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介紹數(shù)控等離子設(shè)備及在鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)中的編程與運(yùn)用(1)
閱讀：76 發(fā)布時(shí)間：2020-8-121 等離子切開(kāi)的原理及與火焰切開(kāi)的異同數(shù)控等離子切開(kāi)于20 世紀(jì)50 年代在美國(guó)研制成功， 是集數(shù)控技能 等離子切開(kāi)技能 電源技能于一體的機(jī)電一體化設(shè)備 它的根本工作原理的發(fā)現(xiàn)和開(kāi)展， 得益于二戰(zhàn)中美國(guó)飛機(jī)制造業(yè)的技能革新，從當(dāng)前仍大量運(yùn)用的火焰切開(kāi)變革而來(lái) 作為熱切開(kāi)的二種首要方法有必要對(duì)二者的異同 特色做一對(duì)比， 才能對(duì)它們的運(yùn)用更有對(duì)于和便于挑選， 為此， 應(yīng)明白知道等離子切開(kāi)的原理及與火焰切開(kāi)的區(qū)別
首先， 火焰切割是燃?xì)?/span>( 目前多為丙烷氣等高燃燒值氣體) 加氧氣燃燒加熱切割鋼材， 加工溫度數(shù)千度 等離子切割所需熱力能源和切割原理則大為不同， 先了解一下什么是等離子體? 現(xiàn)在知道， 物質(zhì)有四種狀態(tài)， 隨著溫度升高， 依次呈現(xiàn)為固體 液體和氣體三態(tài)， 當(dāng)氣體溫度進(jìn)一步升高時(shí)， 能量使分子之間*分離， 其中的原子由于激烈的相互碰撞而使得電子從原子游離出來(lái)， 離解為電子和正離子( 或稱帶正電的核) ， 這時(shí)物質(zhì)將進(jìn)入一種新的稱為第四態(tài)的狀態(tài)， 稱為等離子體， 等離子體之間的撞擊將釋放出巨大的能量， 產(chǎn)生和維持更高的溫度， 可達(dá)上萬(wàn)度， 這應(yīng)是 熱態(tài)等離子 ( 有別于 冷態(tài)等離子 ) 等離子體的這種性質(zhì)用于切割， 如由電生， 再加以約束， 可產(chǎn)生電流密度*的等離子弧，根據(jù)所使用的工作氣體， 主要分為氧 氬氣等離子弧切割等， 而根據(jù)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， 而目前開(kāi)發(fā)的等離子系統(tǒng)， 僅使用壓縮空氣和電 一般等離子切割機(jī)由電控系統(tǒng) 機(jī)械裝置及噴嘴組成， 根據(jù)引弧原理不同控制系統(tǒng)有所不同 電控系統(tǒng)產(chǎn)生高溫高熱等離子弧， 由壓縮空氣壓縮后從噴嘴噴出，( 類似氣體保護(hù)焊) ， 將被切割金屬局部熔化并被高速氣流吹走， 從而形成細(xì)窄切割縫 從切割效果看， 火焰切割與等離子切割的切口質(zhì)量差別較大， 等離子切口較窄， 光滑度較好一般不需打磨， 火焰切割則經(jīng)常需要人工除渣磨邊， 但等離子通常只切割 30mm 以下的鋼板( 以及有色金屬板) ， 較厚的鋼板仍需火焰切割， 而多邊直條切割機(jī)一般使用火焰切割
火焰切割與等離子切割又一直觀的效果差別在于， 由于電弧與溫度不同， 火焰切割對(duì)金屬板起著熔化與吹離作用， 而等離子弧的高溫， 除熔化外還有氧化蒸發(fā)過(guò)程， 切割中常常冒出黃煙， 因而不得不采用板下水槽或其他除塵措施 然而綜合比較各方面優(yōu)缺點(diǎn)， 等離子切割由于切割速度快 切口質(zhì)量好， 穿孔時(shí)間短， 僅用電可不使用切割氣， 使得前期投資高而后期成本較低， 這些*的特點(diǎn)使它在技術(shù)選型中優(yōu)勢(shì)較突出， 因而越來(lái)越受到市場(chǎng)重視可見(jiàn)， 根據(jù)使用目的和范圍的不同， 二種切割方式還是有著比較明顯的分工取向的
2 數(shù)控等離子設(shè)備的基本系統(tǒng)構(gòu)成
數(shù)控等離子切割設(shè)備一般概括為三大部分: 機(jī)床部分 數(shù)控部分和軟件部分 機(jī)床整體由道軌 機(jī)架 齒輪齒條傳動(dòng) 減速機(jī) 伺服電機(jī) 氣路系統(tǒng) 切割機(jī)噴嘴 冷卻除塵等系統(tǒng)組成; 二是以計(jì)算機(jī) 電源系統(tǒng) 伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)為核心的全套電氣系統(tǒng)硬件; 計(jì)算機(jī)軟件則為第三部分， 以下擬分類簡(jiǎn)介
2． 1 等離子切割的引弧方式和電源
等離子切割的引弧方式一般有傳統(tǒng)的高頻高壓方式和新型非高頻方式， 目前國(guó)內(nèi)許多公司仍采用高頻高壓方式， 國(guó)外新技術(shù)代表美國(guó)海寶等公司及國(guó)內(nèi)一些新技術(shù)公司， 則采用非高頻引弧技術(shù) 而電源類型則通常有增強(qiáng)漏磁型變壓器電源 晶閘管整流電源 逆變電源和斬波電源四種 比較通用的海寶 MAX200 是一種恒流 提供 40 － 200A 連續(xù)可調(diào)電流的次級(jí)變換斬波器電源， 這類品牌目前在制作技術(shù)和性能上更為專業(yè)和精良， 國(guó)內(nèi)也有越來(lái)越多的產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)
高壓高頻引弧要求在工件和電極間產(chǎn)生 3KV以上的高壓和150 － 200KHZ 的高頻振蕩， 擊穿中性氣體介質(zhì)而形成電弧， 電路又分為短路和非短路型，這種引弧方式具有較高的引弧成功率， 但造成的電磁干擾較嚴(yán)重， 在數(shù)控自動(dòng)切割和對(duì)電磁干擾要求嚴(yán)格的場(chǎng)合無(wú)法使用
非高頻引弧也稱為接觸引弧， 要求電極與噴嘴直接接觸短路后靠氣體分壓而引燃小弧， 產(chǎn)品內(nèi)無(wú)需高頻振蕩器， 消除了高頻高壓放電產(chǎn)生的電磁干擾， 降低了對(duì)人體的傷害 該型燃弧方式對(duì)電極引弧高度控制提出了較高要求， 一般設(shè)立專門的弧壓高度控制系統(tǒng)
2． 2 伺服控制系統(tǒng)
數(shù)控切割機(jī)是一種將數(shù)控技術(shù)與精密機(jī)械緊密結(jié)合的機(jī)電一體化產(chǎn)品， 技術(shù)性能已遠(yuǎn)超越仿形切割 半自動(dòng)小車之類初級(jí)產(chǎn)品， 適應(yīng)切割任意復(fù)雜圖形 根據(jù)加工大小， 其機(jī)械結(jié)構(gòu)形式可為龍門式 懸臂式 臺(tái)式便攜式數(shù)控切割機(jī)， 可選用等離子或火焰切割頭， 還有更為的數(shù)控相貫線切割機(jī) 機(jī)械人切割機(jī) 激光切割機(jī)等 以大中型龍門 懸臂式為例， 數(shù)控等離子切割機(jī)實(shí)質(zhì)是一種切割的多軸數(shù)控伺服系統(tǒng)， 以計(jì)算機(jī)控制為中心， 可在二軸以上方向?qū)η懈铑^進(jìn)行圖形運(yùn)動(dòng)控制， 以達(dá)到切割加工目的
2． 3 弧壓高度控制器
以上提到， 數(shù)控等離子切割對(duì)引弧 弧壓控制要求很高， 廠家多采用專門的弧壓高度控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)這一要求 等離子弧壓高度控制器的原理是利用等離子電源的基本恒流特性， 通過(guò)檢測(cè)等離子弧電壓的變化， 來(lái)測(cè)定等離子切割過(guò)程的割炬高度變化， 實(shí)現(xiàn)對(duì)切割割炬的高度控制 通常具有的基本功能有， 初始自動(dòng)定位 開(kāi)機(jī)穿孔與斷弧提升功能 割炬防撞 給定與實(shí)際弧壓 顯示監(jiān)控 手動(dòng)與自動(dòng)操作等 海寶產(chǎn)品有自身配套的高性能高度控制器， 應(yīng)提及， 目前許多國(guó)產(chǎn)該用途產(chǎn)品， 性能已*可以滿足工程要求， 替代進(jìn)口使用已很普遍