國內外數(shù)控等離子切割技術的發(fā)展趨勢
- 2016-03-22 13:00:00
- 作者：王連仲 崔永元 原創(chuàng)
- 8722
數(shù)控等離子切割技術是集數(shù)控技術，計算機軟、硬件技術，等離子切割技術，精密機械技術于一體的高新技術。發(fā)展數(shù)控等離子切割機可以徹底改變國內熱切割行業(yè)的裝備水平，扭轉熱切割工業(yè)目前存在的效率低，質量差，勞動強度大，材料利用率低，環(huán)境臟亂差的局面，縮小與國外先進國家的差距。同時，數(shù)控等離子切割技術的發(fā)展可帶動相關領域和學科達到 國際先進水平。
火焰切割、等離子切割和激光切割是熱切割的三種主要方式，其技術經(jīng)濟性對比如下表所示。
二、我國數(shù)控等離子切割技術的發(fā)展
我國數(shù)控火焰切割技術起步于20世紀80年代中期，而數(shù)控等離子切割機則更晚，大部分的數(shù)控等離子切割機以經(jīng)濟型機床(單片機為核心，步進電機為驅動元件)為主。國內曾經(jīng)從事過數(shù)控切割機制造的廠家一度多達50多家，力量分散，許多廠家的前身都是焊割工具廠，技術基礎差。在整個80年代，國內企業(yè)無論是產(chǎn)品結構還是生產(chǎn)規(guī)模方面都無力與國外企業(yè)競爭 。
進入90年代后，國內的一些公司瞄準世界先進水平，不斷開發(fā)研制數(shù)控切割機的新產(chǎn)品，而且有些產(chǎn)品的主要技術指標已達到國外同類設備的先進水平，同時隨著市場經(jīng)濟的調控作用，目前國內生產(chǎn)數(shù)控切割機的廠家已調整到20幾家。但綜合實力較強且有競爭實力的只有梅塞爾切割焊接有限公司、上海伊薩漢考克有限公司、哈爾濱華崴焊切成套設備有限公司、哈爾濱四海數(shù)控機械制造有限公司、深圳市博利昌數(shù)控切割設備有限公司、無錫華聯(lián)焊割設備廠、北京百惠宏達科技有限責任公司等幾家。他們一般都有自主科研開發(fā)能力，生產(chǎn)規(guī)模較大，產(chǎn)品規(guī)格齊全，品種多，質量較穩(wěn)定，信譽度高。因此，在招標活動中往往取勝，單產(chǎn)量一般均在三四十臺以上，有的甚至超過百臺。當然有的企業(yè)雖然批量較小但也各有其特點，能適應不同企業(yè)的需求。
國內一些數(shù)控等離子切割產(chǎn)品在許多方面已形成自身獨有的特點，實現(xiàn)了“自動化、多功能和高可靠性”。在某些方面，產(chǎn)品的技術性能甚至超過了國外的產(chǎn)品，具體體現(xiàn)在：
1.數(shù)控系統(tǒng)與等離子系統(tǒng)的電磁兼容技術
這是數(shù)控等離子切割機成功的關鍵，只有解決了這一難題，才能實現(xiàn)數(shù)字控制下的等離子切割。
2.符合熱切割工藝要求的專用控制軟件
該類控制軟件的特點如下：
(1)采用圖形輸入方式，比代碼輸入更加直觀，操作快捷方便。
(2)中文界面，更適合中國國情。
(3)輸入方式多元化，所有調控指令化。
(4)利用自動套料編程軟件，可提高板材利用率10%左右。
3.大功率等離子系統(tǒng)
該系統(tǒng)具有100%暫載率和完備的數(shù)控接口、弧壓接口、遙控接口，并提供全套的接口附件，從而實現(xiàn)與數(shù)控系統(tǒng)的緊密結合。
三、國外數(shù)控等離子切割技術發(fā)展現(xiàn)狀
國外數(shù)控切割機的生產(chǎn)廠家主要集中在德國、美國和日本。其主要廠家有德國的伊薩(E SAB)、梅塞爾(MESSER)，日本的田中(TANAKA)、小池(KOIKE)，美國的L-TEC、林德(LINDA) 等。能夠代表數(shù)控等離子切割技術最高水平的廠家集中在德國，德國伊薩的數(shù)控切割機是當今世界上品種最全，功能最多，水平最高，幾乎包括了所有非接觸式切割手段的數(shù)控切割機。 其中NEC520連續(xù)軌跡控制器與RPC600(單臺或雙臺并聯(lián))水射流式等離子系統(tǒng)配合可以切割130mm以下金屬板材；與HD3070精細等離子配合可對1～12mm金屬材料實施高速(7.6m/min)和高精度(接近激光切割下限)切割。
上述配置代表了數(shù)控等離子切割機的最高配置，其主要特點如下：
(1)自動化切割即等離子切割的全部過程(如初始定位、引弧、穿孔、切割、調高、升降水等)均在數(shù)控指揮下完成，并可通過編程來修改其參數(shù)。
(2)多功能即通過加掛不同附件增加數(shù)控機床的柔性，為下道工序提供定位、焊接、儲存基 礎。例如打標記功能可提供安裝和定位基準。等離子切割可進行X、V、Y和K形等坡口加工，且不僅可完成直線坡口還可完成曲線、圓弧形坡口，為焊接提供方便。
(3)水下切割可有效地減小鋼板熱變形，充分抑制塵粉、弧光、噪聲和飛濺。
美國海寶公司的等離子系統(tǒng)代表著當今世界等離子系統(tǒng)的最高水平，其產(chǎn)品規(guī)格覆蓋從普通等離子、水射流式等離子直至精細等離子等所有熱切割用等離子系統(tǒng)。普通等離子電源輸出電流為20～200A，切割厚度可達50mm以下；水射流式等離子電源輸出電流最高可達1000A，切割厚度可達130mm以下；精細等離子電源輸出電流最高可達100A，切割厚度可達12mm以下 ，其中精細等離子割縫寬0.65～0.75mm，與數(shù)控切割機配合可達±0.2mm的切割精度。
四、國內在數(shù)控等離子切割技術方面與國外的差距
國外發(fā)達國家切割行業(yè)90%為數(shù)控切割機下料，僅10%為手工下料，而我國用數(shù)控切割 機下料僅占下料總量的10%以下，其中數(shù)控等離子切割比例更小。絕大多數(shù)仍采用手工或半自動切割，笨重落后，勞動強度大，生產(chǎn)效率低，而且材料浪費嚴重，因此十分有必要發(fā)展并普及數(shù)控等離子切割機以改變這一落后現(xiàn)狀。
關于國產(chǎn)數(shù)控切割機與國外產(chǎn)品的差距，就數(shù)控火焰切割機而言，已無大的差距，性能也比較穩(wěn)定，只是國產(chǎn)切割機為保證質量，一些主要部件如電磁氣閥、減壓閥、交流伺服系統(tǒng)等均采用進口件，目前國產(chǎn)件的質量仍然不穩(wěn)定。數(shù)控等離子切割機總的性能也與進口設備相差無幾，只是與數(shù)控等離子切割機配套的等離子電源與國外差距更大，目前很多用戶都愿意用進口等離子電源就足以說明問題，因此發(fā)展數(shù)控等離子切割其相關技術也十分重要。
總之，無論從切口質量、易損件的耐用度等國產(chǎn)與進口的仍有一定差距，因此要完全替代進口必須在基礎件的生產(chǎn)上狠下功夫。
五、市場及應用前景
20世紀80年代初期以前數(shù)控切割機國內市場全部由國外切割機占領，80年代中后期國產(chǎn)數(shù)控切割機才逐步生產(chǎn)出并投放市場，90年代初隨著國產(chǎn)數(shù)控切割機的發(fā)展，市場的迅速擴展，迫使國外企業(yè)到國內來發(fā)展，切割機的價格也大幅度下降。90年代后期由于國產(chǎn)數(shù)控火焰切 割機質量已趨穩(wěn)定，價格也較前幾年大幅度下降，因此已逐步取代了進口機。
隨著我國工業(yè)向現(xiàn)代化邁進，國內市場對數(shù)控切割機的需求逐年增大，加之國外發(fā)達國家由于已有大量數(shù)控火焰切割機正在使用，故數(shù)控等離子切割機的普及受到一定制約，而我國數(shù)控切割機技術起步和應用較晚，形成供需缺口，導致我國數(shù)控切割機特別是數(shù)控等離子切割 機的潛在市場巨大。
據(jù)統(tǒng)計，近幾年我國每年數(shù)控等離子切割機的市場需求約為500臺，而且有逐年增長的趨勢，我國周邊地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展又為我們展現(xiàn)了良好的國際市場前景。目前數(shù)控等離子切割機的發(fā)展趨勢應向全自動、多功能、大功率及高質量等方向發(fā)展。
六、結語
21世紀我國的數(shù)控切割行業(yè)面臨各種新的挑戰(zhàn)，國際市場競爭更加激烈。我們應瞄準世界先進水平，不斷開發(fā)研制新產(chǎn)品，帶動國內同行業(yè)技術水平的普遍提高，只有這樣才能淘汰低檔、劣質產(chǎn)品，凈化市場，帶動行業(yè)廠家轉變經(jīng)營理念；同時在加強科研開發(fā)、技術創(chuàng)新與質量管理上下功夫，使我國數(shù)控切割行業(yè)迅速達到世界先進水平，從而振興民族工業(yè)，提高 我國的綜合國力。
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