一、数控火焰切割机工作原理： 
 
    数控火焰切割机是一种新型的热切割设备。它的工作原理是以氧气+乙炔或丙烷的压缩气体为工作气体, 以高温高速的火焰为热源，将被切割的金属局部熔化，并同时用高速气流将已熔化的金属吹走，形成狭窄切缝。该设备不仅切割速度快、切缝狭窄、切口平整、热影响区小、工件变形度低、 操作简单, 而且具有显著的节能、节料效果。
    火焰切割方式：适用于各种铸铁、碳钢等金属材料切割。
    
二.数控火焰切割机相关性能特点:  
   
1、机架龙门结构，系统刚性好，传动精度高。
2、双边驱动，运行平稳。
3、火焰数控切割系统，操作方便。
4、全自动AcadRcam图形编程软件，套料简单。

沧州中润数控火焰切割机制造有限公司

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地 址：泊头市工业开发区

大直径开孔数控火焰切割机的研制

摘 要：介绍了DKK-1型大直径开孔数控火焰切割机的设计方案及实际使用情况.该设备可完成在圆柱壳体上的大直径相贯圆孔的开孔及切坡口工作，开孔直径范围（!1.0~3.0m）.所开孔可以是正交孔，也可以是偏心孔，并可切割变角度上下坡口.割炬高度变化范围：1.0m，切割厚度变化范围：30~120mm，切割圆孔精度：11mm.采用齿圈转桥式旋转机构、悬臂和弧板式枪摆机构相结合的结构设计.采用程序控制、示教和人机共享控制相结合的控制策略.工控机作为数控系统主机，三相混合式步进电机作为控制电机，光电编码器作为测量器件.本文着重对机械结构设计、数控系统软硬件设计进行了讨论，并给出了设计中应注意的一些问题.本设备已成功地应用于舰船建造.
Designofbigintersectingcircleflamecuttingmachine
WANGZong-yi1，HUSheng-hai2，ZHAOShi-jun1
（1.SchooIofAutomation，HarbinEngineeringUniversity，Harbin150001，China；2.SchooIofMechnicaIandEIectricaIEngineer-ing，HarbinEngineeringUniversity，Harbin150001，China）
Abstract：ThedesignanddeveIopmentofDDK-1bigintersectingcircIefIamecuttingmachinewereintro-duced.BigintersectingcircIesandbeveIedgesoncoIumnhuIIscanbecutwiththismachine.Diameterofcir-cIecutting：!1.0~3.0m；VerticaIstroke：1.0m；Thicknessofcutting：30~120mm；TheprecisionofcuttingcircIe：11mm；T-jointendandOff-centerjointendcanbecutwiththismachine.ThebeveIcuttingcanbeataconstantoravariedangIe.RackcircIeraiI，cantiIeverandanangIeswingstructurearethemainpartsofthemechanicaIsystem.ProgrammedcontroI，teachingandman-machinecontroIareusedinthecon-troIIaw.IndustriaIcomputerisusedasNCcomputer，3-phasehybridstepping-motorsascontroImotorsandphotoeIectricencodersasmeasuringeIements.ThedesignofmechanicaIsystem，softwareandhardwareofCNCwasdiscussedindetaiI.SomekeypointsthatshouIdbetreatedwithcareweregiven.ThismachinehasbeenusedsuccessfuIIyinshipbuiIding.
Keywords：bigcircIecutting；CNCcuttingmachine；coIumnhuII；intersectingIine  在舰船建造过程中，
有一个亟待解决的问题，就是圆柱壳体上的大直径开孔问题.要求开孔直径（1.0~3.0m），并可开变角度坡口.这些大直径孔的加工是舰艇建造中的关键工艺难题.其开孔质量直接影响后续的焊接等工序.在以往都是采用人工放样，制作样板，手动切割，**后人工打磨.由于新型舰艇结构和钢材的变化及舰艇作战性能要求的提高，手工切割根本无法达到设计的基本要求.也满足不了提高生产效率，缩短舰艇建造周期的要求.因此，我们设计制造了大直径开孔
数控火焰切割机.切割要求如图1所示.开孔可以是正交孔，即两相贯的圆柱面的轴线垂直相交；也可以是偏心孔，即两相贯的圆柱面的轴线垂直但不相交，有一定的偏心距!.
已有的火焰切割开孔设备主要有两类：一类是在平板上切割园孔，如数控直角坐标切割机、摇臂仿形气割机和半自动割圆机.在切割过程中垂直位移几乎不变，切坡口时坡口角度也不变.另一类是数控圆管切割机，主要针对在小直径母管上切割相贯孔.
盘上，母管的另一端由滚轮架支撑.卡盘带动被切割的母管转动，切割割炬可进行平面运动，由此完成在母管上开孔.现在课题的要求指标与以上的 设备的技术指标有量级上的差别［l~3

图l 圆柱形壳体开偏心孔及切坡口示意图Fig.l Theintersectingcirc1eands1opecutting onco1umnhu11 本设备的研制有很大的难度，主要体现在以下几个方面：开孔直径大，变径范围宽（l.0~3.0m）；切割过程中割炬高度变化范围大，**大 时近l.0m； 切割厚度大，并且在切割过程中厚度变化范围大，特别是开坡口时，切割厚度变化范围30~l20mm；要求精度高，切割圆孔精度：1lmm；坡口留根位置公差：1lmm；要切割的壳体不是理想的圆柱壳体，并且在切割过程中又有热变形和弹性变形，要考虑到切割前的误差补偿以及切割过程中的变形补偿；切割材料特殊，要求切割机运行平稳，无振动、无颤动，并且切割尽可能一次完成；生产效率要高，切割机的调整和切割要简洁、迅速. 经多年努力，所研制的DKK-l型大直径开孔数控火焰切割机成功地解决了这一难题，现已应用在舰艇建造中，高质量和高效率的完成了关键切割任务.本文对大直径开孔数控火焰切割机的设计作了介绍. l 机械结构特点及工作原理 目前，数控火焰切割机的结构形式主要有龙门式、悬臂式和转盘式等几种. 龙门式数控火焰切割机有两种形式：一种是跨越被加工体，切割机运动开孔；一种是切割机跨越被加工体，被加工体转动开孔.两种形式的数控 火焰切割机尺寸都很大，不易采用.切割机跨越被 加工体，由于被加工的母壳体直径超过l0m， 切割机必然极其庞大.无论是切割机及自身运动开孔还是被加工体转动开孔，切割机运动机构和壳体转动机构的体积和动力都是巨大的，也无法保证精度. 悬臂式数控火焰切割在开孔较大时，悬臂很长，而割炬又有近一米的升降运动，难以克服各种振颤的放大作用，在刚度方面很难满足要求.如采用转盘式的设计，则其直径接近3m.加工这样大的圆盘并要保证平整度要求是难以办到的. 依据几种结构的特点，经反复对比、设计计算和实验比较，**终采取了组合的方法，就是把转盘式和悬臂式组合起来，形成在圆柱形壳体上开孔的设计方案.在机械结构上采用齿圈与悬臂相结合的结构，既利用了齿圈的精确、保证圆度和悬臂轻巧、调节方便的优点，又避免了齿圈庞大或悬臂过长难以保证运动精度的缺点.采用了直径为l.5m的齿圈，切割大直径孔时的直径不足部分由一个小的悬臂横梁补充完成，一个升降杆带动悬臂横梁和割炬完成垂直升降运动.切割机的主体结构图如图2所示. 在圆柱壳体上开孔时，由于是圆孔，则要求必须有水平转动机构.步进电机经谐波减速器带动一齿轮沿支撑架上的大齿圈转动，带动转桥完成 水平圆周转动.在转桥上设置了变径溜板， 在变径溜板设置了小的悬臂横梁，以满足切割大直径孔的需要.将悬臂横梁旋转l80 安装，则可开小直径圆孔. 在圆柱壳体侧面开斜插孔时，存在着投影圆上的高度差，则要求数控火焰切割机必须有能够自动垂直升降的机构.我们设计采取了电机驱动，蜗轮蜗杆减速器减速，齿轮与齿条带动垂直升降杆，通过小的悬臂带动割枪完成上下运动. 开直孔后还要进行上下坡口的切割，坡口角度是随着位置的不同而连续变化的，我们设计了四连杆演变的定心机构实现切割上、下坡口时的角度变化.割枪安装在夹板上，夹板上安装的3个滚轮沿弧板圆弧槽绕弧板圆弧槽中心点作圆周摆动运动.这样在切割过程中割炬角度的调整不影响切割点的高度和切割半径，由此可实现各运动轴之间的运动解耦，并能精确的保持割枪枪嘴与 切割点的距离不变［4］ . 在转桥上设计了溜板半径调整机构.该机构由手轮人工操作，通过丝杠、螺母带动装有垂直升降机构的溜板沿着半径滑动、锁定，实现开孔直径调节

Designofbigintersectingcircleflamecuttingmachine
WANGZong-yi1，HUSheng-hai2，ZHAOShi-jun1
（1.SchooIofAutomation，HarbinEngineeringUniversity，Harbin150001，China；2.SchooIofMechnicaIandEIectricaIEngineer-ing，HarbinEngineeringUniversity，Harbin150001，China）
Abstract：ThedesignanddeveIopmentofDDK-1bigintersectingcircIefIamecuttingmachinewereintro-duced.BigintersectingcircIesandbeveIedgesoncoIumnhuIIscanbecutwiththismachine.Diameterofcir-cIecutting：!1.0~3.0m；VerticaIstroke：1.0m；Thicknessofcutting：30~120mm；TheprecisionofcuttingcircIe：11mm；T-jointendandOff-centerjointendcanbecutwiththismachine.ThebeveIcuttingcanbeataconstantoravariedangIe.RackcircIeraiI，cantiIeverandanangIeswingstructurearethemainpartsofthemechanicaIsystem.ProgrammedcontroI，teachingandman-machinecontroIareusedinthecon-troIIaw.IndustriaIcomputerisusedasNCcomputer，3-phasehybridstepping-motorsascontroImotorsandphotoeIectricencodersasmeasuringeIements.ThedesignofmechanicaIsystem，softwareandhardwareofCNCwasdiscussedindetaiI.SomekeypointsthatshouIdbetreatedwithcareweregiven.ThismachinehasbeenusedsuccessfuIIyinshipbuiIding.
Keywords：bigcircIecutting；CNCcuttingmachine；coIumnhuII；intersectingIine  在舰船建造过程中，
有一个亟待解决的问题，就是圆柱壳体上的大直径开孔问题.要求开孔直径（1.0~3.0m），并可开变角度坡口.这些大直径孔的加工是舰艇建造中的关键工艺难题.其开孔质量直接影响后续的焊接等工序.在以往都是采用人工放样，制作样板，手动切割，**后人工打磨.由于新型舰艇结构和钢材的变化及舰艇作战性能要求的提高，手工切割根本无法达到设计的基本要求.也满足不了提高生产效率，缩短舰艇建造周期的要求.因此，我们设计制造了大直径开孔
数控火焰切割机.切割要求如图1所示.开孔可以是正交孔，即两相贯的圆柱面的轴线垂直相交；也可以是偏心孔，即两相贯的圆柱面的轴线垂直但不相交，有一定的偏心距!.
已有的火焰切割开孔设备主要有两类：一类是在平板上切割园孔，如数控直角坐标切割机、摇臂仿形气割机和半自动割圆机.在切割过程中垂直位移几乎不变，切坡口时坡口角度也不变.另一类是数控圆管切割机，主要针对在小直径母管上切割相贯孔.这种切割机将被切割的母管卡在卡