任務3.1 12mm低碳鋼板直線切割教案

1、哈爾濱職業(yè)技術學院教 案課程名稱： 切 割 技 術教師姓名： 王濱濱 教師所在院部： 機械工程學院 哈爾濱職業(yè)技術學院教案課程題目項目三使用數(shù)控火焰切割方法加工備料 12mm低碳鋼板直線切割課 時3教學目的：1、能夠調(diào)試和選擇切割火焰；2、能夠正確操作數(shù)控火焰切割設備；3、能夠理解數(shù)控火焰切割設備的結構及工作原理；4、掌握數(shù)控火焰切割設備的使用方法。教學重點與難點：重點：操作數(shù)控火焰切割設備。難點：數(shù)控火焰切割設備的結構及工作原理。教學方法與手段：講授法、提問法、實踐操作等。教學內(nèi)容與課時分配：課程引入：5分鐘內(nèi)容講解：25分鐘實踐操作：90分鐘課堂練習：5分鐘本課總結：10分鐘教具：多媒體

2、數(shù)控火焰切割機、手套、護目鏡、鋼絲刷等設備調(diào)試過程中所需的工具。作業(yè)與思考：作業(yè)：教科書思考題教學后記：項目三 使用數(shù)控火焰切割方法加工備料 任務 12mm低碳鋼板直線切割一、數(shù)控火焰切割的原理及應用在機械加工過程中，板材切割常用方式有手工切割、半自動切割機切割及數(shù)控切割機切割。數(shù)控切割相對手動和半自動切割方式來說，可有效地提高板材切割的效率、切割質(zhì)量，減輕操作者的勞動強度。數(shù)控切割機是由人根據(jù)圖樣和數(shù)控裝置的規(guī)定，編出切割程序，由計算機根據(jù)程序的要求進行運算，使割嘴沿圖樣要求的軌跡運動進行切割。數(shù)控切割機使切割領域進入了高科技自動化階段，僅就數(shù)控火焰氣割機而言，它不僅使氣割技術實現(xiàn)了自動點火

3、、自動調(diào)高、自動穿孔、自動切割、自動沖打標記、自動噴粉劃線等全過程自動化控制，而且還因表面切割質(zhì)量和尺寸精度高，可以保證工件尺寸通過切割一次加工成形。隨著現(xiàn)代機械加工業(yè)地發(fā)展，對切割的質(zhì)量、精度要求的不斷提高，對提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本、具有高智能化的自動切割功能的要求也在提升,數(shù)控切割機的發(fā)展必須要適應現(xiàn)代機械加工業(yè)發(fā)展的要求。從現(xiàn)在幾種通用數(shù)控切割機應用情況來看，數(shù)控火焰切割機功能及性能已比較完善。數(shù)控火焰切割機切割具有大厚度碳鋼切割能力，而且切割速度較快，切割精度高、效率快、效果好等優(yōu)點，利用氧氣和乙炔氣體的火焰燃燒能量進行機械加工，主要用于切割加工領域，坡口切割功能可以滿足焊接工藝中

4、不同板材開不同角度坡口的要求，且具有低成本、無污染等特點，在鋼鐵、電力設備、鍋爐業(yè)、石油化工和半導體等工業(yè)領域得到廣泛的應用?；鹧媲懈钍怯醚鯕夂腿細猓ㄒ胰?、丙烷、液化氣等）燃燒產(chǎn)生的熱能將工件切割處預熱到金屬的燃點后，噴出高速切割氧流，使預熱金屬燃燒并放出熱量預熱后部待切割金屬，實現(xiàn)切割的方法?；鹧媲懈畹倪^程，實質(zhì)是被切割的材料在純氧中燃燒的過程，不是熔化過程?；鹧媲懈顧C廣泛應用于機械制造等行業(yè)。因其具有以下優(yōu)勢特點：1.能完成直線、坡口、V 型坡口、Y 型坡口切割.配備專用割圓半徑桿裝置，還可以實現(xiàn)圓周切割；2.能同時安裝兩套或三套割炬，同時可以切割兩條或三條直線，使效率提高；3.與大型數(shù)控

5、火焰切割機一樣,采用先進的數(shù)控技術,通過編程能夠切割任意復雜平面形狀的零件，可實現(xiàn)CAD圖形轉換直接切割；4.體積小、重量輕、成本低、效率高、操作簡單，特別適合于中小企業(yè)對金屬鋼板的下料要求，它廣泛適用于造船、石油、鍋爐、金屬結構、冶金等行業(yè)。二、數(shù)控火焰切割設備的組成1系統(tǒng)總體結構數(shù)控火焰切割機均由機械部分、氣路部分及電腦控制部分等三大部分組成。機械部分包括縱向道軌（底架）、橫向道軌（或橫梁）、縱向傳動箱及橫向傳動箱，各部分共同組成可實現(xiàn)X方向（橫向）及Y方向（縱向）二維移動的結構，從而可在電腦的控制下按給定的線速度走出任意形狀的軌跡。氣路部分包括氧氣及乙炔氣氣管，電磁氣閥等。 圖3-1 數(shù)

6、控火焰切割機整體結構（文中需要有類似“見圖3-1”的字樣）2氣路系統(tǒng)氣路系統(tǒng)包括各供氣管路、閥門、減壓器、壓力表及電磁氣閥。各氣路的通斷均預先調(diào)好后由控制系統(tǒng)統(tǒng)一控制實現(xiàn)自動通斷。機器供氣、供電系統(tǒng)包括燃氣、氧氣，如需要還包括壓縮氣、水等以及工廠電網(wǎng)向機器供電的電纜可能還有信號電纜、等離子電纜和接地電纜。供電和供氣通過電纜和軟管懸掛或拖鏈裝置饋入到機器中去。3機械運行系統(tǒng)機械運行系統(tǒng)由橫梁、沿座、減速機構、升降機構等組成。由于實現(xiàn)了自動控制，對機械運行系統(tǒng)的精度提出了更高的要求。使切割由機械下料躍為機械加工的一種工藝方法。（1）縱向門架這部分由兩個相同的端架及它們所支撐的橫梁組成，是縱向移動機

7、械結構的基礎件。兩側端架同時也是滾輪的護罩，端架沿縱向導軌移動，橫梁為焊接箱型結構，橫梁是門架不可分割的一部分，梁上安裝橫向驅動裝置和割炬橫向移動導軌，沿導軌有mm刻度的鋼尺（選擇）。在副橫梁上可裝置多組直條割炬，可做直形板條下料用。機器有一對相同的縱向驅動裝置，兩只分開的驅動單元位于端架凹處的搖臂上。（2）橫向驅動裝置及剛帶裝置主割炬的橫向運動，是通過橫梁上的齒條作直線運動，其它割炬移動體在作橫向移動時，橫向驅動裝置帶動夾在鋼帶上的割炬移動裝置作同向或鏡像運動。系列機一般為軸向運動，橫向進給是在縱向進給的基礎上疊加而成的，所要求的切割幾何形狀是通過縱、橫向驅動配合來獲得的。4割炬裝置割炬裝置

8、由割炬降裝置和割炬夾持器組成。單割炬升降裝置在橫向導軌上運行，配有鋼帶夾緊裝置。通過鋼帶把割炬升降裝置同主驅動裝置相連，從而拖動割炬升降裝置移動。馬達驅炬高度調(diào)節(jié)和割炬電容式調(diào)高控制單元，是安裝動的割炬。在割炬裝置上的防塵金屬箱體內(nèi)或在通過電機驅動升降滑快在直線軸承導桿作上下滑動，使割炬可作上下調(diào)節(jié)（調(diào)節(jié)范圍200mm）。在切割過程中，割炬高低通過電容式感應控制單元自動進行調(diào)整，手控馬達調(diào)節(jié)通過主控制面板進行控制。 圖3-2 割炬結構圖 圖3-3 電容式自動調(diào)高系統(tǒng)（1）手動/自動開關：用于測試進入自動調(diào)高控制時割嘴距離鋼板的自動調(diào)節(jié)高度。在割炬下方合適位置放置鋼板，按下自動，割炬自動升或降并

9、停止于某自動調(diào)高的高度。此時再調(diào)整高度調(diào)節(jié)旋鈕，割炬高度發(fā)生變化。以此方法將割炬調(diào)至合適高度，設備進入自動切割時，控制系統(tǒng)將按此時割嘴離鋼板的距離來進行自動調(diào)高控制。當高度調(diào)節(jié)范圍不合適時，需要通過調(diào)節(jié)最低高度調(diào)節(jié)旋鈕來調(diào)整。此時先將高度調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)到最小，再來調(diào)節(jié)最低高度調(diào)節(jié)旋鈕。并使傳感環(huán)與鋼板的距離為10mm左右。傳感環(huán)安裝時一般應高出割嘴端部5mm左右。（2）上/下開關：用于非自動調(diào)高狀態(tài)下，割嘴的高度調(diào)節(jié)。（3）高度調(diào)節(jié)旋鈕：用于自動狀態(tài)下，調(diào)整感應環(huán)和鋼板之間的距離。5流體系統(tǒng)每臺切割機均有自己獨立，的流體分自己分配系統(tǒng)，主要由減壓系統(tǒng)、穿孔裝置（選項）和流體。圖3-4 流體控制系統(tǒng)

10、構成圖（1）減壓系統(tǒng)主要由氧氣、燃氣專用減壓閥和壓力表組成，根據(jù)不同的切割工藝的需要，在氣路操作面板上可方便地進行系統(tǒng)的壓力調(diào)整。（2）流體分配管，主要對割炬及其他輔助功能的流體進行控制，在控制面板上可進行操作。每組割炬上均裝有氧氣、燃氣回火防止器，這樣可有效地防止了應回火而造成地管路損壞或其他傷亡事故的發(fā)生，故在使用過程中要定期檢查回火防止器，如發(fā)現(xiàn)有回火防止器損壞，要及時更換新的回火防止器。三、數(shù)控火焰切割主要技術參數(shù)1工作壓力設備的工作壓力調(diào)整。在機器上均有切割氧、預熱氧、燃氣三種調(diào)壓閥，通過這些閥可方便地控制氧和燃氣必要的工件壓力。調(diào)整各減壓閥必須打開割炬上相應的手控閥來調(diào)整所需的工作

11、壓力。使用不合理的工作壓力將會造成切割效率低或切割表面不佳等缺陷。2設定切割速度和燃氣壓力操作人員應根據(jù)切割材料的性質(zhì)選擇合適的切割速度、燃氣耗量、壓力等參數(shù)。同時鐵銹灰塵及氧化層會使切割氧降低，同樣地火焰調(diào)節(jié)不正確使得切割速度和質(zhì)量發(fā)生偏差。3調(diào)節(jié)加熱焰打開加熱氧閥和燃氣閥，點燃噴出的混合氣體，調(diào)整好合適的加熱焰，如圖3-5所示。圖3-5 數(shù)控火焰切割火焰調(diào)節(jié)必須用弱加熱焰來切割薄板，用較強的加熱焰來切割厚鋼板，如果切割邊緣開始熔化，有殘余滴掛或形成一串溶化小球，那么加熱太強了。切割時，加熱焰太弱會噼叭作響，這樣會引起切口損壞，甚至回火，如果加熱焰調(diào)節(jié)合適，切割氧噴流就顯得干凈鋒利。4切割氧

12、射流的調(diào)節(jié)切割氧射流質(zhì)量好壞是獲得良好切口的決定因素，如果切割射流正好位于加熱火焰的中間，并能很容易看見一股幾乎完全是圓錐形狀的切割射流，說明切割射流調(diào)節(jié)正確。如果切割射流離開割嘴后，象掃帚那樣散開，或者完全看不清，這是切割割嘴阻塞的現(xiàn)象，為清洗割嘴，只可使用制造廠推薦的割通針，使用不適當?shù)墓ぞ邥е赂钭斓牟槐匾膿p傷，這樣就不會有高的切割質(zhì)量。氧氣不足時，觀察火焰太長且不穩(wěn)定；氧氣正確時，觀察火焰中心有一束明亮的藍色圓錐火焰；氧氣過量時，火焰短而微弱。5割嘴和工件之間的距離獲得良好的切割質(zhì)量的一重要因素是在切割割嘴和工件之間設定正確的間距，當初級火焰(火焰的芯)的頂端在工件上大約1mm時，是

13、割嘴理想的間距，割嘴的間距取決于割嘴號的大小，用乙炔時從3-10mm，用其它燃氣時從4-20mm，不同氣體時割嘴間距的近似值見表3-1。表3-1不同氣體時割嘴間距的近似值切割厚度（mm）6-1010-2525-5050-100100乙炔割嘴間距（mm）3-54-65-76-98-10丙烷割嘴間距（mm）4-75-96-128-1612-206預熱時間從鋼板邊緣開始切割或穿孔所需的預熱時間，要根據(jù)燃氣的類型、鋼板的表面質(zhì)量以及加熱焰的調(diào)節(jié)來決定。表3-2括號內(nèi)所示的數(shù)值，適用與在鋼板上穿孔時的參考時間。如果使用高壓預熱系統(tǒng)，上述所列的可減少大約40。預熱時間在控制系統(tǒng)中設置。表3-2 平均預熱時

14、間的參照值切割厚度 (mm)6-2020-5050-100平均預熱時間(s)乙炔4-6(20-40)7-9(40-60)9-11(70-90)丙烷7-9(25-45)9-11(45-65)13-15(70-90)7穿孔預熱循環(huán)每個切割過程的一個完整的全自動預熱循環(huán)開始，選中所用割炬后啟動按“加熱火焰開”按扭或執(zhí)行CNC切割開始指令。開始切割前操作人員應在控制面板預選切割是從板邊緣開始還是用孔方法開始。加熱火焰開，加熱火焰中心氣體和氧氣流應隨壓力增加而打開，割炬點火預熱時間開始。當預熱時間結束后割炬立刻提升，孔穿透后自動調(diào)高裝置關閉。表3-3 數(shù)控火焰切割機切割工藝參數(shù)序號切割厚度(mm)切割速

15、度(mm/min)燃氣壓力(MPa)預熱氧壓力(MPa)切割氧壓力(MPa)切割氧耗量(m3/h)15-10700-500210-20600-380320-40500-350440-60420-300560-100320-2006100-150260-140四、數(shù)控火焰切割機操作規(guī)程1上機操作前注意事項（1）檢查各路氣管、閥門，不允許有泄漏，檢查氣體安全裝置是否有效。（2）檢查所提供入口氣體壓力。（3）操作切割割炬必須注意，當機器移動前，先檢查切割臺上是否有其他堆放物或翹起的切割廢料。如有必須清除這些異物后，機器才能移動。這樣可防止割炬撞上障礙物而造成割炬彎曲或其他部件的損壞。在出廠前，每把割

16、炬都經(jīng)過逆燃安全檢查。如果用裝上骯臟的或損壞的割炬來進行切割就失去安全性，在這種情況下，可能會發(fā)生火焰回逆到割炬頭里的情況，其現(xiàn)象是：火焰突然消失，割炬頭中發(fā)出尖哮聲或咝咝聲，如果發(fā)生這種情況應立即關閉燃氣閥，接著關閉加熱氧和切割氧閥。并請專門人員進行檢查，查明回火原因后方能重新點火。點火前要把管路和割炬中的煙灰吹除。（4）關閉切割割炬當一個工作程序結束后，需要關閉切割割炬時，必須按照下列次序來關閉閥門，切割氧、燃氣、加熱氧。提升割炬，然后移動機器進行下一個切割程序。2工作中的操作規(guī)程（1）調(diào)整被切割的鋼板、盡量與軌道保持平行。把鋼板打掃干凈，除去氧化皮。（2）根據(jù)板厚和材質(zhì)，選擇適當割嘴。請

17、用二把呆扳手安裝割嘴，確保割槍火口螺紋處沒有明火。（3）根據(jù)不同板厚和材質(zhì)、重新設定機器中的切割速度和預熱時間，設定預熱氧、切割氧合理壓力。（4）點火并檢查加熱火焰。在點火一刻無關人員不得進入點火區(qū)。調(diào)節(jié)乙炔和預熱氧的比例。觀察切割射流，射流與鋼板垂直。如發(fā)現(xiàn)割嘴弄臟或損壞，應及時更換、清理。清理割嘴應用隨機專用工具清理。（5）工作人員應盡量采取飛濺小的切割方法，保護割嘴。切割開始點火時，割嘴與鋼板的距離不能太近。調(diào)整合理的預熱時間。切割過程中割嘴與鋼板的距離保持在10mm左右。（6）切割過程中調(diào)整機器的切割速度，調(diào)整至切割鋼板時火焰切割鋼板有“卟、卟”聲音為止。（7）切割完后檢查、測量被切割的零件表面光潔度和尺寸，符合生產(chǎn)要求。（8）切割過程中發(fā)生回火現(xiàn)象，應及時切斷電源。停機關閉氣體閥門，回火閥片如被燒化，應停止使用，等待廠家或專業(yè)人員進行更換。（9）操作人員上機時，要時刻注意設備運行狀況，如發(fā)現(xiàn)有異常情況，應按動緊停開關，及時退出工作位，嚴禁開機脫離現(xiàn)場。（10）操作人員應注意，切割完一個工件后，應將割槍提升回原位，運行到下一個工位時，再進行切割。（11）操作人員應按規(guī)定給定的切割要素選擇切割速度，不允許單純?yōu)榱颂岣吖ばФ龃笤O備負荷，機器以中低速撞限位，處理好設備壽命與效率和環(huán)保之間的關系。（12）橋吊在吊物運行時，導軌周圍無防護欄，不準經(jīng)臨軌