【正文】 水槽的切割平臺(tái)，割后零件會(huì)生銹，電功率消耗大。切割不銹鋼、鋁及鋁合金切割性能優(yōu)良，切割面光潔，呈金屬光澤，焊接性好、煙塵量較少、切口較窄，適合切割很厚的工件。缺點(diǎn)：易產(chǎn)生粘渣，尤其在切割厚度10mm以下薄板時(shí)；切割速度比氮等離子弧慢20%~30%；氬氣較貴，操作成本高。切割性能尚好，切割速度快、不易沾渣，切割工藝參數(shù)易設(shè)定，氣體價(jià)格較氬氣便宜，操作成本較低。缺點(diǎn)：切割面有氮化物層，焊接時(shí)，易產(chǎn)生氣體；煙塵量多，有害氣體多，電極損耗較氬氫等離子弧快。切割性能尚好，切割速度較快、易獲得無粘渣的切割面，工作氣體易取得，氣體成本較低。缺點(diǎn)：切割面稍粗糙，且粘有氮化物層，可能切割的厚度有限，煙塵量多，電極和噴嘴損耗快。切割性能尚好，切割速度很快、易獲得無粘渣的切割面，切口較窄、熱變形小缺點(diǎn)：切割面較粗糙，可能切割的厚度有限，煙塵量多，電極和噴嘴損耗快。切割性能優(yōu)良，切割速度比一般氮等離子弧切割快約30%；切割面光潔、呈金屬光澤、上緣呈銳角，下緣無粘渣，切割面傾斜角小，且能獲得垂直面；熱影響區(qū)很小，熱變形小、能抑制弧光，有害氣體和煙塵等不利因素。缺點(diǎn)：看不到切割狀況，電功率消耗大目前常用的是一般等離子弧切割、水再壓縮等離子弧切割和空氣等離子切割（1）一般等離子弧切割： 一般等離子弧切割機(jī) 一般等離子弧不用保護(hù)氣體，所以工作氣體和切割氣體從同一個(gè)噴嘴內(nèi)噴出。引弧時(shí)，噴出小氣流的離子氣體作為電離介質(zhì)。切割時(shí)同時(shí)噴出大氣流的氣體排除溶化金屬。（2）水再壓縮等離子弧切割水再壓縮等離子弧也稱為水射流等離子弧。水再壓縮等離子弧切割時(shí)，由割槍噴出的工作氣體外，還伴隨著告訴流動(dòng)的水束，共同迅速的將溶化金屬排開。： 水再壓縮等離子弧切割原理由于工作氣體形成等離子弧，并在紫銅噴嘴與陶瓷噴嘴之間的小孔中噴出經(jīng)過處理的高壓水，對(duì)等離子弧再次加以壓縮（故稱水再壓縮等離子弧）。水再壓縮等離子弧切割的水噴濺嚴(yán)重，一般在水槽中進(jìn)行，工件位于水下面200mm左右。切割時(shí)利用水的特性，可以大大降低切割噪音，并能吸收切割過程中所形成的強(qiáng)烈弧光、金屬離子、煙氣、紫外線等，改善了工作條件。水還能冷卻工件，使割口平整和割后工件熱變形小，割口寬度也比一般等離子弧切割的割口窄。高壓水從槍體徑向通入，由噴嘴孔道噴出，與等離子弧直接接觸。一方面強(qiáng)烈壓縮等離子弧，使其能量密度提高；另一方面，由于等離子弧高溫而分解成氫和氧，構(gòu)成切割氣體的一部分，分解成氧氣對(duì)切割碳鋼更有利，加強(qiáng)了碳鋼的燃燒。高速水流沖刷切割處，對(duì)工件有強(qiáng)烈的冷卻作用。割口傾斜角度小，割口質(zhì)量好。槍體下部可用陶瓷加工，減少雙弧危險(xiǎn)。水再壓縮等離子弧切割與其他等離子弧切割相比具有以下特點(diǎn)：1）切割速度快。2）切割質(zhì)量好，切口寬度小、上緣無圓角、切割面光潔發(fā)亮，切口下緣幾乎無粘渣，切割面傾斜度小，且可獲得一邊近于垂直的切割面。3）因噴射水的冷卻作用，工件的熱影響區(qū)小，熱變形幾乎為零，尺寸精度高。4）噴嘴的壽命長(zhǎng)，這是由于水對(duì)噴嘴的冷卻作用強(qiáng)，而且絕緣外噴嘴避免了“雙弧”的發(fā)生。5）煙塵量和噪音低，弧光輻射少。水再壓縮等離子弧切割時(shí)，由于水的充分冷卻以及水中切割是的水的靜壓力，降低了電弧的熱能效率，要保持足夠的熱能效率，在切割電流一定的條件下，其切割電壓比一般等離子弧切割電壓要高，此外，為了消除水的的不利因素，必須增加引弧功率，引弧高頻強(qiáng)度和設(shè)計(jì)合適的割槍結(jié)構(gòu)來保證可靠引弧和和穩(wěn)定切割電弧。（3）空氣等離子弧切割空氣等離子切割一般使用壓縮空氣作等離子氣。這種方法將空氣壓縮后直接通入噴嘴，經(jīng)電弧加熱分解出氧，未分解的空氣以高速?zèng)_刷割口，分解出的氧與切割金屬產(chǎn)生強(qiáng)烈化學(xué)反應(yīng)，加快了切割速度。充分電離了的空氣等離子弧的熱焓值高，因而電弧的能量大，切割速度高，切割質(zhì)量好，特別適宜于切割厚30mm以下的碳鋼，也可以切割銅、不銹鋼、鋁及其他材料。但是這種切割方法的電極受到了強(qiáng)烈的腐蝕，一般采用鑲嵌式鋯或純鉻電極，不能采用純鎢電極或氧化物電極。： 空氣等離子切割 空氣等離子弧切割存在的問題是：作為陰極的鎢棒氧化燒損嚴(yán)重，這種切割方法的電極受到了強(qiáng)烈的氧化腐蝕，因?yàn)榭諝鈱?duì)高溫狀態(tài)的鎢產(chǎn)生氧化反應(yīng)，因此一般采用鑲嵌式鋯、鉻合金作為電極，不能采用純鎢電極或氧化物電極，如果把鎢換成鋯，則它在空氣中工作時(shí)表面將形成一層鋯的氧化物，兩者均易發(fā)射電子，可作為陰極，且有利于電弧的穩(wěn)定。為提高電極的工作壽命，電極一般做成水冷的鑲嵌式形狀，小電流切割時(shí)，也可不用水冷。采用銅鋯鑲嵌電極時(shí)，陰面斷面的直徑應(yīng)大于陰極鑲嵌件直徑的25倍，而鑲嵌件的直徑應(yīng)小于噴嘴的孔徑。但是，即使采用鋯鉻合金電極，它的工作壽命，一般也只有510h。空氣等離子弧切割的主要缺點(diǎn)：1）切割面上附有氮化物層，焊接時(shí)焊縫中會(huì)產(chǎn)生氣孔。因此用于焊接坡口的切割時(shí)，需用砂輪打磨，較耗費(fèi)工時(shí)。2）電極和噴嘴易損耗，使用壽命短，需經(jīng)常更換。在我國(guó)電力供用下，采用工作電流70A以下的空氣等離子弧切割代替氧乙炔氣割加工厚度12mm以下的碳鋼，不論從技術(shù)上，還是經(jīng)濟(jì)上以及減少總耗電量方面來看，都是十分有利，宜大力推廣使用。 等離子弧切割設(shè)備（1） 切割電源等離子弧切割采用陡降或恒流外特性的直流電源，大多數(shù)切割都采用轉(zhuǎn)移弧。與等離子弧焊電源相比，切割電源的空載電壓更高，為了獲得滿意的引弧和穩(wěn)弧效果，電源空載電壓一般為切割時(shí)電弧電壓的兩倍，常用切割電源空載電壓為150~400V。國(guó)產(chǎn)電源的空載電壓都在200V以上，水壓縮等離子切割弧切割電源的空載電壓為400V。 國(guó)產(chǎn)普通等離子切割機(jī)的主要型號(hào)及參數(shù)名稱自動(dòng)等離子弧切割機(jī)手把式等離子弧切割機(jī)手把式等離子弧切割機(jī)手把式等離子弧切割機(jī)微束等離子弧切割機(jī)型號(hào)LG4002LG3400LG34001LG500LG100額定切割電流/A400400400500100引弧電流30~5040——50~7030工作電流100~15060~15070~150100~150額定負(fù)荷持續(xù)率6060606060鋀鎢電極直徑6切割范圍厚度碳鋼80——150——不銹鋼804060150~25鋁8060—150—紫銅5040—100——圓形直徑120——————〉130氣體耗量電弧31~44二氧化碳3~4（L/h）引弧0——氮?dú)饧兌?————冷卻水耗量〉343——空氣等離子弧切割機(jī)因其離子氣與切割氣均采用壓縮氣，市場(chǎng)應(yīng)用廣泛而受到用戶的歡迎，適用于切割碳鋼、低合金鋼、不銹鋼，甚至厚度1mm以下的薄板。切割電源有幾種類型。最簡(jiǎn)單的電源是硅整流電源、整流器，所以電源具有陡降外特性。這種電源的輸出電流是不可調(diào)節(jié)的，但有的電源采用抽頭式變壓器，用切換開關(guān)調(diào)節(jié)二檔或三檔的輸出電流。（2）割炬割炬（也稱割槍）是產(chǎn)生等離子弧并進(jìn)行切割的關(guān)鍵部分。等離子弧用的割炬大體上與等離子弧焊炬相似，只是割炬的壓縮噴嘴及電極不一定都采用冷結(jié)構(gòu)。割炬的主要組件有割炬本體、電極組件、噴嘴和壓帽等，手工割炬則帶有把手。割炬的具體結(jié)構(gòu)形式取決于切割電流的等級(jí)，一般60A以下的割炬多采用風(fēng)冷結(jié)構(gòu)，即利用高壓對(duì)噴嘴及槍體冷卻及對(duì)等離子弧進(jìn)行壓縮，切割電流為60A以上的割炬多采用水冷結(jié)構(gòu)。 冷卻割炬示意圖1. 氣流 這中割炬適合于切割厚金屬，如使用500A切割電流、200v工作電壓時(shí)能切割厚度為140mm的不銹鋼。等離子弧割炬按操作方式分為手工割炬及自動(dòng)割炬。割炬噴嘴至工件間的距離對(duì)切割質(zhì)量有影響。手工割炬的操作因割炬的樣式而有所不同，有的手工割炬需操作者保持噴嘴至工件的距離，而有的割炬噴嘴至工件的距離是固定的。自動(dòng)割炬可以安裝在行走小車、數(shù)控切割設(shè)備或機(jī)器人上進(jìn)行自動(dòng)切割。自動(dòng)割炬噴嘴至工件的距離可以控制在所需的數(shù)值范圍之內(nèi)，有些自動(dòng)切割設(shè)備在切割過程中可以將該割炬噴嘴至工件的距離調(diào)整至最佳數(shù)值。（3）噴嘴和電極 1）噴嘴 噴嘴是壓縮電弧并形成等離子體的重要元件，對(duì)切割效率和切割質(zhì)量（尤其是切割寬度）具有一定的影響。噴嘴的結(jié)構(gòu)形式同工作氣體的種類及其在割炬腔體內(nèi)的流動(dòng)方式、電極材料和形狀有關(guān)。噴嘴通常采用純銅制造，因?yàn)榧冦~的導(dǎo)熱性良好，便于冷卻，而且容易加工。噴嘴的壁厚一般為2~3mm，不宜太薄或太厚，大功率等離子弧切割用的可適當(dāng)增厚些。等離子弧切割法的種類很多，噴嘴的結(jié)構(gòu)也不盡相同。水在壓縮等離子弧切割的噴嘴通常由上部銅噴嘴和下部陶瓷噴嘴（也有其他絕緣材料）組合而成，以防止產(chǎn)生“雙弧”。割炬壓縮噴嘴的結(jié)構(gòu)尺寸對(duì)等離子弧的壓縮及穩(wěn)定有直接影響，并關(guān)系到切割能力、割口質(zhì)量及噴嘴壽命。表3為推薦的割嘴的主要形狀參數(shù)： 等離子弧切割用割嘴的主要形狀參數(shù)噴嘴孔徑/mm孔道比L0/d0壓縮角（ 176。）~2~30~45~~30~452)電極電極是等離子弧切割的一個(gè)關(guān)鍵元件，他直接影響切割效率、切口質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性。等離子弧切割用的電極符合下列基本要求：具有足夠的電子發(fā)射能力，逸出功要小；導(dǎo)電、導(dǎo)熱性良好；熔點(diǎn)高，在高溫下耐燒損。割炬中的電極可采用鎢、杜鎢、鈰鎢棒，也可采用鑲嵌式電極。鎢的熔點(diǎn)雖高，但一旦氧化，其熔點(diǎn)迅速下降，在電極的高溫作用下迅速溶化，故純鎢一般作為電極材料。等離子弧切割電極材料優(yōu)先選用鈰鎢，但空氣等離子弧切割時(shí)，空氣對(duì)電極氧化作用極大，因此不能選作鎢做電極，只能選用鑲嵌式Hf或Zr及其合金作電極。由于等離子弧割炬在極高的溫度下工作，割炬上的零件是易損件。尤其噴嘴和電極在切割過程中最易損壞，為了保證切割質(zhì)量必須定期進(jìn)行更換。（4）供氣系統(tǒng)供氣系統(tǒng)應(yīng)保證穩(wěn)定、連續(xù)的向割炬供給工作氣體。根據(jù)工作氣體是使用單一氣體還是混合氣體，供氣系統(tǒng)有單一氣體氣路和混合氣體氣路兩種，氣路中設(shè)置出氣筒是為了在開始切割前減小氣流的沖擊作用，便于引??；而在切割結(jié)束時(shí)能滯后斷氣，保證鎢極不受氧化。氣體混合筒用于使兩種氣體混合均勻，如果采用三種氣體做工作氣體，則應(yīng)先將兩種氣體混合均勻后，在同第三中氣體混合。氣路中的電磁氣閥用于控制氣路的通或斷，~。如果選用其他氣體，可采用瓶裝氣體經(jīng)減壓后供切割時(shí)使用。 （5）冷卻水（氣）系統(tǒng)冷卻水主要用于冷卻噴嘴和電極以保證割炬能穩(wěn)定的持續(xù)工作。根據(jù)冷卻電極的方式冷卻水路通常有兩種。一種是間接水冷電極的水路，冷卻水從噴嘴下部進(jìn)入，冷卻噴嘴后通過上腔體在對(duì)電極進(jìn)行間接冷卻，冷卻水可來自水或循環(huán)水。另一種是要求強(qiáng)烈冷卻的大功率等離子弧割炬對(duì)噴嘴和電極分別進(jìn)行冷卻，以延長(zhǎng)電極和噴嘴的使用壽命，這種方法通常采用水泵供水。有的切割設(shè)備采用循環(huán)冷卻水冷卻，水路中需配置冷卻器和循環(huán)水泵。冷卻水流量Q同?？砂聪率龉接?jì)算，即：式中 P——等離子弧電功率，kw； ——冷卻水的許可溫度升高值，176。C. 一般常用的冷卻水流量為3L/min以上，要求強(qiáng)烈冷卻的場(chǎng)合，需10L/min左右。水路中的水流發(fā)電器是必須的元件，其作用是在無水或水流過小的情況下自動(dòng)切斷電源使電弧不能引燃或切割，以保護(hù)噴嘴和電極等不至被燒壞。水冷電阻用于限制小弧電流防止燒化噴嘴，對(duì)大電流的切割電纜也需通水冷卻。2 主傳動(dòng)系統(tǒng)概要設(shè)計(jì) 國(guó)內(nèi)外數(shù)控機(jī)床的發(fā)展概況 1948年，美國(guó)帕森斯公司，承擔(dān)了一項(xiàng)加工直升飛機(jī)螺旋槳葉輪輪廓用的檢查樣板的加工設(shè)備。1949年，帕森斯公司在麻省理工學(xué)院伺服機(jī)構(gòu)研究所的協(xié)助下，開始從事數(shù)控機(jī)床的研制工作。經(jīng)過三年的研究時(shí)間，于1952年試制成功了世界第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床的試驗(yàn)性樣機(jī)，這是一臺(tái)來用脈沖乘法器原理的直線插補(bǔ)三坐標(biāo)連續(xù)控制銑床。1959年，數(shù)控機(jī)裝置有電子管元件過渡到晶體管元件和印刷電路板元件，進(jìn)入第二代產(chǎn)品。1965年，出現(xiàn)了商品化集成電路數(shù)控裝置，縮小了體積，減少了功耗，可靠性提高了，進(jìn)入了第三代產(chǎn)品。1970年，在美國(guó)芝加哥國(guó)際機(jī)床展覽會(huì)上，第一次出現(xiàn)了用小型計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置，進(jìn)入了第四代產(chǎn)品?，F(xiàn)在已達(dá)到多功能的綜合控制，高性能控制的系統(tǒng)，如直流伺服控制系統(tǒng)、交流伺服控制系統(tǒng)等。 早在20年前，西德的梅塞爾公司，就從事氣體切割機(jī)的研制和生產(chǎn)。爾后，日本小池酸素株式會(huì)社、美國(guó)林特公司、瑞典伊薩公司等，也相繼從事氣體切割機(jī)的研制和生產(chǎn)。隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，數(shù)控氣體切割機(jī)也日臻完美。 我國(guó)，在60年代開始出現(xiàn)數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用，70年代以前多用分離元件，以后用微機(jī)，南京微分電機(jī)廠，用單片機(jī)控制、改造舊設(shè)備取得了成效。80年代，北京機(jī)床研究所，開發(fā)出了BSO3A經(jīng)濟(jì)型的數(shù)控系統(tǒng)，取得了廣泛的使用。近年來，北京機(jī)床研究所引進(jìn)了日本FANUC直流伺服控制系統(tǒng)，上海機(jī)床研究所引進(jìn)了美國(guó)的GE交流伺服控制系統(tǒng)，遼寧精密儀器廠引進(jìn)了美國(guó)的DYNAPATH系統(tǒng)，是我國(guó)的數(shù)控技術(shù)前進(jìn)了一步，但價(jià)格都比較昂貴。 目前，國(guó)產(chǎn)的氣體切割機(jī)，如上海氣焊機(jī)廠生產(chǎn)的氧乙炔氣體切割機(jī)，最大切割速度僅為1米/分，切速低、功能少、遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了等離子切割速度的要求。而數(shù)控等離子切割機(jī)，發(fā)展還剛起步，所以，設(shè)計(jì)開發(fā)等離子切割機(jī)是適時(shí)的。 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析 目前，在我國(guó)各大廠使用的氣體切割機(jī)，多是國(guó)外進(jìn)口機(jī)，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，到1986年底，僅日本小池酸素株式會(huì)社一家，就在我國(guó)銷售了72臺(tái)，西德梅塞爾公司、美國(guó)林特公司、瑞典伊薩