哈电三种特型数控切割机的制造与应用

发布时间:2019-07-11 08:10 文章来源:未知 阅读次数:

  哈尔滨电机厂有限责任公司(黑龙江150040)武勇数控切割机的应用在我国已有30年的发展历史了,在此期间,数控切割机自身的发展也越来越快,使用范围也越来越扩大。从最初的简单替代手工下料到完全依赖数控切割机,实现许多重要产品的工艺革命。这种新技术为机械、冶金、化工、造船和桥梁等行业带来了不可估量的生产力提高。到今天,已难以想象上述行业中没有数控切割机的情景。

  我公司是从1972年开始制造数控(NC)火焰切割机的。当时的数控切割机只是为满足普通平面板材的切割需要。历经近30年发展,普通平板数控切割机已成为哈电的常规产品。同时,由于哈尔滨电机厂自身的生产需要,哈电又是一个使用数控切割机的大户。在多年的数控切割机生产及使用中,逐步向更大的使用领域开发。下面就哈电的三种特型数控切割机的制造与应用加以简单介绍。

  因此无限回转三割炬数控切割机的开发生产,也是时代发展的一个必然要求。

  1.无限回转三割炬数控切割机的制造难点无限回转三割炬数控切割机,其中数控系统(CNC)必须具有5轴控制联动。X、7、Z三轴联动实现二维平面内的几何形状切割;A轴实现无限回转三割炬的旋转控制;B轴实现割炬的变坡口摆角控制。这种机型以往均由国外生产公司垄断经营,国内尚无厂家能够制造。其制造难点集中在两方面:一是无限回转密封体的制造;二是五轴联动的插补程序开发设计。

  无限回转密封体的制造密封体之所以成为制造难是因为要求本体实现滑动密封。密封材料与回转体的接触面静摩擦系数与滑动摩擦系数必须非常相近,才能实现静密封与滑动密封效果一致,保证切割过程无气体泄露。

  否则切割机将处于一种非常危险的工作状态中,这是使用工况环境绝对不允许的。经过理论上的分析研究,我厂选择几种材料进行比较。通过上百次的反复试验,且是在高压情况下的试验,终于获得一种理想的掺有适当S2的橡胶材料,这种材料性能完全满足上述设计要求。

  在成功解决了回转体的制造难题,另一个难题就成为本机焦点问题。以往数控系统(CNC)都鲜有5轴联动辑补控制程序,而要实现5轴联动就必须重新开发数控系统的控制软件。在近一年的时间里,由哈电科技人员设计开发出了一套完整的具有5轴联动的无限回转三割炬数控切割机控制软件。在两年多的时间,完成了软件设计、硬件制造,试割了许多实际的工件,实际效果非常理想。

  我公司研制成功的无限回转三割炬数控切割机于1994年,在由天津阿尔斯通公司与天津市经委组成专门验收小组组织的现场验收中,一次通过验收。该设备的成功制造,不仅填补了国内空白,而且打破了国外企业的垄断,为我国各行业提供了先进的设备,使企业的生产能力大幅提升。

  目前,使用该设备的用户已遍布大江南北,设备使用情况也非常好。特别是在我国重中之重的三峡工地现场,哈电生产的无限回转三割炬数控切割机也正日夜发挥着它的卓越性能。

  二、HEC筒体相贯线数控切割机的制造与应用在各行各业的许多焊接件中,除了平面板材外,还有许多三维立体构件,圆筒就是其中一个重要组成部分。海上石油平台,其支撑部分就是由各种直径的金属圆管相互焊接而成。在石油化工设备中这样的构件更是普遍,我们把这些圆筒称为筒体。筒体与筒体的连接,是一种相贯的方式,即一个筒体与另一个筒体相交形成了一个空间鞍形轨迹,这个轨迹我们称之为相贯线。在支管(直径相对较小)的端头与母管(直径相对较大的)柱面上分别切割出相贯线焊接坡口,然后才能进行对接焊接,从而实现筒体焊接。

  以往这种相贯线及坡口都是事先做出样板,然后贴在筒体上画线,最后由手工方式进行切割。这种方式显然落后,对焊接质量有很大的影响。特别是一些高压容器,内壁不允许有尖峰结构。

  HEC筒体相贯线数控切割机的控制特点这种设备在控制上也需要5轴联动数控系统。X、y、Z三轴联动实现二维平面控制;A轴作为旋转轴控制筒体旋转;B轴控制割枪摆动,实现坡口切割。工作时,由A轴控制的旋转卡紧机构将筒体一端卡紧,整个筒体置于可纵向移动且可横向滑动以支撑不同管径的筒体的活动式支撑架上。这样切割时由X、Z、B轴控制的主割炬与由A轴控制旋转筒体进行联动配合,在筒体的柱面上切割出一个椭圆。这是在母管上切割出的一个三维空间马鞍型曲线,切割的同时开出了焊接坡口。与之相对的是,支管切割是在管子的端头切割。同样支管的放置方式仍与母管一样,由A轴控制机构卡紧支管端头,这时割炬的切割位置要移至支管端头。切割工作中,X、Y、Z、A四轴的合成插补轨迹与母管切割相同。但由B轴控制的割炬摆角方向与母管切割时的摆角恰是垂直状态,即90°互补。这样,当母管与支管分别切割完成后,支管切割端头将与母管切割孔形成严格一致的对接焊缝。

  目前,这种HEC筒体相贯线数控切割机已广泛应用在石油化工、电力制造等行业。可切割的管径范围为衫00~l400mm,支管与母管可以任何角度相交。

  操作时只需操作者给出两个筒体的管径、相交角度,即可实现全自动切割。切割表面粗糙度ia可达12.5fm!。本产品已完全可以替代进口产品,填补了国内空白,也结束了国外企业对此类产品的垄断。

  该机是针对重型机器制造厂大型锻件出炉后,需要在端头进行修整切割。以前的切割方式是用大型水压机在前刃价值〗2万元,而最多切2个锻件就要换剪刃,浪费惊人。而且切口不平整,两头余量很大。由天津重型机器厂委托我厂制造的大厚度数控切割机利用丙烷气体作为切割燃气,能切割板厚为1.2m的锻件。其优点如下:提高了锻件两端的质量,减少了机械加工余量。

  解决大截面坯料的落料及大锻件取样切割困难的问题。

  减少(节省)水压机设备台时。

  可以切割出锻件的复杂几何形状,使水压机锻造中一些锻件复杂形状也能利用热切割方法来实现,大大减少冷加工工时。

  HEC大厚度数控火焰切割机的制造难点大厚度数控火焰切割机的控制轴数与普通平板切割机一样,均为X、Z三轴控制。该机型的制造难点在于切割机的烟尘处理装置与大厚度割枪。

  切割机烟尘处理装置经计算,在一个2000m2的厂房内,这种切割机仅工作最多5min,便可使该厂房充满废气。不仅影响到周围设备的正常工作,而且也是环保要求所不允许的。经过调研与试验结果分析,我们设计制造出了针对性的超大容量烟尘收集处理装置。这种装置在后来的实际应用中显示出了卓越的性能,切割机中所产生的烟尘几乎100%被净化处理掉了,达到了环保要求。

  大厚度割枪的制造难点以往切割的板材最厚不超过200mm,而热锻件的厚度为1200mm,所以割枪的制造亦超出常规。这种割枪作为独立的生产部件,经近半年的时间才完成。为配合割枪工作,整机的气路亦采用了专门设计。其送气容量完全满足切割需要。经过近一年多的时间研制开发,大厚度数控切割机制造成功。

  目前国外几乎所有的大锻件生产厂都采用这种切割方法,而我国同行业今后也将陆续配置这种大厚度数控切割机,彻底改变落后的生产工艺。

  随着经济的不断发展,工业市场需求也不断扩大,新的工艺、新的要求也会不断推出。在数控切割方面,哈电将继续开发广大用户所需的产品,为我国工业发展做出贡献。

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