圆管尺寸:作为CNC-CG系列数控相贯线切割机中最大的型号,6轴和7轴专注于切割大型圆管、储罐,尺寸范围:
1) 直径 Φ2,000mm 至 Φ3,000mm;
2) 管壁厚度30mm 至100mm;
3) 管长至12米;
4) 圆管材质:碳钢;
5) 管重:最大至50吨:
一个直径3000毫米、长12米的大型罐体,正在无锡智科CNC-CP7-3000/12型7轴相贯线切割机上进行切割:(图1)

a) 型号:这里,型号CNC-CP6/7-2000~3000/L 是指:
1) CNC-CP6/7: 该大型数控相贯线切割机的数控轴数为6轴、7轴;
2) 2000~3000: 圆管最大直径;
3) L: 圆管最大长度,由此确定相贯线切割机床身长度;
4) 无锡智科CNC-CP7-3000/12 大型7轴数控相贯线切割机的工作现场:(图2)

5) 注:该大型数控相贯线切割机的主机和摩擦辊底座是直线结构,并非如上图所示的曲线。这只是因为该机尺寸很大,所以照片才呈现出这种效果;
1) 商业案例:附件照片拍摄于美国德克萨斯州某油气工厂的客户现场。这台大型数控相贯线切割机的型号为CNC-CP7-3000/12,由无锡智科于2018年底出口。自交付给客户以来,这台大型数控机床在客户现场运行状况良好;
2) 应用行业:液化石油气储罐生产、油气管道、体育场馆钢结构建设等领域,存在大量不同直径和长度的钢管,需要加工成各种支管组件;
1) 热切割技术:考虑到工件的材料和整体尺寸,在这些大型7轴数控相贯线切割机上,火焰切割比等离子切割应用更为广泛;
2) 功能:同样考虑到圆管、储罐的尺寸较大,曲线轮廓的相贯线并不适用。因此,通常采用直线切割,割口为直边或斜边:
3) 无锡智科7轴相贯线切割机火焰切割大圆管:(图3)

4) 无锡智科7轴数控相贯线切割机切割完成的大圆管工件,圆管上有若干不同直径的圆孔:(图4)

在数控相贯线切割机的操作中,这两个控制轴是在五轴控制的基础上专门为切割大直径圆管而引入的:
a) 5轴X、Y、Z、A、B 轴用于切割中小圆管:(图5)

1) 割枪沿管体长度轴向方向移动:X轴;
2) 圆管0°- 360°回转: Y轴;
3) 割枪上下运动:Z轴;
4) 割枪沿圆管轴向摆动:A轴:0° ~ ±45°;
5) 割枪沿圆管径向摆动:B轴:0° ~ ±45°;
第6th 轴、第7th轴V轴、W轴用于切割大圆管:(图6)

当圆管直径达到并超过Φ2000mm时,应采用额外的自由度,即第六个轴V轴:
6) 割枪沿圆管轴向运动:V轴;
当管径达到或者超过Φ2,500mm至Φ3,000mm时,
7) 工件摩擦辊支撑座沿大圆管轴向运动:W轴;
与5轴的相比,7轴数控相贯线切割机的割枪单元要复杂得多:(图7)

如上图所示:
1) 此处的割枪单元采用柔性关节臂,可实现无限回转和倾斜动作;
2) 配备弧形角度标尺,用于显示割枪的回转角度;
3) 割枪单元的所有回转关节均采用齿轮或锥齿轮,而非竞争对手使用的轴。这种设计应用于七轴大型数控相贯线切割机,确保了割枪的运动和定位精度,从而最大限度地提高了圆管切割的精度。

1) 割枪电动托板:
为了安全便捷地操作,割枪安装在空中,采用伺服电机驱动升降形式,其最大高度取决于工件圆管的最大直径。这样,在相贯线切割机规格范围内,可轻松切割各种直径的圆管;

如上图所示:
a) 在该7轴相贯线切割机门架正上方,设有一条与该机自身长度相同的空中通道;
b) 通道前端靠近机器操作台处设有一个可伸缩平台;
c) 以便操作人员和工作人员在切割和斜边坡口过程中能够走到大型圆管的顶部,近距离观察切割过程;
3) 无锡智科大型数控相贯线切割机中采用的摩擦辊组成的支撑底座:(图10)

工件圆管、罐体可以毫无阻碍地吊装、卸下这种摩擦辊上,节省人力和时间;
无锡智科数控相贯线切割机的工控机、电控箱、遥控盒:(图11)

1) 专用工业级计算机(工控机),配备辅助手持遥控盒。操作系统和人机界面 (HMI) 的所有嵌入式功能均基于圆管切割和斜边坡口加工技术开发。非圆管切割专业人员也能轻松操作数控相贯线切割机;
2) 兼容 AutoCAD,可将工件文件导入相贯线切割机:这意味着客户可以使用 AutoCAD 设计成品工件,并直接将其导入到机器控制系统的 数控系统中,无需进行格式转换;
3) 配备圆管检测单元,使电控系统能够获取工件的回转距离和角度,并将这些数据与电控系统进行比对。这样,数控相贯线切割机的电控系统始终能够掌握工件的起始位置和方向;检测数据需要与电控系统进行交换和处理。
1) 形式:与用于加工中小圆管的3轴小型和5轴中型数控相贯线切割机相比,这些机床的操作人员通常站在车间地面上,执行和监控整个管切割的操作过程;
2) 而对于大型7轴数控相贯线切割机,考虑到切割点的较高,通常位于离地5米处(即:直径3米的圆管加上1米高的摩擦辊底座,再加上割枪与圆管之间0.5米至1米的间隙),操作人员站在车间地面上是不切实际的。因此,操作台应设置在前面提到的高空通道处:
3) 在美国客户工厂,操作人员在空中作业站操作无锡智科CNC-CP7-3000/12型 7 轴大型数控相贯线切割机:(图12)

1) 操作友好:操作非常便捷。设有不同级别的操作界面,可直观地选择切割类型及相关的详细切割参数:
2) 数控相贯线切割机的切割类型库:相贯线、圆孔和方孔:(图13)

3) 管理复杂圆管切割过程中所有具体的工艺控制参数:(图14)

在进行大型圆管、储罐切割操作时,由于工件尺寸较大,除了相贯线切割机的自动操作外,还需要一些辅助工具:
1) 氧燃气穿孔枪:
对于厚壁圆管,特别是壁厚在 50mm 至 100mm 之间的圆管,为实现较高的切割效率和性能,节省时间的较好做法是先用火焰穿孔枪割出通孔,然后再进行正式切割:
操作人员使用手持式氧气切割枪,在无锡智科CNC-CP7-3000/12 型7轴大型数控相贯线切割机上,在一个壁厚为 100 毫米的罐体上切出一个小圆通孔,以便正式切割:(图15)

这样可以极大地加速切割过程;
2) 切割废料的吊具:
a) 在圆管上开孔操作不可避免地会产生圆形废料;
b) 最好在将成本圆管从相贯线切割机上卸下之前将其清理。建议使用磁性吊清理废料:
c) 切割废料:(图16)

d) 操作人员站在梯子上,清理切割废料,通过头顶的磁力吊:(图17)

型号 技术参数 | CNC-CP6/7-2000-3000/L |
适用最大管径 | Φ2,000 ~ Φ3,000 mm 适用最小管径取决于具体的应用场景 |
有效管长 | 6,000- 12,000 mm |
有效管壁厚 | 30- 100 mm |
氧燃气切割速度 | 100- 1,000 mm/min. 数控控制 |
割枪空走速度 | 4,000 mm/min. |
斜边坡口角度 | ±45° |
数控系统控制轴 | 5、6、7轴:X、Y、Z、A、B、V、W |