数控切割机销售与采购指南

数控切割机销售与采购指南中国是世界钢材生产和消费的第一大国！也是钢材浪费的第一大国。2010 年中国钢材 总产量和消费量达5 亿吨，占世界钢产量和消费量的40%。据世界银行钢铁统计年鉴统计， 中国、印度、巴西等发展中国家，钢材在切割焊接中的浪费要比美国、日本、德国等发达 国家多浪费10%！中国制造业2010年切割焊接用钢3 亿吨，多浪费10%，中国一年多浪费 钢材 3000万吨，按照每吨钢材5000元的均价计算，中国一年浪费钢材金额高达1500 亿元。 相当于上海宝钢集团一年的产量和产值。钢材浪费巨大，是坏事，更是好事，是机遇和挑 战，是中国制造业企业利润增长竞争力提高的巨大潜在空间。数控切割蓝宝书旨在普及数控切割知识，培养数控切割人才，传授数控切割优化套 料软件技术，达到有效节省钢材；介绍新三代等离子切割硬件技术和五轴联动管板坡口切 割技术装备，提高切割生产效率；讲解钢材物流与切割生产信息化管理系统，推动中国制 造业工业化信息化二化融合。数控切割机与等离子电源选购 数控切割机基本组成可以概括为四部分，一是机床部分，二是切割方式或切割热源，三是控 制器，四是套料软件。其中最重要的是切割方式切割源。1. 机床部分是数控切割机的主体，包括机械电气部分，如横梁导轨、传动系统、升降调高 系统，以及伺服电机，电气控制等，机床部分的制造质量和加工精度，决定了数控切割 机的使用寿命、切割质量和切割精度。2. 切割方式是指选择火焰切割、等离子切割、激光切割或是水刀切割。切割方式决定了数 控切割的生产方式、切割效率和切割。3. 控制器或称数控系统，是数控切割机的指挥中枢，其稳定性和切割工艺，以及运动控制 功能决定了数控系统和数控切割机切割效率和切割质量。4. 套料软件为数控系统和数控切割机提供切割程序，是切割机真正的后台指挥中枢。套料 软件的套料效率和切割工艺决定了数控切割机的切割效率和钢材与耗材的利用率，决定 了企业的生产效率和经济效益。销售与采购数控切割机的主要目的1. 能够有效切割某些材质和厚度的材料，满足企业生产产品的切割要求；2. 能够有效提高切割效率和切割质量，满足企业高效高质切割生产要求；3. 能够有效提高钢材套料切割利用率，满足企业节省钢材耗材生产要求！销售与采购数控切割机的四个步骤步骤一：选择与确定数控切割的切割生产方式 首先，根据企业要切割的材质和厚度，选择切割生产方式，采用火焰切割、等离子切割还是 激光切割。下面了解一下三种切割方式的适用范围和优缺点：火焰切割等离子切割激光切割切割品质垂直度/倾角好 受热影响区域大 挂渣清理工作量大垂直度/倾角较好 受热影响区域小 几乎无挂渣垂直度/倾角好 受热影响区域极小 几乎无挂渣适用于低碳钢 普通切割品质 割缝中，26mm低碳钢不锈钢铝 精细切割品质割缝中，26mm低碳钢不锈钢铝 高精细切割品质割缝小，0.11mm切割效率切割速度慢100800mm/min 预热穿孔时间长 低碳钢5500mm 不锈钢/铝不适用切割速度快6006000mm/min穿孔速度极快低碳钢150mm 不锈钢铝1150薄板切割速度快80010000mm/min 穿孔速度快 低碳钢0.520mm 不锈钢铝0.520采购切割维 护成本采购投入低 挂渣返工处理 火焰切割成本较咼 维护简单成本低米购投入中易损件寿命长比火焰使用成本低，维护简单采购投入高 激光切割成本比等离J咼维护复杂费用咼结论：1. 火焰切割适用于低碳钢，对不锈钢和铝不适用，切割范围在6500mm碳钢，在50mm 以上碳钢，只有使用火焰切割。2. 等离子切割用于低碳钢、不锈钢和铝等能够导电的金属材料，主要用于 150mm 低碳 钢的穿孔质量切割，175mm不锈钢和铝的穿孔质量切割；3. 激光切割用于低碳钢、不锈钢和铝等金属材料以及不反射光波的非金属材料，主要用于0.5mm20mm碳钢切割及10mm以下的不锈钢薄板切割。面对比一下火焰与等离子切割碳钢的速度：低碳钢厚板(mm)31020304050火焰切割速度(mm/min)650500400330280等离子切割速度(mm/min)25002000150012001000850结论：对于1mm50mm低碳钢切割，等离子切割速度平均是火焰切割速度的3倍，加之等 离子穿孔速度极快，火焰穿孔非常慢，且挂渣严重需要大量人工清理，因此，针对150mm 板材，等离子切割生产效率一般是火焰切割生产效率的 4 倍。但如切割低碳钢板厚，超过 50mm，等离子切割速度锐减，接近火焰切割速度，且易损件成本迅速提高，因此，对50mm 以上的低碳钢，就适宜使用火焰切割。对于 10mm 以下的低碳钢切割，火焰切割热变形非常大，最适合使用等离子切割。投 入少，切割品质紧接激光品质。如伊萨（ESAB）公司专门研发的等离子微弧微割嘴技术， 凯尔贝电源的薄板切割类激光（类似激光）技术，在高精细切割模式下，切割 110mm 的碳钢、 不锈钢和铝，可以达到类激光的品质。对于 110mm 不锈钢和铝，预算较高同时要求更高 效率和更高品质切割，推荐使用激光切割。等离子电源的选择： 选择等离子电源的方法很简单，把板厚乘以10 倍，就是等离子电源电流 下面给出根据低碳钢板厚选择等离子电源功率和可供选择的等离子电源：)切割电流切割速度x 1030A2000mmmin -x 1060A2000mm/min 一等离子电源ESP-150/PT-36MicroEPP-201/360/MicroCutmasterA120Powermax165010-x 10100A2000mm/minCutfire100i121516ESP-101/PT-37AutoCUT200Max200/HPR13020-x 10200A1500mm/minESP150/EPP-20122Hifocus160i25-x 10260A1500mm/min28 -HPR260XD/400XD30x 10300A1200mm/min ACut300/UCut40032EPP-36036ix 10360A1000mm/min 一Hifocus360i40EPP-450/600/72050x 10450A850mm/min HPR400XD/800XD80 （边缘切割）HiF440i/FineF1600根据以上列表，就可以根据要切割的钢材板厚，简单直观地选择等离子电源大小和切割电流。举例说明：比如要切割 3035mm 板厚的碳钢，乘以 10 倍，等离子切割电流是300A350A，因此，购买和使用等离子切割机，就要选择360A等离子电源和电流，质量切 割速度可达1000mm/min,如果使用400A450A电源电流，质量切割速度达到1200mm/min 以上，切割效率更高，而使用260A电源就小了，质量切割速度只有600mm/min,切割效率 低，易损件损耗快，切割成本上升。 （选择等离子电源大小的提示：切忌等离子电源长期在 满负荷运行）等离子电源通常分成普通、精细、高精细三类，普通空气等离子切割，切口垂直度在4 度以上；精细切割，切口垂直度在24 度；高精细切割，切口垂直度在2 度以内。对碳钢切 割而言，由于受到割嘴承载压力和温度的技术限制，海宝等离子电流最大到400A，凯尔贝440A，伊萨最高，到450A。因此，碳钢最大穿孔切割厚度就到50mm，边缘切割达到80mm, 最多等离子电源是450A。即使购买和使用更大的等离子电源，如600A/720A/800A电源， 碳钢切割电源目前也只能到400A/450A，穿孔切割厚度最高到50mm。大功率等离子电源的 作用主要是为水下切割不锈钢和铝，穿孔厚度到75m m,边缘切割达到150mm。等离子电源比较：目前国内可供选择的等离子电源主要有五大系列：美国海宝(Hypertherm)、德国凯尔贝(kjellberg)、美国飞马特(Thermadye)和美国伊萨(ESAB) 等离子、美国凯博(Kaliburn)。面给出这五家等离子电源碳钢技术参数对比表：电源品种电源功率推荐厚度穿孔厚度边缘切割垂直度普通空气/氧气切割CutmasterA120120A80%15204045Powermax1650100A65%12192545Cutfire100i100A100%12152034ESP-101100A100%16203234AutoCUT200200A100%20305046Max200200A100%20255045ESP150/PT-36150A100%20255023精细、髙精细等离子切割HPR130XD130A16253824Spirit150A150A202538=2Hifocus160i160A203050=2UltraCut200200A253060=3EPP-201/PT-36200A253250=2HPR260XD260A28386424Spirit275A275A304064=2UltraCut300300A304075=3Hifocus360i360A254070=2EPP-360/PT-36360A354065=2HPR400XD400A38508024Spirit400A400A405080=2HiFocus440i440A405080=2EPP-450/PT-36450A405080=2EPP-601/720600A/720405080=2FineFocus1600600A405080=2HPR800XD800A40508024注 1：以上数据以海宝、凯尔贝、飞马特、伊萨、凯博公司技术资料为准。注 2：推荐厚度指切割速度大致达到 1000mm/min 时的穿孔质量切割厚度。注 3： 根据切口垂直度把等离子分为三类：普通等离子，切割垂直度4 度以上，精细等离 子，切割垂直度24 度，高精细等离子，切口垂直度12 度。特别注意：选择等离子电源的标准要保证切割速度达到10001500mm/min，达到穿孔和质 量切割要求，做到切割板厚与电源功率相匹配，而且要留有余地，不要小马拉大车。否则 就会导致切割效率低，易损件损耗严重，更严重的是损害等离子电源。举例说明，如经常要切割20mm厚的碳钢，100A/130A等离子电源就不够了，最佳选择是200A的等离子电源； 如切割30mm厚碳钢，200A的电源就不够了，就要选择260A360A的电源;但要切割40mm 厚碳钢，包括2030mm板厚的坡口切割，最好选择400A450A电源。上图是40mm碳钢切割的图片，使用EPP-450/PT-36高精细等离子切割，切口垂直度小于2 度。特别提示：等离子电源具有多档向下兼容性，同时档位如果能够兼容上面提到的板材厚度 x10 的原则就为最好。不锈钢和铝的等离子切割： 上面介绍了低碳钢切割如何选配等离子电源，下面介绍一下不锈钢和铝切割中的技术和方 法，以及如何选配等离子电源。碳钢等离子切割的切割气体是氧气，保护气体是空气或氮气，采用干式切割，切割过程会产 生二氧化硫、二氧化氮等有毒气体，此外，弧辐射、噪音、粉尘颗粒污染很严重，通常采用 空气除尘系统。但是，不锈钢和铝包含铬、镍等多种重金属，采用干式切割，切割过程产生 铬、镍等重金属氧化物的剧毒气体，而且切割噪音异常刺耳，切割边缘氧化变黑，需做二次 加工处理。因此，切割不锈钢和铝一定要设法消除剧毒气体、消除噪音和防止氧化。目前水 下切割加上水射流切割技术是最经济、最有效的解决办法，水下切割直接消除剧毒气体、消 除噪音和烟气粉尘污染，水射流切割解决氧化问题。使用等离子水下切割，一定要介绍二个核心技术和装置，一个叫空气幕系统(Air Curtain)， 一个叫水射流切割 (Water Injection Cutting) 或称水幕切割。空气幕装置是在水下切割时使 用，其工作原理是通过气泵喷出空气，在割炬与钢板间把水吹开，以空气幕方式形成一个干 式切割环境，其作用是减少水对等离子弧的影响，减少等离子切割功率和切割速度的损失 降低烟气、粉尘、辐射和噪音的污染。左图：水下水射流切割的图片右图：水下打标画线和穿孔切割图片水射流或水幕装置的工作原理是以高压水消音器的方式把水喷射出来，减少噪音，在割炬与钢板间把空气吹开，水遇到等离子弧产生气化，形成水幕，隔离空气，防止氧化，在等离子切割时，水产生气化，吸附烟气和粉尘。此外，以高压水作为保护气，保护等离子弧，冷却 喷嘴和切割边缘，保证切口垂直度和上下表面质量。因此，水射流或水幕装置不仅可以与空 气幕配套使用在水下切割，也可以单独使用在水上切割。下面介绍几种常用的水上和水下切割方法：1. 干式切割和水上切割：采用空气作为切割气和保护气，切割成本最低，但切割表面严重 氧化，需要二次加工以机械方式处理氧化层；采用氮气作为切割气和保护气，切割成本 上升，但焊接性能提高；采用N2/H35/N2切割，切割质量最好，但切割成本最高。干 式切割最大问题是切割表面氧化发黑。除尘方式：干式切割通常采用空气除尘系统，造 价比较高，同时只是解决了烟尘和部分的粉尘，而无法解决颗粒及噪音的问题。水上切 割是采用水床作为除尘装置，把钢板放置在水面上，上面是干式切割，下面通过水吸附 有毒气体和烟气粉尘，冷却钢板，达到除尘效果，但其无法解决烟尘和噪音及有害气体 的问题。2. 水下切割（1）：直接把割炬放入水下进行切割，只需将切割台换为水床。这种方法的优 点是投入成本最低，起弧气/切割气/保护气与干式切割相同，还是N2/ O2/N2，就可实 现不锈钢的水下切割，有效减少辐射、有毒气体和烟气污染，冷却割嘴和钢板，减少热 变形。缺点或不足之处：不锈钢的氧化问题没有解决，切割表面氧化变黑（切割表面形 成氧化皮）。同时，由于水会带走等离子弧的能量，降低了切割速度和穿孔能力。以伊 萨EPP-450高精细等离子系统为例，干式切割时，不锈钢和铝的穿孔质量切割厚度是 40mm,水下切割的穿孔和质量切割厚度只有30mm。因为水吸收带走了等离子弧的能 量,降低了等离子的穿孔切割能力。此外，与EPP-450电源配套使用的PT-36精细等离 子割炬性能独特，不论是干式切割还是水下切割，也不论选择多少的电流，从 200A/260A/360A/400A到450A电流，都使用同一把割炬，一组耗材，不用更换，使用 非常方便。3. 水下切割（2）：在割炬上安装空气幕（Air Curtain）装置，实现水下切割。空气幕的功 能是使水和离子弧分离，形成干式切割环境，减少水对离子弧的影响和能量损失，提高 水下切割的切割速度和穿孔能力。但切割表面氧化变黑问题仍然没有解决。4. 水下切割（3）：在割炬上安装空气幕和水射流装置，采用N2/N2/H2O，氮气作为起弧 和切割气，水射流作为保护气。前面介绍了空气幕（ACA）的作用是在水下创造干式 切割环境，减少等离子能量损失。水射流切割WIC）的作用是减少或防止不锈钢切割 面氧化变黑，提高切割质量，因此，这二项先进技术的结合到目前为止是切割不锈钢最 好的方法，其优点优势非常明显：（1）有效降低了切割成本，因为N2氮气成本远低于 H35 成本；（2）有效减少和防止切割表面氧化变黑； 3）噪音明显降低； 4）有毒气体 污染、烟气、粉尘污染明显降低； 5）切割品质明显提高，切割面非常垂直，上下边缘 非常光滑平整；（6）减少和降低热变形而造成的零件尺寸和形状的误差。左图是不锈钢水下精细切割的钢材图片 右图是不锈钢水下水射流切割与干式切割对比 请注意右图是水下切割50mm不锈钢，采用720A，水射流和空气幕（WIC/ACA）装置，切割表面平整光洁，上边缘角非常垂直，热影响氧化区几乎没有。水上干式切割采用 600AN2/H35/N2，切割边缘热影响区明显，需采用机械加工方式把氧化区去掉。面列举一下不锈钢切割中等离子电源的技术参数：电源品种电源功率推荐厚度穿孔厚度边缘切割垂直度普通空气/氧气切割CutmasterA120120A80%12203045Powermax1650100A65%10192545Cutfire100i100A100%10152534ESP-101100A100%10152534AutoCUT200200A100%20254046Max200200A100%20255045ESP150/PT-36150A100%16203023等离子精细、髙精细切割HPR130XD130A12202524Hifocus160i160A152540=2EPP-201/PT-36200A202532=2HPR260XD260A25255024Hifocus360i360A284060=2EPP-360/PT-36360A254050=2HPR400XD400A35457024HiFocus440i440A385070=2EPP-450/PT-36450A385060=2EPP-601/720600A/7203875150=2FineFocus1600600A3260100传统切割方式全自动共边切割方式4优化功能：使用AutoCAD软件绘制DXF/DWG零件图，会存在肉眼看不见的多余的点,重叠的线，大量小实体组成的曲线及曲线不闭合。多余的点会导致切割乱跑空程，重叠的线 会导致重复切割、大量小实体曲线会导致切割速度降低、机床抖动，减低切割效率，影响切 割质量，曲线不闭合会导致零件切小。因此，使用 FastCAM 套料软件 CAD 清除压缩拟合 等优化功能，清除 DXF/DWG 文件中多余点、重叠实体，压缩拟合小实体曲线，提高切割 效率和切割质量。5.引入引出线：在整板切割中，如果零件引入引出线位置不合适，会导致热切割变形、引 入引出线的方式不正确，会导致切割留疤痕或出尖角，引入引出线长短不合适，会导致零件 边缘被烧蚀。因此，要学习和掌握好FastPAT H自动编程功能和引入引出线编辑修改功能， 有效提高和保证切割质量。优化套料软件决定数控切割中的钢材利用率 钢材浪费的主要环节：一、套料切割，二、余料利用，三、钢材库管理。 首先，在套料切割中产生钢材浪费。其主要原因是没有使用或没有使用好套料软件。在切割 机控制器上做编程套料，比使用套料软件做整板套料，会多浪费 510%的钢材。使用套料 软件，但是没有使用共边套料软件，还会多浪费35%的钢材。其次，70%的钢材浪费是剩 余钢材的浪费。大量切割剩余的不规则余料，到处堆积、严重锈蚀和流失，不能得到重复利 用，会导致510%的钢材浪费！使用FastCAM套料软件中的余料套料和管理功能，使剩余 钢材得到有效管理和重复利用。图：控制器是套料利用率低 上图：余料堆积浪费现场 上图：钢材库钢材愈积越多最后，是钢材仓储管理和钢材采购预算方法不当，导致钢材浪费。钢材采购预算不科学，导 致钢材库存越积越多，资金严重占用与巨额银行利息支出，钢材库存管理采用手工记帐，无 法有效统计、管理和降低钢材库存，上述三个环节会造成1020%的钢材浪费。简单的统计数据，显著的经济效益：根据世界银行钢铁统计年鉴的统计，中国、印度、巴 西等发展中国家，钢材在切割焊接过程中的浪费要比美国、日本、德国等发达国家多浪费10%。2010年我国生产和消费钢材5 亿吨，切割焊接消费钢材3亿吨。多浪费10%，就意味 着中国去年在切割焊接生产过程多浪费3000万吨钢材，价值1500 亿元，比上海宝钢集团一 年的产量产值还要大，还要高。3 亿吨的切割焊接用钢主要分布在中国十大核心制造业产业 船舶、钢结构、机械、铁道、石化、冶金、水电、家电、压力容器和集装箱。以钢材年 切割量在1万10万吨的大中型企业为例，使用好FastCAM优化套料软件和FastMES信息 化管理系统，按照节省5% 1 0%的钢材计算，一年可为企业节省钢材500 1 0000吨钢材，增 加企业盈利2505000万元。FastCAM优化套料软件节省钢材耗材的有效方法：1. 交互式自动套料方法：过去人们使用 AutoCAD 软件进行手工排料，或在切割机控制器 上编程套料，工作效率低，并产生大量余料，现在使用FastCAM交互式自动套料方法， 至少提高 5%的钢材利用率。2. 全自动共边套料方法：显而易见，使用 FastCAM 全自动共边套料功能，比没有共边套 料，钢材套料利用率可再提高 35%。3. 余料套料方法：众所周知，余料堆积浪费是最大的钢材浪费，使用 FastCAM 余料管理 和重复利用，可进一步为企业提高 35%钢材利用率。4. 科学的采购预算方法：过去人们是根据经验，拍脑袋进行钢材的采购预算，结果必然是 钢材库存越积越多。现在使用 FastCAM 优化套料软件进行科学的订板定尺预算，有效 降低了钢材库存，减少了资金占用。销售与采购工作重点：销售与采购人员选配的优化套料软件将决定数控切割机的切割效率、 切割质量和钢材利用率和耗材消耗，决定企业的经济效益。因此，需要学习和了解有效提高 切割效率、切割质量、钢材利用率的技术方法，特别是自动套料、整板套料、余料套料，以 及最新的共边套料、桥接套料、借边切割和连续切割等高效切割工艺，确保购买的数控切割 机和套料软件能够有效提高切割效率和切割质量，有效节省钢材和耗材。图：整板交互式套料实例 上图：余料套料实例图：自动共边套料实例