数控氧气切割法是20世纪初发明的。由于它有独特的优点,例如设备简单、灵活方便、生产率高、切口质量好,特别是能够切割厚度大和形状复杂的零件,从而成为金属加工中一种很重要的和有效的加工工艺方法,因此在工业上得了相当广泛的应用。
从20世纪70年代以来,数控氧气切割技术在我国得到了巨大发展。从可以切割的金属材料范围来看,不仅能切割一般的碳素结构钢,用空气等其他离子装置及激光装置也可以很好地切割不锈钢、高合金钢、铜、铝、铜合金、钛和钛合金等。
在切割工艺方面上讲,除了能进行一般的切断切割外,还形成了叠切割、水下切割、表面气刨、特厚钢材切割和精密切割等其他新的加工工艺,同时也可拿来切割各种各样的形式的焊缝坡口。
在切割设备方面,为了更好的提高火焰切割加工的精度和机械化自动化程度,进而提高切割产品的质量和板材的利用率,而先后创造了多种型式的切割设备,例如:手提式切割机、轻便式半自动切割机、坐标式自动切割机、半自动多向切割机、型钢切割机、多割炬门式切割机、数控火焰切割机及数控火焰等离子切割机。
近年来,由于机械工业快速的提升的需求和国外先进的技术的引进,我国切割技术无论在新工艺的开发方面,还是在新能源的利用方面都有了长足的发展。自动化、半自动化切割技术的发展,使得切割技术能代替部分机械加工,大幅度的提升了工作效率,还能大大的提升金属材料的利用率。它适用于造船工业,重型机械,化工设备,锅炉制造,机车车辆,石油化学工业等制造业的高精度钢板热切割的新型自动化设备。气体火焰切割是热切割中最早被采用和最常用的工艺方法,这种切割方法设备简单、操作便捷灵活、投资费用少、切割质量好等特点。尤其是能够切割各种含曲线形状的零件和大厚度工件等一系列特点使得它自进入工业领域以来一直作为工业生产里切割碳钢和低合金钢的基本方法而被广泛采用。而数控火焰切割机在此基础上,增加了数控控制管理系统,是应用计算机数字程序控制的全自动化切割设备。便携式数控火焰切割机则是在数控火焰切割机的基础上又更进一步的做了改进,使之经济适用性更强,范围更广【1】。
目前我国国内许多中小企业的生产设备陈旧、落后,导致其生产力低下、产品的质量低,缺乏有效的市场竞争力。就拿钢板的切割来说,这是很多机械制造业的首道工序,这道工序的速度和加工精度都将直接影响着后面的每道工序。切割钢板的工作通常都是由工人手提切枪进行切割,这种工作方式要求工人有成熟的技术,并且每切割一块钢板都要事先画好线,其切割的速度不仅慢,而且产品精度低,工人也易产生疲劳。因此,进行生产加工设施的技术改造慢慢的变成了每个企业的一项重要工作。在目前环境下,进行生产加工设施的技术改造自然是将老设备改造成带有数控设备的全新产品。
对于目前大多数制造业厂家来说,火焰切割仍然是应用领域最广的一种,其现在仍是数控切割机切割的主要切割方式。数控火焰切割机在工业制造的生产和工艺流程中可以切割任意形状的零件,被大范围的应用于机械制造、工程机械、矿山机械、造船、能承受压力的容器、电力、桥梁建筑、钢结构等各种行业。具有效率高、精度高、操作便捷等许多优点,极大地改善了现有的劳动强度和劳动环境,被广泛适用于各大、中型企业的板材下料。火焰切割机可以够满足现在大多数金属钢板的切割要求,并且加工成本较低,这就使得用户有足够的理由来选择和使用火焰切割机。目前来看,未来数控火焰切割技术的进步,必须围绕着满足更高的生产效率,更高的加工精度及更高效的生产组织特点而发展。数控火焰切割技术作为机械制造业中一种重要的生产方式,必将在未来的生产所有的领域中发挥很重要的作用。此外,数控火焰切割机加工技术的应用场景范围也将会不断的得到扩展,将在更多的生产领域中发挥重要的作用。
在预热所用的燃气方面,除了ຫໍສະໝຸດ Baidu炔气外,现在已较多地采用丙烷或其他液化石油气。
在割炬和割嘴的结构上,为了更好的提高切割的速度和切口的光洁度,采用配合了丙烷等其他的液化石油气,从而有了许多改进。预热氧和燃气的混合方式,已由在割炬内混合、割嘴内混合发展到现在的割嘴外混合(适用于大厚度钢材的切割)。而割嘴部分的切割氧气孔道则从原来的直筒形、收缩型、阶梯式直筒形,发展到现在的扩口型和流线型(后两种统称扩散型)。此外,还出现了接触式割嘴、氧气屏割嘴、双孔乃至多孔割嘴等其他特种高速割嘴【2】。
在这种环境下,为满足中小结构件企业对金属板料的切割和中、小批量生产的实际的需求,为了提供能够很好的满足他们生产所需求数控火焰切割的工艺技术要求,而且使其具有经济适用性高、方便先进的特点,一种便携式的数控火焰切割机的开发便产生了。全钢底架和机座的便携式数控火焰切割机是一种适用于金属板料快速加工的精细切割设备。其适用于黑色金属板材,具有高精度、高质量、可操作性强等基本特性,同时还具有与激光切割相媲美的切割精度和更优于激光切割机的价格。因而被大范围的应用在工程机械、轻工机械、航空航天、汽车、造船、石化设备、能承受压力的容器以及其他装饰、大型标牌制造等各种行业,适用于碳钢(火焰切割)、不锈钢以及铜、铝(等离子切割)等多种金属板料的切割和下料作业。该切割设备是替代仿形切割机、手持式火焰切割设备、手持式等离子切割装置以及半自动切割小车的理想升级换代产品。本设计主要工作是完成便携式数控火焰切割机的总体设计及执行机构的设计。
数控火焰切割在工业的生产和加工的过程中可以切割任意形状的零件,它属于对金属结构部件进行切割和下料的气割设备。在机械、冶金、造船等行业中,各种板材切割下料的工作量是非常大的。随着现在工业技术的改进和国民经济的发展,数控技术已被大范围的应用在制造业的各个部门,气割设备也是如此。目前,国内很多大型结构件单位为了减轻工人的劳动强度,提升产品的质量和劳动的生产效率,花巨资在国外购买先进的数控设备。而目前国内生产此类数控设备的造价最少也在二三十万元以上,这样的价位对那些中小型金属结构件单位来说是比较有压力的。改善火焰切割工艺水平、提升产品质量和精度的需求,使得开发一种便携式数控火焰切割机是很有必要的,而且还会有很大的市场潜力,对于提高国民的经济效益也将会有明显的帮助。