等离子弧切割是利用(yòng)高温等离子電(diàn)弧的热量使工件切口处的金属局部熔化（和蒸发），并借高速等离子的动量排除熔融金属以形成切口的一种加工方法。数控等离子切割机广泛运用(yòng)于汽車(chē)、机車(chē)、压力容器、化工机械、核工业、通用(yòng)机械、工程机械、钢结构、船舶等各行各业。影响等离子切割质量和效率的因素是多(duō)方面的，且相互作用(yòng)。同样，各种改善优化方法也要综合利用(yòng)，才能(néng)取得更好的效果。
1、等离子弧切割概述
等离子弧切割是利用(yòng)高温等离子電(diàn)弧的热量使工件切口处的金属局部熔化（和蒸发），并借高速等离子的动量排除熔融金属以形成切口的一种加工方法。等离子切割配合不同的工作气體(tǐ)可(kě)以切割各种氧气切割难以切割的金属，尤其是对于有(yǒu)色金属（不锈钢、铝、铜、钛、镍）切割效果更佳;其主要优点在于切割厚度不大的金属的时候，等离子切割速度快，尤其在切割普通碳素钢薄板时，速度可(kě)达氧切割法的5～6倍、切割面光洁、热变形小(xiǎo)、较少的热影响區(qū)。等离子切割机广泛运用(yòng)于汽車(chē)、机車(chē)、压力容器、化工机械、核工业、通用(yòng)机械、工程机械、钢结构、船舶等各行各业。等离子切割的影响因素很(hěn)多(duō)，包括切割参数、工作气體(tǐ)类型与纯度、操作人员技术能(néng)力及对设备的了解程度等多(duō)方面。本文(wén)从切割程序设置、排料等方面出发，谈几种可(kě)提高等离子切割产品表面质量及生产效率的方法。
2、预留工艺小(xiǎo)凸台
為(wèi)保证被切割零件的完整性，切割时不在零件的轮廓線(xiàn)上设置切割的起点和终点。对于外轮廓的零件，切割在零件轮廓外部起割和终止;对于内轮廓零件，切割在零件轮廓内部起止。我们分(fēn)别把起割点和终止点到零件轮廓上这段多(duō)出来的切割線(xiàn)，叫做引入線(xiàn)和引出線(xiàn)。
一般在设计引入引出線(xiàn)时，两者的交汇点仍然在零件轮廓上。以圆弧引入引出線(xiàn)為(wèi)例，引入線(xiàn)為(wèi)半圆弧引入，而引出線(xiàn)為(wèi)四分(fēn)之一圆弧，虽然切割起点和终点避开了零件轮廓，但从切割实际情况看，引入引出線(xiàn)交汇处还是会产生凹坑等缺陷（见图1），影响零件外观质量，对于后续有(yǒu)焊接工序的零件，则需补焊再打磨平整。為(wèi)此，通过修改程序在零件外部加入工艺小(xiǎo)凸台，将引入引出線(xiàn)交汇处“搬移”至零件轮廓外（见图1）。
為(wèi)了减少后续打磨工作量，设计工艺小(xiǎo)凸台时要考虑板厚及切割缝宽度等因素，保证小(xiǎo)凸台突出量在5mm以内，这样有(yǒu)效地解决了交汇点处凹陷疤痕等质量问题。通过观察统计，对于无加工余量的等离子切割零件，采用(yòng)预留工艺小(xiǎo)凸台的方法，结合正常的焊前打磨工序可(kě)轻易去除，工作量不大，质量提高效果明显。对于精度要求较高且无加工余量的等离子切割零件，工艺小(xiǎo)凸台的应用(yòng)解决了切割引入引出線(xiàn)处的凹坑等缺陷;但对于精度要求不高且留有(yǒu)机械加工余量的零件，则没有(yǒu)必要预留工艺小(xiǎo)凸台。
3、引出線(xiàn)的处理(lǐ)
对于等离子切割，程序员会习惯性地同时设置引入引出線(xiàn)，然而在切割零件内轮廓或小(xiǎo)零件外轮廓时，筆(bǐ)者发现经常出现割枪自动断弧停机的现象。经过观察分(fēn)析，得出以下原因：板料在切割过程中存在变形，且事业部切割平台底部支撑板间隙為(wèi)90mm，而设置的引入引出線(xiàn)使切割形成了全轮廓完整切割过程，于是切割行进至引出線(xiàn)附近时，板料倾斜或掉落至切割平台底下，导致弧高突然产生巨大变化，割枪自动断弧停机。為(wèi)此，采用(yòng)将引出線(xiàn)去除，甚至预留0.5 ～1.5mm不切割的方法。这样，即使零件倾斜，由于切割程序已结束，電(diàn)弧已断并按程序自动空转至另一切割線(xiàn)处，所以设备不会自动停机。这一方法目前已应用(yòng)至多(duō)种車(chē)型机車(chē)零部件的等离子切割生产中，避免了切割过程中的不正常断弧停机现象，极大地提高了切割效率（如图2所示）。
4、共边连续切割
数控等离子切割机程序通常是一次点火切割一个零件，这样加工零件的精度相对较高，但切割路径長(cháng)，设备易损件寿命短，成本较高。在追求效益的今天，共边连续切割是一个很(hěn)好的选择。
共边切割是两零件之间不留隔墙，使用(yòng)一条公共边，减少切割路径和切割时间，提高材料利用(yòng)率;连续切割就是将钢板穿透一个孔后，不抬割嘴就可(kě)以割几个甚至几十个零件，减少了穿孔次数，对易损件寿命提高有(yǒu)好处。
如某8轴車(chē)砂箱左/右扫石器铝板，单台車(chē)16件。原切割封闭程序是一次只切割一个零件，由于此零件的原材料铝板规格為(wèi)宽1000mm，故切割排版及路径如图3、图4所示;而采用(yòng)“8字形”共边连续切割法，排版如图5所示，图6显示了“8字形”法时切割路径方向（為(wèi)了示图清晰，B处圆弧进行了夸张处理(lǐ)）。使用(yòng)Fastcam软件中fastPlot模块的“成本”功能(néng)，可(kě)得到附表对比数据。从表中可(kě)以明显看出，采用(yòng)共边连续切割效果十分(fēn)明显，仅仅按120台車(chē)计算：切割路線(xiàn)减少為(wèi)158.4m，穿孔数量减少為(wèi)1760个，空程路線(xiàn)减少為(wèi)422.4m。随着切割路線(xiàn)長(cháng)度和穿孔次数的减少，易损件寿命及生产降成都会得到增加。
虽然采用(yòng)“8字形”共边连续等离子切割法切割效益明显提高，但也不可(kě)盲目追求共边连续，因為(wèi)等离子切割会产生变形，过度共边切割效果会因切割方向、打孔点位置受到局限而产生更大的切割变形。一次连续切割时间也不能(néng)太長(cháng)，需结合切割易损件的情况合理(lǐ)设置切割时间或路径总長(cháng)，否则连续切割时间过長(cháng)，最后切割的零件质量会有(yǒu)一定影响。且对于无加工余量的零件，一定要控制好割缝宽度，防止补偿不到位。
5、合适的切割起点
一般而言，等离子切割时，穿孔切割次数越多(duō)，对易损件的损耗越厉害;且对于同样的材料，等离子切割厚度比穿孔厚度要大，甚至有(yǒu)些零件切割前要采用(yòng)机械方法预先穿孔再切割。
如美國(guó)海宝某型号為(wèi)HySpeedH t2000的等离子切割机，切割碳钢最大厚度可(kě)达约50mm，打孔厚度就只能(néng)达约38mm。所以通常情况下，使用(yòng)数控切割机时尽量减少使用(yòng)“穿孔切割”的方式，而是将起割点位置设置在钢板边缘，将喷嘴直接对准工件的边缘后再启动等离子弧，且切入零件的位置处于零件最大外轮廓尺寸上。同时，由于目前國(guó)内大部分(fēn)等离子切割机割缝沿切割前进方向右侧质量较好，所以切割起点确定后，切割方向就也随之基本固定了。好的切割方向选择应该保持最后一条割边与母板大部分(fēn)脱离，如果过早地与母板大部分(fēn)脱离，则周边的边角框可(kě)能(néng)不足以承受切割过程中出现的热变形应力，造成切割件在切割过程中移位，出现尺寸超差。
如以图7所示的某储能(néng)車(chē)接口零件的切割起点為(wèi)例，相较于方案1的切割起点，方案2的起点在零件最大外轮廓上，最后一条割边较長(cháng);并且由于切割机操作界面上不能(néng)显示细节尺寸，所以采用(yòng)方案1的起割点校板时需考虑尺寸A，而操作者為(wèi)了保险起见，往往会多(duō)放余量，而方案2则校板更简单明了（见表1）。
為(wèi)了提高零件割面质量，在采用(yòng)边缘作為(wèi)切割起点时，增设适量長(cháng)度的引線(xiàn)，以提高割缝质量。
6 结语
去引出線(xiàn)避免了等离子数控切割机切割过程中自动停机问题，既提高了切割效率，又(yòu)降低了操作强度。预留小(xiǎo)凸台解决了切口凹陷问题，对于机加无余量的零件有(yǒu)一定好处。采用(yòng)共边连续切割既可(kě)减少切割路線(xiàn)長(cháng)度，也可(kě)以极大减少穿孔次数。针对不同形状零件选择合适的起点，从而减少穿孔次数，有(yǒu)利于提高易损件的寿命，且在一定程序上可(kě)提高切割厚板能(néng)力。
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