黄楚明 梁健帮

摘    要：本文介绍了船舶行业中常用的一笔划数控切割与坡口数控切割两种板材切割方法。根据两种切割方法的优缺点分析，提出了通过合理选用钢板切割类型来提高板材切割效率的方法。另外，介绍了切割指令文档控制方法，可用于实时跟踪发放到工区的切割代码，提高板材切割的精确性和可控性。

关键词：板材切割效率;一笔划数控切割;坡口数控切割;文档控制方法

中图分类号：U664.22                            文献标识码：A

Abstract： This paper introduces two kinds of plate cutting methods， one- stroke NC cutting and bevel NC cutting， which are commonly used in shipbuilding industry. Based on the analysis of the advantages and disadvantages of the two cutting methods， the method of improving the cutting efficiency of sheet metal by selecting the appropriate cutting type is proposed. In addition， the control method of cutting instruction document is introduced， which can be used to track the cutting code distributed to the working area in real time to improve the accuracy and controllability of plate cutting.

Key words： Plate cutting efficiency; One-stroke NC cutting; Bevel NC cutting; Control method of document

1    前言

板材切割下料是船舶建造的前期工序，提高板材切割效率和精確性可以显著提高船舶建造效率、减少人力物力成本，同时为后续工序打下良好基础。目前船厂大都采用数控切割进行板材切割下料，最常用的两种数控切割方法是一笔划数控切割和坡口数控切割。

本文通过分析两种不同的切割方法的优缺点，结合我司多个项目的板材切割经验，总结不同板材切割下料的最优选择，合理配置板材切割方案，提高板材下料的切割效率和质量，形成一套高效的板材切割下料工艺。

船舶在建造过程中需要使用大量的钢材，钢材成本占船价15%左右。因此，根据结构图纸设计的材料形状将钢板切割成各个零件的板材切割下料工作十分重要，钢板切割的效率和精确性决定了船舶在后续建造装配过程中的效益。

2    一笔划数控切割方法

2.1   概述

一笔划数控切割是将套料板上的各个零件看作一个结点、过渡线看成为连接结点的弧的一种新型数学思维模式，应用于生产就是将套料板上多个零件连结起来一起进行切割。一笔划数控切割可以减少切割机点火次数及空程，提高切割效率，减少切割机刀头损耗，从而达到降本增效。这种方法主要应用在200A等离子数控切割机和400A等离子数控切割机，可以将NC文件、DXF文件以及船舶建模软件AVEVA Marine自动生成的GEN文件转化成一笔划NC文件。一笔划切割代码是通过软件AUTOCAD2002的船体零件数控切割优化系统完成转换的，如图1所示。

2.2   一笔划代码转换

将需要转换的原代码放在一个文件夹内，点击数控切割优化系统的文件按钮选择该文件夹，在文件类型中选择原代码的类型（GEN文件、NC文件或DXF文件），选中需要转换的原代码后点击确定;然后点击数控切割优化系统的确认按钮，即可查看原代码的零件情况;最后点击优化按钮，系统将自动把原代码转化为一笔划数控切割代码并存放在自动生成的NC_OS文件夹内;再次点击确认按钮，可在画图界面自动绘制出两个切割图案供指令校对。图2中黄色图形为原切割指令切割路径，蓝色图形为通过一笔划优化后的切割路径，蓝色图形优化路径完全覆盖黄色图型。为优化正确，其中使用的原代码为DXF格式的文件时，只能包含两个图层，切割层为0图层，划线层为MARK图层，零件图形须封闭且不能为面域，最后清理图面后另存为一个AutoCAD2000版本的DXF文件。

3    坡口数控切割法

3.1   概述

板材坡口切割是数控切割的一项高端技术，要求在板材切割过程中切割高度、进给速度、拐角过渡都要随坡口角度变化而适时调整，以实现正切的切割尺寸和坡口角度。坡口数控切割能在切割零件的同时自动开设一定角度范围内的坡口，避免了手工开设坡口导致的坡口角度不精准、不美观、坡口开漏、开错等问题，同时减少了坡口零件的开设、打磨和扎堆集配工序，极大程度地提高板材切割效率和精确性。坡口数控切割主要使用了400 A等离子数控切割机，切割最佳厚度范围是9～30 mm，坡口角度范围为-35°～ 40°[1]。通过软件Magic NC 2.5实现指令转换，如图3所示。

3.2  坡口代码转换

在Magic NC 2.5的软件界面选择原代码所在文件夹，设置坡口代码存储路径，在原代码文件夹中双击选中需要转换的原代码进入坡口代码转换界面;点击坡口调整（E）按钮，根据分段板材套料图调整坡口，由于400A等离子数控切割机可开设的坡口为角度范围是-35°～40°的V型坡口，不支持此角度范围外的包括Y型、K型等特殊类型的坡口，因此除了角度范围内的V型坡口外，其他坡口均调整为0 o;点击板厚调整（T）按钮调整指令存储的板厚参数，由于40A等离子数控切割机对原代码板厚由一定的识别范围，部分板厚参数在识别范围之外的原代码指令需要调整;点击顺序调整按钮（G）调整零件切割顺序，合理的切割顺序可以节省切割时间、减少切割热变形、提高板材切割效率和切割质量;点击查看顺序（F）按钮以及进入线移动（H）按钮调整引弧点，根据切割机顺时针切割零件的规律合理布置起割点，可减少切割空程和切割热变形;完成以上调整后点击保存，将在原代码放置的文件夹中生成MNC文件，返回主界面选中刚刚生成的MNC文件，点击PLASMA按钮将MNC文件最终转换成坡口切割代码。

3.3   注意事项

坡口代码转换时，需注意以下事项：

（1）由于400A等离子数控切割机识别不了板厚为14.5～15.5 mm的板材代码，因此此板厚范围内的原代码需要将其板厚参数调整为16 mm;

（2）两个反向坡口相邻时，需要将零件间隙调整为20mm，避免刀头开设坡口时割伤相邻零件;

（3）由于搭接在坡口边上的过桥也随之添加上了同样的坡口属性，因此坡口边不允许添加过桥，孔边也应尽量避免搭接过桥;

（4）由于不锈钢板手工开设坡口难度大，因此所有含坡口零件的不锈钢板均需采用数控切割，超过坡口角度范围时，通过坡口调整按钮将坡口代码的坡口角度修改成范围值，剩下的角度现场处理。

4    钢板切割类型选择规则

一笔划切割能做到板材切割时先喷粉、切割内孔后将零件外轮廓一笔切割成形，节约切割时间和耗材。然而仍然需手工开设打磨坡口，增加人工成本和工时，同时降低了准确性;数控坡口切割则能在切割零件的同时自动开设坡口，但是切割速度慢，对长扁条零件的影响较大，而且切割过程中需要多次点火对割头磨损较大，指令转换也相对复杂。根据上述情况，我们可以根据板材零件切割长度和零件坡口长度与数量选择一种配置规则，使得板材切割效率最大化。

此配置規则的核心在于尽量发挥数控坡口切割方法在切割质量上的优势，同时综合考虑一笔画数控切割在切割速度上的明显优势。根据我司多个项目的板材切割经验，可以得出以下最优选择规则：

（1）根据材质判断：由于一笔画数控切割方法需要后期为坡口零件手工开设坡口，手工开坡口使用的是火焰切割方法，火焰切割的原理就是让被切割的材料在高温下高速氧化掉，而不锈钢（316L）材质的抗氧化能力强，不适用一笔画数控切割、后续手工开坡口的方法。因此，不锈钢（316L）套有坡口零件的板材需选用坡口数控切割方法，超过切割机可开设的坡口角度范围的，按最大角度开，后期手工补开剩余角度;

（2）根据板厚判断：由于我司的400A等离子数控切割机切割薄板和切割厚板的成本较高，且切割质量不佳，根据多次试验表明，400A等离子数控切割机适用的板材厚度区间为9～30 mm，因此区间外的板厚，选用一笔画数控切割方法;

（3）根据切割长度：由于坡口数控切割的走刀速度比一笔画数控切割的走刀速度慢很多，因此切割长度越大，一笔画数控切割的优越性就越明显。根据统计资料当切割长度在300 m以上时，选用一笔画数控切割的成本将低于坡口数控切割。因此，切割长度在300m以上时，优先选用一笔画数控切割方法;

（4）根据坡口情况，当坡口角度在坡口数控切割机可开设的范围内的坡口数量超过3个或长度超过1m时，采用一笔画数控切割将影响后期手工开设坡口的质量，同时增加了成本。因此，选用坡口数控切割方法更加经济。

上述板材切割选用规则充分发挥了一笔划数控切割和坡口数控切割两种不同切割方法的优点，大大提高了板材切割效率和零件的坡口质量。以我司在建的1750TEU集装箱船项目为例，在选用此切割规则之后，平均每个分段的切割时间仅为2.6天，其中仅需要一名装配工就能完成所有板材的手工开设坡口的工作，大大减少了人力物力成本，为项目建造的后序工程打下了坚实基础。

5    切割指令文档控制

通过制定切割代码发放追踪表并实时更新数据，能实时追踪发放到工区的切割代码，提高板材切割的精确性和可追溯性。切割代码发放追踪表需要登记的信息包括：各分段的设计人员、一笔画和坡口切割代码的数量、转换人、校对人、下发时间以及指令替换等。分段指令转换完成后，需将原代码文件和转换后的代码文件放到项目服务器指定位置供校对人校对，完成校对后通过项目邮箱发送到工区，并登记到项目切割代码发放追踪表上。随着项目设计进度推进，有些分段需要新增加或修改替换切割指令的，需要重新转换指令。增加修改次数和修改时间等信息后，上传至项目服务器重新校对及邮件下发，同时在项目切割代码发放追踪表中备注新增或替换的指令内容、时间及替换原因等内容，以供后期追踪查阅。

6    结束语

随着现代化造船模式的发展，提高板材的切割效率和质量显得尤为重要。本文对船舶建造业常用的两种板材切割方法进行了研究，详细地介绍了两种切割方法的基本情况，并从中总结出两种切割方法的优缺点，针对不同的套料板材制定合理的切割方法，在实际应用中取得良好的效果。另外，本文还介绍了切割指令的文档控制方法，提高了板材切割的精确性和可追溯性。

参考文献

[1] 孙跃，李翔，李新群，柳胜.工程机械制造中的板材高效切割技术[J].      建筑机械，2014（2）.