Кислородная разделительная резка

В мировой практике все более широкое применение находят графопостроители. Приборы фирмы «Бенсон» (Франция) позволяют с заранее записанной информации на магнитной или перфоленте воспроизвести чертеж любого раскроя.

Некоторые системы графопостроителей имеют также вычислительную машину, позволяющую выполнять по исходным данным всевозможные расчеты по оптимизации раскроя металлопроката с записью результатов на магнитной ленте и с параллельным воспроизводством на чертеже. В ближайшее время графопостроители найдут широкое применение.

С развитием электронно-вычислительной техники, созданием на заводах вычислительных центров, оснащенных современными ЭВМ, организацией служб программирования и эксплуатации машин есть реальные предпосылки для широкого внедрения в сварочное производство машин для термической резки с цифровым программным управлением. Особенностями машин с цифровым программным управлением являются резка на больших скоростях (4000—6000 мм/мин), большие габаритные размеры вырезаемых деталей и высокая точность обработки (±0,5 мм). Система цифрового программного управления машины состоит из двух устройств: для подготовки программ и их записи на носитель информации и для программного управления движениями резаков по заданному контуру.

На практике нашли применение в основном два программоносителя: магнитная лента и бумажная перфолента. Из газорезательных машин с цифровым программным управлением зарубежных фирм широкое применение имеют машины фирмы «Мессер Грисхейм» (ФРГ). Газорезательная машина этой фирмы «Омнимат» портального типа с шириной колеи 8800 мм и длиной рельсового пути 24 000 мм предназначена для кислородной резки листов толщиной 3—100 мм. При использовании на машинах одно- резаковых блоков выполняется вырезка фигурных деталей и прямолинейная резка, при применении трехрезаковых блоков могут быть получены различные профили кромок (V, X, Y, К-образные).

Для резки полос предусмотрен координатный привод, обеспечивающий прямолинейную резку без программы. В процессе резки расстояние от резака до разрезаемого листа поддерживается постоянным с помощью специального устройства. Информация, передаваемая на машину: команды (включение резки, выключение, включение маршевой скорости и др.) и траектория перемещения резака — записывается в виде программы на восьмидорожечную перфоленту, проверяется на специальной машине и закладывается в компьютер — основной элемент управляющей части машины «Омнимат S» (Синумерик 590).

Цифровое программное управление газорезательными машинами по сравнению с системой фотоэлектронного копирования повышает производительность резки на 10—20% и улучшает точность и качество поверхности реза. При этом облегчаются условия труда оператора и появляется возможность обслуживания одним оператором одновременно двух-трех машин. Однако для внедрения машин с цифровым программным управлением требуются большие капитальные вложения и необходимо математическое обеспечение программ.

Одним из основных экономических факторов механизированной резки является возможность максимального использования исходного материала. В сварочных цехах применяют два метода раскроя металлопроката: оперативный из наличного металла разных размеров и стабильный мерного металла для определенной номенклатуры деталей.

В первом случае набор деталей и оптимальное, их расположение выполняют непосредственно перед запуском в производство. Во втором случае раскрой металла делают заранее, и он приемлем в основном для стабильной номенклатуры деталей. Этот метод наиболее экономичный, так как записанная программа для машин с числовым программным управлением (ЧПУ), вычерченный фотокопир для машин с фотокопировальным управлением или изготовленный копир-щит повторяются много раз и поэтому требуют минимального подготовительного времени.

Раскрой металлопроката, оформляемый графически в виде карты, служит основным документом при создании копир-щита, фотокопира и программы для машин с ЧПУ. Некоторые детали, подлежащие вырезке по копир-щиту, имеют конструктивные окна. Чтобы максимально использовать металл, в эти места вкраивают мелкие детали, чаще всего нормализованные, которые на заводах изготовляют в большом количестве. Такой уплотненный раскрой позволяет добиться высокого коэффициента полезного использования металла.

В последнее время для получения рационального раскроя листового металлопроката все шире применяют ЭВМ. Для этого информацию в виде координат опорных точек деталей и указаний о типе линий между ними задают в ЭВМ. С математической точки зрения задача раскроя сводится к определению программы путем выбора оптимальной комплектации в пределах имеющегося задания. В условиях крупносерийного производства в основном используют методы линейного программирования. На рис. 28 показана полученная на ЭВМ «Урал-4» карта раскроя листа размером 6000X2000X40 мм с коэффициентом использования 0,9. Обычный способ раскроя заготовок на подобном листе дает коэффициент использования металла 0,7—0,8. В среднем раскрой листового металла с применением математического метода обеспечивает экономию до 10% металлопроката.

Для выявления наиболее экономичного варианта кислородной резки на Уралмашзаводе был произведен анализ экономической эффективности различных видов кислородной резки в зависимости от величины партии вырезаемых деталей. Вырезаемые детали были разбиты на три группы сложности: I — крупногабаритные детали с прямыми резами, II—детали средней сложности, преимущественно с прямыми резами и различными косыми поперечными резами, III—детали высокой сложности с большим числом элементов сложной конфигурации. Под комплектом деталей понималось число деталей, расположенных на одном листе размером 8000X2000 мм.

Определить принадлежность партии деталей к той или иной группе сложности по внешним признакам (конфигурации) очень трудно, так как нет объективного критерия. В связи с этим был проведен анализ зависимости массы вырезаемых листов от суммарной длины реза.

Коэффициенты сопоставимы только при одинаковой толщине деталей в каждой группе сложности.

Для определения оптимального вида кислородной резки были проанализированы трудовые затраты в каждой группе деталей по трем видам резки: переносными машинами, на стационарных машинах по копир-щитам и по копир-чертежам. В расчет трудоемкости вошло машинное, подготовительно-заключительное время и время, необходимое для уборки деталей, шлака, установки копир-щитов и др.

Вырезка комплекта деталей II и III групп сложности экономичнее при резке по копир-чертежу по сравнению с резкой по копир-щиту во всех случаях, а по сравнению с резкой переносными машинами при числе комплектов. Резка по копир-щиту экономичнее резки переносной машиной для II группы сложности при числе вырезаемых комплектов ^10, а для III группы сложности комплектов.

На заводах тяжелого машиностроения все большее применение находит плазменно-дуговая резка металла. Практика показывает, что черные металлы толщиной <30 мм целесообразнее резать этим методом. Преимущество этого метода заключается в возможности производить резку высоколегированных и коррозионно-стойких сталей, алюминиевых сплавов и др. Характерные дефекты деталей после кислородной резки (зашлакованность кромок, глубокая зона термического влияния, большие деформации) появляются в основном из-за чрезмерного перегрева металла в процессе резки. Благодаря большой скорости плазменно-дуговой резки в зоне резки происходят незначительные нагрев и деформация металла.

Весьма перспективен метод газолазерной резки, позволяющий резать низкоуглеродистые и легированные стали толщиной до 8 мм и отличающийся высоким качеством поверхности реза.

При термической резке повышение производительности труда может быть достигнуто не только путем применения наиболее совершенных резательных машин, но и путем механизации вспомогательных операций (транспортировка, удаление шлака и обрези, маркировка). Штучное время машинной резки складывается из следующих составляющих:

^шт == ^м ~t~ ^пз ^всп ^обсл ~h ^пер>

где /м — машинное время; tn3 — подготовительно-заключительное время (подготовка копиров или программоносителя, ознакомление с работой, подготовка машины, сдача деталей в конце работы); tgen — вспомогательное время (укладка листов, разборка деталей, удаление шлака и обрези, замена копиров, контроль точности и качества резки, маркировка деталей); t06сл — время обслуживания (наладка режимов резки, чистка и смазка механизмов, раскладка инструментов); /пер — время перерывов для отдыха оператора, устранение неисправностей и др.

Сумма времени /пз; /всп; /обсл; /пер составляет непроизводительные затраты рабочего времени и зависит от уровня организации производства и степени автоматизации и механизации вспомогательных операций. Непроизводительные затраты времени при термической резке в заготовительных цехах сварочного производства достигают 50%.

Основным средством сокращения этих затрат является комплексная механизация и автоматизация основных и вспомогательных операций. Практика показывает, что комплексная механизация процессов термической резки целесообразна при средних и больших объемах производства сварных конструкций от 50 тыс. т в год.

Для цеха сварных конструкций «Сибтяжмаша» ВПТИэнергомаш (г. Ленинград) разработал комплексно-механизированную поточную линию резки листового металла, включающую 12 машин для кислородной резки с программным управлением фирмы «Мессер Грисхейм» (ФРГ). Машины размещены на трех параллельных нитках. Каждая нитка содержит по одной позиции загрузки, четыре позиции резки и по одной позиции разборки. На каждой нитке последовательно выполняются укладка специальным перегружателем на позицию загрузки очередного разрезаемого листа, машинная вырезка заготовок из листа по заданной программе, механизированная передача разрезанного листа на позицию разборки.

Листы с одной позиции на другую передаются на подвижных раскройных рамах. Рамы транспортируются и устанавливаются в рабочее положение самоходной подъемно-транспортной тележкой, перемещающейся в траншее под раскройными рамами, которые во время резки находятся на опорах рабочих позиций.

Шлак и отходы убираются автоматически с помощью специального устройства самоходной подъемно-транспортной тележки. Управление работой всего комплекса осуществляется оператором с центрального пульта управления. Линия рассчитана на резку листов размером до 10 000x2500x140 мм. На линии предусмотрены два магнитных погрузчика и два магнитных перегружателя грузоподъемностью по 12 т. Производительность линии 50 тыс. т заготовок в год.

Внедрение комплексно-механизированного централизованного производства заготовок позволит повысить загрузку технологического оборудования на 15—20%, обеспечить переход на групповые методы обработки заготовок, повысить коэффициент использования металла на 5—10%, снизить трудоемкость заготовительных работ, максимально исключить ручной труд на вспомогательных операциях, высвободить производственные площади, повысить культуру и организацию раскройно-заготовительного производства.

Внедрение механизированных линий является в настоящее время главным направлением повышения технического уровня термической резки. В перспективе будут создаваться автоматизированные технологические комплексы (АТК) термической резки, где всеми операциями будет управлять вычислительная машина.