數(shù)控火焰切割機(jī)一種對(duì)金屬板材進(jìn)行切割下料的熱切割設(shè)備，在機(jī)械、船舶、壓力容器、金屬切削、船舶、航天的行業(yè)中也得到了廣泛的應(yīng)用。我國在20世紀(jì)80年代中期引進(jìn)了數(shù)控火焰切割機(jī)的技術(shù)，目前在windows操作系統(tǒng)下發(fā)展通用的數(shù)控系統(tǒng)，已成為數(shù)控技術(shù)發(fā)展的新潮流。該系統(tǒng)結(jié)合熱切割機(jī)床的加工特點(diǎn)、開放式數(shù)控結(jié)構(gòu)形式以及功能可靠的工控機(jī)為硬件基礎(chǔ)，最大限度的提高了熱切割機(jī)床的加工精度和柔性，可為現(xiàn)有的熱切割機(jī)床提供一整套的軟件、硬件和氣路控制系統(tǒng)，方便的實(shí)現(xiàn)數(shù)控?zé)崆懈畹腃AD／CAM功能。

一、數(shù)控火焰切割機(jī)數(shù)控系統(tǒng)軟硬件結(jié)構(gòu)和原理
數(shù)控火焰切割機(jī)設(shè)備的數(shù)控系統(tǒng)控制主橫梁上的小車沿縱向運(yùn)動(dòng)，控制帶有割炬的小車沿橫向運(yùn)動(dòng)，其橫、縱向的運(yùn)動(dòng)合成為割炬的運(yùn)動(dòng)軌跡，也就是所要切割的工件的形狀。同時(shí)，火焰切割數(shù)控系統(tǒng)中的PLC實(shí)現(xiàn)切割氣路的閥動(dòng)作和時(shí)序控制。在數(shù)控火焰切割機(jī)系統(tǒng)中，為保持切割機(jī)頭與鋼板之間的距離不變，必須配備自動(dòng)調(diào)高裝置。

1、控制系統(tǒng)軟硬件組成。由于數(shù)控火焰切割機(jī)控制精度、工作速度及載荷要求都不是很高，所以可以采用步進(jìn)電機(jī)以開環(huán)方式實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制。其中工業(yè)控制機(jī)和運(yùn)動(dòng)控制卡協(xié)同完成控制系統(tǒng)的控制功能，該控制系統(tǒng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器能實(shí)現(xiàn)斬波恒流細(xì)分驅(qū)動(dòng)，提高了電機(jī)運(yùn)動(dòng)精度，并較好的解決了大扭矩驅(qū)動(dòng)時(shí)的發(fā)熱問題。
2、加工模塊。該模塊是整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制的核心模塊。首先，系統(tǒng)從輸人的圖形信息中讀出加工數(shù)據(jù)信息，對(duì)其進(jìn)行分析及編譯，使其成為插補(bǔ)運(yùn)算可以直接應(yīng)用的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行相應(yīng)的插補(bǔ)運(yùn)算。為了節(jié)省在插補(bǔ)過程中的運(yùn)算時(shí)間，需要對(duì)數(shù)控加工程序作預(yù)處理，主要包括直線段和圓弧的預(yù)處理。工控機(jī)根據(jù)插補(bǔ)結(jié)果通過運(yùn)動(dòng)控制卡控制步進(jìn)電機(jī)的速度和位移。在插補(bǔ)及運(yùn)動(dòng)控制過程中，系統(tǒng)將按照實(shí)際運(yùn)行的軌跡，對(duì)運(yùn)動(dòng)路徑進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示。該控制系統(tǒng)的插補(bǔ)運(yùn)算采用DDA插補(bǔ)原理，應(yīng)用兩軸的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，插補(bǔ)得到平面任意圖形。

二、切割氣路設(shè)計(jì)及切割時(shí)序
數(shù)控火焰切割機(jī)利用的是氧氣和乙炔對(duì)鋼板進(jìn)行的熱切割。該系統(tǒng)利用OMRON的小型機(jī)CPIHPLC對(duì)相應(yīng)的閥進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)切割氣路的時(shí)序控制。數(shù)控火焰切割機(jī)工作時(shí)的時(shí)序主要由點(diǎn)火、預(yù)熱、穿孔、切割、放氣和空程等幾個(gè)時(shí)序構(gòu)成。其工作過程是：當(dāng)PLC從數(shù)控系統(tǒng)接收到預(yù)熱開信號(hào)時(shí)，PLC控制點(diǎn)火器、燃?xì)忾y、燃?xì)飧唛y和預(yù)熱閥打開，完成點(diǎn)火。延時(shí)一段時(shí)間后，點(diǎn)火器關(guān)閉，并對(duì)板材進(jìn)行預(yù)熱；當(dāng)板材預(yù)熱一段時(shí)間并從數(shù)控系統(tǒng)接收到切割開信號(hào)后，四級(jí)切換切割閥依次打開。根據(jù)不同的板材厚度用切割氧四級(jí)切換閥進(jìn)行切割氧的逐漸增壓，對(duì)板材進(jìn)行穿孔以便進(jìn)行切割，從而完成穿孔工藝。穿孔完成后燃?xì)飧唛y和預(yù)熱氧高閥關(guān)閉，進(jìn)人工件切割時(shí)序。切割完成后，燃?xì)飧唛y和預(yù)熱氧高閥打開以便割炬不熄滅，并且放氣閥打開將氣路管道中剩余的燃?xì)馀懦觯溆嚅y關(guān)閉。進(jìn)入空程，直到再切割時(shí)，開始下一次循環(huán)。

三、結(jié)論
開發(fā)了基于工業(yè)PC機(jī)和步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制器的開放式數(shù)控火焰切割機(jī)系統(tǒng)。該數(shù)控系統(tǒng)具有完善的圖形編程、加工軌跡動(dòng)態(tài)跟蹤顯示、加工程序通訊傳輸?shù)榷喾N功能，氣路系統(tǒng)采用了穿孔四級(jí)切換控制。該系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)，實(shí)踐應(yīng)用表明該系統(tǒng)能滿足火焰切割的要求，系統(tǒng)使用操作十分方便，適合于我國一般的金屬加工企業(yè)。該控制系統(tǒng)的應(yīng)用對(duì)促進(jìn)我國機(jī)械經(jīng)濟(jì)型熱切割工業(yè)的自動(dòng)化，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，增加企業(yè)的市場競爭力起著積極的促進(jìn)作用。