数控切割

出处：按学科分类—工业技术 河南科学技术出版社《钣金技术手册》第584页（2434字）

(一)半自动气割

半自动气割是数控切割的基础，在我国应用广泛，图8－26为半自动气割机的一种，由可调速的电动机拖动，割头沿着导轨作直线运动，也可改装成半径杆，绕中心作圆周运动，亦即装在气割机上的割炬，可以割出直线或不同半径的圆弧。

图8－26 半自动气割机

半自动气割机除可以一定速度自动沿切割线移动外，其他切割程序均由手工完成。常用的有CG1－30型半自动气割机，可气割直线、直径大于200mm的圆周、斜面及V形等形状的坡口，其主要性能参数如表8－13所示。

表8－13 CG1－30型半自动气割机性能参数

(二)自动气割

1．小车式自动气割

图8－27a所示的小车式结构气割机，是一种常用的小型自动气割机械，由车体、驱动系统、割炬和气路系统、控制系统和导轨等组成，并配置小车走向偏转式跟踪机构(图8－27b)，常用于小批量气割，不仅能减轻劳动强度，而且工作效率和气割质量较高。大批量生产大型工件时，常采用直角坐标式自动气割机或摇臂仿形式自动气割机，其型号及性能如表8－14所示。

图8－27 小车式自动气割机

a．结构原理 b．走向偏转式跟踪机构 1．车体 2．驱动系统 3．割炬和气路系统 4．控制系统 5．导轨 6．操向轮 7．操向杆 8．轴 9．电磁铁 10．平衡弹簧 11．主动轮 12．减速器 13．传动电动机

表8－14 常用自动气割机型号及性能(均使用中压乙炔)

2．仿形式自动气割

图8－28为CG2－150型摇臂仿形式气割机，由运动机构、仿形机构和切割器三大部分组成，其中运动机构常见的为活动肘臂和小车带伸缩杆两种形式。气割时，将制好的样板置于仿形台上，仿形头按样板轮廓移动，切割器则在钢板上割出所需的轮廓形状。

图8－28 CG2－150型摇臂仿形式气割机

(三)光电跟踪气割

光电跟踪气割是利用光电式传感器、光电跟踪台和自动气割机三大部分共同完成。如图8－29所示。切割时，将图样置于光电跟踪台上，利用光电头对图样进行脉冲相位扫描，使图样上的线性光电效应发出电信号，再反射到光电头内的晶体管上，并输入自动气割机的控制系统，控制自动气割机的运动和气割动作，从而完成气割工作。

图8－29 光电式信号发生器

a．贴塑料带跟踪 b．光电传感头c．偏差检测 1．透镜 2．灯泡 3．透镜 4．半透镜 5．光栅 6．晶体管

这种方法以粘贴在待割钢板切缝一侧100～120mm处的黑白塑料带为跟踪检测对象(图8－29a)，与割炬装在一体的光电跟踪传感器结构如图8－29b所示，灯泡发射出的光线通过透镜和半透镜被聚为直径2．5mm的光点射到黑白塑料带上，再通过透镜和半透镜、光栅，将塑料带上的光点反射到光电头内的光敏晶体管上。由于胶带是黑白各半，因此光点射到黑白分界线位置不相同时，反射光的强弱就不一样(图8－29c)。

光电跟踪气割零件的图样，与实际零件的大小相同，按1∶1比例先绘图再气割，既可省略实尺放样和号料等工序，又可切割出形状复杂的零件，而且效果很好。

(四)数控气割

数控气割机是将零件图样的几何尺寸，按计算出的切割轨迹坐标值，以数码形式制成穿孔纸带，再用光电输入机将纸袋上的编码信号，输送到专用计算机，进行运算后即发出相应的电信号，控制执行机构完成各种形状板材零件的切割。

数控气割机的执行机构，主要是带动割炬沿纵向或横向移动的步进电机，每一个脉冲电流都能使步进电机移动一步，每一步在0．02～0．1mm范围内，即割炬的运动轨迹，实际是一条逼近零件轮廓图形的折线(图8－30)；由于步距很小，形似光滑的曲线或直线。

图8－30 数控气割机割炬的运动轨迹

图8－31为数控气割机的总体结构框图，图中数控装置是数控气割的运算和控制系统，它阅读穿孔纸带上记载的数据和指令并进行运算，然后将程序控制和功能控制指令传送给步进电机，再将坐标控制指令经过随动系统传给割炬，并在割炬每移动一步后，都进行偏差判断→割炬进给→偏差计算→终点判断四项工作。

图8－31 数控气割机结构组成

一般情况下，在图8－31中“执行机构”框图的后边，再增加一套位移测量装置，测量出割炬在零件图形上位移的每一点坐标值，并反馈给数控装置，以便随时调整割炬向着消除偏差的方向运动，直至调整到偏差为零，即组成所谓的闭环控制系统，进一步提高气割机的切割精度和生产率。