數控火焰切割機熱變形理論及處置(zhì)
發布時間:2014-8-14
數控火焰切割(gē)機熱變(biàn)形理論(lùn)及處置
數控火焰切割機的加工熱變形問題是目前企業實操應用過程中最為常見的一類狀(zhuàng)況,考慮到火焰(yàn)熱加工的工作原理,我們可以認為數控火焰(yàn)切割機的熱變形問題是無法從本質上杜絕的,但從工業化生產應用(yòng)來說,通過一些處置(zhì)措施能將熱變形問題的影響降低(dī)到最小(xiǎo)。本文由武漢嘉(jiā)倍(bèi)徳科技技(jì)術部編輯整理,詳細就數控火焰切割機熱變形的成因理論以及企業生產過程中的預防處置手段詳細說明。希望能(néng)給更多深受相關問題困擾的操作人員一些幫助和參考。
一、數控火焰切割機熱變形(xíng)成因理論
切(qiē)割焰溫度在數控火焰切割機加(jiā)工過程中起著很重要的作用,它的預熱時間長短、切割氣體壓力供給、切割(gē)速度設(shè)計都直接影(yǐng)響數控火焰切割機的加工質量效果、切割件的熱(rè)變形影響(xiǎng)。在實際生產加(jiā)工中,由於(yú)工件(jiàn)毛坯內(nèi)部的殘留應力變形及熱切(qiē)割產生(shēng)的熱應力變形,故應首先保證切割焰體的溫度(dù)和切割材料厚度的匹配,進而實現封閉式(shì)切割(gē),盡可能避免開放式(shì)切割而發生變形。如(rú)果受限於(yú)工件毛坯尺寸而不能進行封(fēng)閉形式切割,對(duì)於方形毛坯件,在編程時應注意選擇好切割路線(或切割方向(xiàng))。切割路線應有利於保證工件在加工(gōng)過程(chéng)中始終與(yǔ)割(gē)炬(jù)於切割材料麵保持在同一坐標係,避(bì)開應(yīng)力變形的影響。
數控火焰切(qiē)割機割炬固定在(zài)左端,從葫蘆形凸模左側,按逆時針方向進行切割,整個毛坯依據切割路線而被分為左右兩部分。由於連接毛坯左右兩側的材料越割越(yuè)小,毛(máo)坯右側(cè)與夾具逐漸脫離(lí),無法抵抗(kàng)內部殘留應(yīng)力而發生變形,工件也隨之變形。若按順時針方向切割,工件留在毛坯的左側,靠近夾持(chí)部位,大部分切割過程都使工件與夾具保持在同一坐標(biāo)係中,剛性較好,避免了應力變形。一般情況下,合(hé)理的切割路線(xiàn)應將工件與夾持部位分離的切割段安排在總(zǒng)的切割程(chéng)序末端,即將暫停(tíng)點(支撐部分)留(liú)在靠近毛坯(pī)夾持端的部位。
一般情況下,切割件外形規則時,數控火(huǒ)焰切割機加工(gōng)常將預留連接部分(fèn)(暫停點,即為使工(gōng)件在第1次的粗割後不與毛坯完全分離而預留下的一小段切割軌跡線)留在平麵位置上,大部分精割完(wán)畢後(hòu),對預留連(lián)接部分隻做一次切割,以後再(zài)由鉗工(gōng)修磨平整,這樣(yàng)可減少數控(kòng)火焰切割機在加工過程上的(de)加工費用。硬(yìng)質合金等材質由於材料硬度高及形狀(zhuàng)狹長等特點,導致數控火焰切割機加工速度慢且容(róng)易(yì)變形,特別在其形狀不規則的情況下,預留連接部分的修磨給鉗工帶來很大的難度。因此在數控火焰切割機加工階(jiē)段可對工藝進行適當的調整,使外形尺寸精度(dù)達到(dào)要求,免除鉗工裝配前對暫停點(diǎn)的修磨工序。
二、數控火焰切割機熱變形處置
在數控(kòng)火(huǒ)焰切割機加工前,材料可能已進行過冷加工、熱加工,內部已產生了較大的殘留應力,而殘留應力是一個相對平衡的應力係統,在線切(qiē)割(gē)去(qù)除大量廢料時,應力隨著平衡遭到破壞(huài)而釋放出來。因此,數控火焰切割機加(jiā)工時(shí),隨著原有內應力的作用(yòng)及割炬焰體(tǐ)所(suǒ)產生的加工熱應力的影響,將產(chǎn)生不定向、無規則的變形,使後麵的切割厚薄不均,影響了加工質量和加工(gōng)精度。針(zhēn)對(duì)此種情況,對精度要求比較高的(de)模板,通常采用多次切割加工。
第一次切割將所(suǒ)有型孔的廢(fèi)料(liào)切掉,取出廢料後,再由數控火焰切割機床的自動移位(wèi)功能,完成後續切割。通過多次(cì)切割去除廢(fèi)料後完成整體(tǐ)輪廓(kuò)的加工。這種切割方式能使(shǐ)每個型(xíng)孔加工後有足夠的時間釋放內應力,能將各(gè)個型孔因加(jiā)工順序不同(tóng)而產生的相互影響(xiǎng)、微量變形降低到最小程度,較好地保證切割件的加工尺寸精度。但是這樣(yàng)加工時間太長,火(huǒ)焰穿孔次(cì)數多,工作量大,增加了(le)數控火焰切割機(jī)的使用成本。另外設備本身隨加工(gōng)時間的(de)延長及溫度的波動也會產生蠕變。因此,根據實際測(cè)量和比較,切割件在加工精度允許的情況下,可采用(yòng)一次統一加工取廢料不變,而將後續的切割合在一起進行切割。
同上文中我們所(suǒ)例舉的硬質合金材料來看,其數控火焰(yàn)切割機的熱變形處置應考慮(lǜ)到硬質合金硬度高,切割厚(hòu)度大,在切割過程中容易(yì)導致加工速(sù)度慢,扭轉(zhuǎn)變形嚴重等問題。建議大部分外形加工及預(yù)留連(lián)接部分(暫(zàn)停點)的加工均采取多次切割方式且兩部分的(de)切割參數和偏移量均一致。第一次切(qiē)割件偏移量加大至0.3-0.5mm,以使工件充分釋放內應力及完全扭轉(zhuǎn)變形,在後續(xù)切割中能(néng)夠有足夠餘量進行精割加工,這(zhè)樣可使工件最後尺寸(cùn)得到保證。相關工藝處置流程說明如下:
1. 預先在毛坯的適當位置用穿孔機或數(shù)控火(huǒ)焰切割機成形機加工好(hǎo)Φ1.0-Φ1.5mm圓孔,圓孔中心與切(qiē)割(gē)件輪廓線間的引入切割(gē)線段長度選取1-3mm。
2. 切(qiē)割件的(de)輪廓線與毛坯(pī)邊(biān)緣的寬度應至少保證在毛坯厚度的1/5。
3. 為後續切割預留的連接部分(暫停點)應選擇在(zài)靠近工件毛坯重心部位,寬度選取3—4mm(取決於工件大小)
4. 為補償扭轉變形,將大部分的殘留變形量留在第一(yī)次粗割階段,增大偏移量至0.15—0.18mm。後續加工采用精割方(fāng)式,由於切割餘量小,變(biàn)形量也變小了。
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