[发明专利]等离子切割方法及数控等离子切割装置

说明书

本申请是申请号为94191296.5，申请日为1994年2月23日，发明名称为“等离子切割方法及NC等离子切割装置”的中国专利申请的分案申请。

本发明涉及等离子切割方法及NC(数控)等离子切割装置，特别是一种适用于使其产生移动式等离子电弧来切割被切割材料的等离子切割方法及数控等离子切割装置。

以前，等离子切割方法作为高速切割铁、不锈钢、铝等板材的加工方法而被广泛应用，利用这种方法的等离子切割装置，根据产生高温等离子电弧的方式不同，分为非移动式和移动式两种类型。一般的非移动式等离子切割装置的简要结构如图6所示，具有配置于等离子喷枪中心的电极11；隔开等离子气体通路并包围电极11前端部而设置的、并前端有开口部的漏斗状的喷嘴12，电极11和喷嘴12全连接到电源装置16的输出端上。工作时具有这种结构的装置，在流过等离子气体的同时，在电极11和喷嘴12之间产生电弧放电，使等离子气体成为高温等离子状态，同时使非移动式的等离子射流13从喷嘴12前端的开口部向被切割材料14喷射，从而将被切割材料14熔融、切断。这种装置具有将不论是导电材料还是非导电材料的被切割材料均能切割的优点，但是，其缺点是喷嘴的热损失大，而且热效率低，大约只有20％。

另外，一般的移动式等离子切割装置的简要结构如图7所示，其基本结构与非移动式的结构相似，具有电极11和喷嘴12；电极11、喷嘴12及被切割材料14中的任何一个都连接到电源装置16的输出端上。下面，对这种结构的工作进行说明，工作开始时，如图6所示，电极11和喷嘴12之间进行电弧放电，使从喷嘴开口部喷出非移动式等离子流13，产生导引电弧。一旦当该等离子流13到达被切割材料14，在喷枪嘴内的电极11和被切割材料14之间便具有导电性。接着，如图7所示，在电极11和被切割材料14之间流过电流的同时，使喷嘴12和电源装置16切断，使引导电弧熄灭，形成移动式等离子流15，完成了移动式等离子电弧的起动动作。

上面的起动动作完成后，便开始用移动式的等离子流15切割被切割材料14。为了达到切割质量良好的目的，应该根据等离子喷枪的形状、等离子气体的种类、被切割材料的性质和板厚、切割速度等各个条件，把切割时的等离子电弧电流设定为最佳值，并由电源16来控制，使这最佳电流值被保持住。通常，这个等离子电弧电流一直到切割结束也无需变化，并保持成一定值。但与此相反，如众所周知，当切割形状为小圆弧或被切割材料有锐角部时，为防止喷枪移动装置振动，确保轨迹的精度而必需减慢喷枪移动装置的速度时，借助与喷枪移动速度的减慢使等离子电弧电流也相应地减小，防止被切割材料吸收过多的热量，可以得到良好的切割质量，特别是拐角部分能得到良好的切割质量(参照日本专利公报特开平1-16517号)。

在切割结束时，通常在切割结束点将移动式等离子电弧电流切断，电流切断后，切割所需的热量就消失，使被切割材料停止熔融而切割结束。但与此相反，如众所周知的，借助在切割结束时，将移动式等离子电弧熄灭前，点燃非移动式的引导电弧。这种在切割结束点将移动式等离子电弧熄灭后，仍维持上述的引导电弧，可以迅速开始下一个的切割作业(参照日本专利公报特开昭63-5875号、日本专利公报特公平4-9637号)。

虽然以上阐述的是普通的移动式等离子切割，但由于热效率高达80％左右，因而在金属加工领域里及被切割材料是良导体的场合下，这种方式仍普遍使用着。

另外，利用移动式等离子电弧切割中，例如在金属材料上进行圆形，椭圆形，长方形等开孔切割加工时，一般按图8所示的轨迹进行切割。在这图中，24是切割线，21是切割开始点，22是切割结束点。切割时，在切割开始点21产生移动式等离子电弧，沿着切割线24进行切割，然后，在切割结束点22切断移动式等离子电弧的电流，使切割结束。切割结束点22不取在切割线24的交点23的原因是，若把交点23取成切割结束点22时，必须准确地使等离子喷枪移动的停止和电弧电流的切断同步，电弧电流切断过早，则会发生切割残留，把切割线24延长到切孔的内侧才可确保切断。