加快磨损。（3）通过调高导轨座上的螺栓来调整垂直高度，保证两侧导轨的水平度，一般调整数据保证在±0.2mm/m。（4）平整数控切割机工作平台，更换支承钢板的铸件支撑板。

2.2控制系统的配置参数的计算和调整

调整数控控制系统的配置参数，即调整“每mm编码器计数”参数，如图1所示。计算方法:以SH2200操作系统为例，标准位移量/实测位移量=X/旧系统参数，求算出X的数值即为“每mm编码器计数”的新参数数值，这个参数根据机械部件磨损、电气老化情况随时要动态修改，以确保加工质量，此参数只能实现微调。

图1

2.3驱动齿轮的改进

驱动齿轮（如图2所示）是主机行走机构中最主要的零件，与齿条的啮合程度直接影响到传动精度上，原来驱动齿轮材质是45中碳钢，只经过调质处理，硬度和韧性较低，又是开式工作方式，外露时受外界环境影响较大，经常会造成齿面磨损和轮齿弯曲疲劳折断，加大啮合间隙，严重影响加工质量。所以有必要对驱动齿轮进行材料和热处理工艺的改进。

图2

2.3.1选材理由

齿条齿轮传动时，配对齿轮齿根较薄，弯曲强度较低，且循环啮合次数较多，故在选择材料和热处理时，一般是齿轮材料比齿条好一些，齿轮的齿面硬度、强度和耐磨性要略高于齿条。在中速中载、有一定冲击载荷的工作环境，应选取机械强度，齿面硬度等综合机械性能好的材料，故选择中碳钢40Cr。

2.3.2加工生产流程

要求驱动齿轮齿芯具有好的韧性，轮齿表面硬度较高。

2.3.3热处理控制

该件在粗加工之前，先进行正火处理，加热温度控制在850℃，保温120min，采取空冷。精加工前，采用调质处理（淬火+高温回火），淬火温度保持在850℃，保温80min，采取油冷。随后高温回火，加热温度为620℃，保温60min，采取空冷。此时硬度只能达到HRC25~28，从而得到良好韧性和塑性的回火索氏体组织。最终的热处理采用表面淬火+低温回火，只对表层<5mm加热，且是低于250℃回火，对心部基体组织回火索氏体不产生影响，而表层则变为回火马氏体组织，表面硬度可达46~52HRC。这样就保证了芯部韧、齿端硬的加工目的。

2.4纵向电机支撑座的改造

切割机纵向行走电机支撑座原出厂时是铸铁件，由于组织结构疏松，韧性差，经常会发生断裂，后采用低合金高强度板Q460材质，经数控切割成结构件后焊接成型，韧性、强度明显提高，延长了使用寿命。

结语

经过一系列改进措施的施行后，再次运行自检程序，绘制测试图形，与标准图形尺寸对比，对角线尺寸、两圆同轴度、线段重合程度的误差明显改观，达到了图纸技术要求。在实际操作中，可以根据切割现状反复执行这样一套工作流程，直到切割出满意的产品。

参考文献:

[1]李沛彧.数控切割机特点及其在机械制造系统运用分析[J].科技展望，2015，25（34）:48.

[2]陆彦超.数控切割机切割效果及加工尺寸误差分析[J].科技创新与应用，2012（13）:99.

[3]施芸.数控切割机工艺控制系统设计与制作[D].西南交通大学，2011.