数控切割机销售与采购指南

中国是世界钢材生产和消费的第一大国！也是钢材浪费的第一大国。2010年中国钢材总产量和消费量达5亿吨，占世界钢产量和消费量的40%。据世界银行钢铁统计年鉴统计，中国、印度、巴西等发展中国家，钢材在切割焊接中的浪费要比美国、日本、德国等发达国家多浪费10%！中国制造业2010年切割焊接用钢3亿吨，多浪费10%，中国一年多浪费钢材3000万吨，按照每吨钢材5000元的均价计算，中国一年浪费钢材金额高达1500亿元。接近上海宝钢集团一年的钢材产量和产值。钢材浪费巨大，是坏事，也是好事，是机遇和挑战，是中国制造业企业利润增长、竞争力提高的巨大潜在空间。

《数控切割蓝宝书》旨在普及数控切割知识，培养数控切割人才，传授数控切割优化套料软件技术，达到有效节省钢材；介绍新三代等离子电源与切割技术和五轴联动管板坡口切割技术装备，提高切割生产效率；讲解钢材物流与切割生产信息化管理系统，推动中国制造业工业化信息化二化融合。

数控切割机与等离子电源选购

数控切割机基本组成可以概括为四部分，一是机床部分，二是切割方式，三是控制器，四是套料软件。其中最重要的是切割方式切割源。

1.         机床部分是数控切割机的主体，包括机械电气部分，如横梁导轨、传动系统、升降调高系统，以及伺服电机，电气控制等，机床部分的制造质量和加工精度，决定了数控切割机的使用寿命、切割质量和切割精度。

2.         切割方式是指选择火焰切割、等离子切割、激光切割或是水刀切割。切割方式决定了数控切割的生产方式、切割效率和切割。

3.         控制器或称数控系统，是数控切割机的指挥中枢，其稳定性和切割工艺，以及运动控制功能决定了数控系统和数控切割机切割效率和切割质量。

4.         套料软件为数控系统和数控切割机提供切割程序，是切割机真正的后台指挥中枢。套料软件的套料效率和切割工艺决定了数控切割机的切割效率和钢材与耗材的利用率，决定了企业的生产效率和经济效益。

销售与采购数控切割机的主要目的

1.         能够有效切割某些材质和厚度的材料，满足企业生产产品的切割要求；

2.         能够有效提高切割效率和切割质量，满足企业高效高质切割生产要求；

3.         能够有效提高钢材套料切割利用率，满足企业节省钢材耗材生产要求！

销售与采购数控切割机的四个步骤

步骤一：选择与确定数控切割的切割生产方式

首先，根据企业要切割的材质和厚度，选择切割生产方式，采用火焰切割、等离子切割还是激光切割。下面了解一下三种切割方式的适用范围和优缺点：

结论：

1.         火焰切割适用于低碳钢，对不锈钢和铝不适用，切割范围在6~500mm碳钢，在50mm以上碳钢，只有使用火焰切割。

2.         等离子切割用于低碳钢、不锈钢和铝等能够导电的金属材料，主要用于1~50mm低碳钢的穿孔质量切割，1~75mm不锈钢和铝的穿孔质量切割；

3.         激光切割用于低碳钢、不锈钢和铝等金属材料以及不反射光波的非金属材料，主要用于0.5mm~20mm碳钢切割及10mm以下的不锈钢薄板切割。

下面对比一下火焰与等离子切割碳钢的速度：

结论：对于1mm~50mm低碳钢切割，等离子切割速度平均是火焰切割速度的3倍，加之等离子穿孔速度极快，火焰穿孔非常慢，且挂渣严重需要大量人工清理，因此，针对1~50mm板材，等离子切割生产效率一般是火焰切割生产效率的4倍。但如切割低碳钢板厚，超过50mm，等离子切割速度锐减，接近火焰切割速度，且易损件成本迅速提高，因此，对50mm以上的低碳钢，就适宜使用火焰切割。另外，等离子电源不适宜穿孔切割50mm以上碳钢的最主要原因是受到喷嘴的耐压限制，目前最大耐压海宝到400A，凯尔贝到440A，伊萨最高到450A。因此，切割碳钢，最大电源电流就到450A，即使购买600A/800A的电源，切割碳钢最大电流也只能使用到450A。

对于10mm以下的低碳钢切割，火焰切割热变形非常大，最适合使用等离子切割。投入少，切割品质紧接激光品质。如伊萨（ESAB）公司专门研发的等离子微弧微割嘴技术，凯尔贝电源的薄板切割类激光(类似激光)技术，在高精细切割模式下，切割1~10mm的碳钢、不锈钢和铝，可以达到类激光的品质。对于1~10mm不锈钢和铝，预算较高同时要求更高效率和更高品质切割，推荐使用激光切割。

等离子电源的选择：

选择等离子电源的方法很简单，把板厚乘以10倍，就是等离子电源电流。

下面给出根据低碳钢板厚选择等离子电源功率和可供选择的等离子电源：

根据以上列表，就可以根据要切割的钢材板厚，简单直观地选择等离子电源大小和切割电流。举例说明：比如要切割30~35mm板厚的碳钢，乘以10倍，等离子切割电流是300A~350A，因此，购买和使用等离子切割机，就要选择360A等离子电源和电流，质量切割速度可达1000mm/min，如果使用400A~450A电源电流，质量切割速度达到1200mm/min以上，切割效率更高，而使用260A电源就小了，质量切割速度只有600mm/min，切割效率低，易损件损耗快，切割成本上升。选择等离子电源大小的提示：切忌等离子电源长期在满负荷运行。

等离子电源通常分成普通、精细、高精细三类，普通空气等离子切割，切口垂直度在4度以上；精细切割，切口垂直度在2~4度；高精细切割，切口垂直度在2度以内。对碳钢切割而言，由于受到割嘴承载压力和温度的技术限制，海宝等离子电流最大到400A，凯尔贝440A，伊萨最高，到450A。因此，碳钢最大穿孔质量切割厚度就到50mm，但边缘切割可以超到80mm。即使购买和使用更大的等离子电源，如600A/720A/800A电源，碳钢切割也只能使用400A/450A电流，穿孔切割厚度最高到50mm。大功率等离子电源的作用主要是为水上和水下切割不锈钢和铝，穿孔厚度到75mm，边缘切割达到150mm。

等离子电源比较：目前国内可供选择的等离子电源主要有五大系列：

美国海宝(Hypertherm)、德国凯尔贝(kjellberg)、美国飞马特(Thermadye)和美国伊萨(ESAB)等离子、美国凯博（Kaliburn）。

下面给出这五家等离子电源碳钢技术参数对比表：

注1：以上数据以海宝、凯尔贝、飞马特、伊萨、凯博公司技术资料为准。

注2：推荐厚度指切割速度大致达到1000mm/min时的穿孔质量切割厚度。

注3：根据切口垂直度把等离子分为三类：普通等离子，切割垂直度4度以上，精细等离子，切口垂直度2~4度，高精细等离子，切口垂直度2度以内。

等离子水下切割注意事项：

1. 不锈钢和铝水下切割时，等离子功率会受到水的影响而有明显的降低，上面表格中的电源数据（450A以下）大多是水上干式切割情况下的穿孔和切割数据，其中大多数电源不适于水下切割，适于水下切割的电源主要有伊萨EPP高精细电源系列，凯尔贝FF高精细系列。水下切割时，上述数据平均要打20~50%折扣。比如伊萨EPP-450A等离子电源，在干式条件切割40~50mm不锈钢，但是，在水下切割时，由于水吸收了等离子的功率，降低了切割速度和穿孔厚度，实际切割能力只有25~30mm。要在水下切割40~50mm的不锈钢，最佳选择是使用EPP-601A（单电源）/720A（双360A）等离子电源。

2. 水下切割不锈钢和铝材时，如果在水下切割使用H35，会因为氢气的缘故而发生爆炸，需采取防护措施，如气泡法。此外，水下切割容易使切割面硬化，使焊接性、加工性变差。

等离子电源技术发展的新方向：

1、  第三代等离子切割技术：标准化集成技术

第一代等离子：普通空气等离子，用于批量切割生产，第二代等离子：精细等离子，用于精细质量切割，第三代等离子：标准化集成系统，一台等离子集成批量和精细二种切割模式，“一个平台，一把割炬、一组耗材！”

在过去20年里，等离子切割技术经历了从第一代普通批量切割等离子技术，到第二代精细切割等离子技术，现在各家等离子厂商都在向第三代标准化集成等离子技术方向发展。等离子切割技术经历了一次次创新，如银电极、钨电极技术，割炬和电源冷却技术、快速强力保护帽穿孔技术、圆孔切割技术等，给企业带来了生产力的提高，切割质量的提升，但同时也饱尝了非标的痛苦，不同功率的等离子系统使用不同的割炬、不同的易损件、不同的气体控制和冷却系统，操作规则和维护方法不同，培训学习困难，各种易损件、备件各不相同，品种繁多，采购麻烦，资金占用大，管理错综复杂。

第三代标准化集成系统则聚焦在经济性上，通过标准化、模块化设计，使不同等离子电源，配套使用相同的割炬、相同的易损件、相同的冷却系统和相同的气体控制系统，连电缆、水管、气管都做到统一标准，在一台电源系统上实现批量与精细二种切割模式，总之，建立“一个平台、一把割炬、一组耗材”，通过标准化，减少易损件和配件的品种和数量，突破经济性，有效减少用户的投资，简化使用、培训、采购和仓储管理流程，降低运营成本。

目前，伊萨(ESAB)公司率先在中国及全球市场推出了全新的基于CAN总线的第三代标准化集成等离子系统，在伊萨的五款高精细等离子电源中，EPP-201/360/450/601/720，设计为一个通用的平台，电源相互可以更换升级，其他部件全部相同，相同的远程起弧器、相同的冷却液循环器、相同的自动气体控制，相同的数控系统和调高，统一配备PT-36精细等离子割炬，使用同一组等离子耗材，每台电源系统同时具备批量切割和精细切割二种切割模式，精细切割垂直度都在2度以内。

上面三个图：是第三代标准化等离子集成系统，“一个平台、一把割炬、一组耗材”，电源部分从201/360/450/601到720可以更换和升级。其他所有部件、管线都是标准的，相同的。一把割炬更是标准的，适用于各种精细等离子电源，包括喷粉划线、垂直切割、坡口切割，水上切割、水下切割，即使电源更换，割炬也不用更换。一组耗材，只有喷嘴和电极根据材质和板厚修改更换，其他耗材都是标准统一的，不用更换。

目前, 伊萨在中国销售的电源分为二类，一类的ESP普通等离子系列，包括ESP-101和ESP-150二款等离子电源，另一类是第三代高精细等离子系列，包括EPP-201，EPP-360，EPP-450，EPP-601和EPP-720 五款等离子电源，配套使用相同的PT-36精细割炬，同时具备精细和批量切割二种切割模式。此外，ESP-101/100A普通空气等离子是配套使用PT-37割炬，ESP-150/150A多气体等离子电源配套使用相同的PT-36精细割炬，使ESP-150达到3度以内类精细切割品质。

给用户带来的好处显而易见：

（1）   生产效率提高：不论干式切割还是水下切割，不用更换电源和割炬；

（2）   切割品质提高：统一使用精细割炬，保证切割垂直度2度以内；

（3）   应用范围广泛：PT-36精细割炬，不仅适用于平板的干式和水上水下垂直切割，而且适用于平板坡口切割，管道相贯线坡口切割；

（4）   降低采购成本：一组耗材，易损件和备件库存品种金额明显下降；

（5）   提高标准化程度：使人员培训、设备维修工作简单规范；

2、  精细圆孔切割技术

长期以来圆孔切割，特别是小孔切割，一直是一个老大难问题。比如要切割10mm厚板材，最小圆孔要开到15mm。切割的结果通常是上面圆孔20mm，下面圆孔15mm，斜度很大，不圆还挂渣。

全新精细圆孔切割技术是指圆孔孔径与板厚之比达到1：1，即孔径与板厚的比值是1：1，且上下孔径差别不大，斜度在2度以内。此外，最小圆孔可以开到10mm。

海宝(Hypertherm)公司率先在其HPRXD精细等离子机型上推出了1：1精细圆孔技术(True Hole)，伊萨(ESAB)公司在其EPP精细等离子机型上推出了相同的1：1精细圆孔技术（High Quality Hole）(简写HQH)。

精细圆孔切割技术主要取决于以下六个方面：

（1）       精确设计和生产的切割机机床；

（2）       精确的切割机双边伺服驱动系统；

（1~2由切割机厂家负责提供）

（3）       精确的调高系统，具备精准的初始定位和THC高度追踪；

（4）       精细等离子电源系统，包括精细切割割枪和精细圆孔切割数据；

（3~4由等离子厂家负责提供）

（5）       CNC控制系统，包括精细圆孔切割控制技术在内；

（5由等离子厂家负责提供，或是由控制器厂家负责提供，但必须与等离子系统有完整的控制协议）

（6）       编程套料软件。FastCAM套料软件已经包含精细圆孔切割技术。

上述六个方面技术和产品的集成，就可以在6~20mm的碳钢上实现孔径与板厚1：1或1.5：1的精细圆孔切割。

下面图片是使用伊萨公司的EPP-201/PT-36精细等离子，配套伊萨B4自动调高系统，Vision51控制系统，使用200A电源和N2/O2/N2，在20mm碳钢上，切割25mm圆孔。以及在10mm碳钢上切割10mm圆孔。

最后，介绍一下如何确定数控切割机的机床尺寸。

出发点是提高切割生产效率。方法是在场地条件许可的情况下，台式切割机以能够放下一张钢板为尺度。最小可以是3mx4m，常用是3mx6m，3mx8m，龙门式切割机，以能够放下二张钢板宽度和二张钢板的长度为标准，或是与其他数控切割机的轨道连接起来，做出通长共用的轨道，可以实现二张钢板交替切割。加宽横梁，以能够放下二张钢板的切割宽度，这样就可以实现4张钢板交替切割，倒班换人，上下钢板和零件，切割不停。因此，龙门切割机最小尺寸：4mx15m，纵向可以放二张钢板，通常6mx20m，可以横排二张，纵排二张，同时放置4张钢板。如果有多台火焰等离子切割机，最好是纵向共用导轨，平均15米到20米放置一台切割机。

上图是著名的日本胜代下料中心的数控切割机下料车间。三台火焰切割机共用相同的轨道，横向可以放二张钢板，纵向三台火焰切割机共用，可以放6张钢板。前面的几台等离子切割机也是共用轨道，横向更宽。

总结：

步骤一选择和确定数控切割生产方式是销售和采购数控切割机的首要工作，根据要切割的材质和板厚，决定是采用火焰切割、等离子切割还是激光切割。

对于1~50mm碳钢：推荐使用等离子切割，但对于经济条件有限，切割量不大的小企业，还是采用火焰切割；50mm以上碳钢，只有使用火焰切割。

对于0.5~10mm不锈钢，如大批量切割，推荐使用激光切割；为节省投资，推荐使用精细等离子切割，采用微弧微割嘴技术，可以达到类激光品质；超过10mm或20mm以上不锈钢，推荐采用等离子水下水射流切割。

切割机尺寸的选择：在企业场地许可的情况下，横向放置2张钢板，纵向2张，或是多台共用纵向导轨。

此外，火焰切割穿孔一直是个老大难问题，火焰有效穿孔厚度主要取决于切割氧压力，特别是压力阀的质量和调节功能，以及火焰割炬和割嘴的质量。此外是穿孔技术，现在比较成熟的技术是通过电磁阀控制二级、三级自动穿孔工艺，实现大厚度碳钢穿孔切割。

销售与采购工作重点：建议企业的销售或采购人员认真学习和比较火焰切割、不同等离子电源切割和激光切割的技术参数，切割品质，根据需要切割的材料、厚度和质量要求，以及切割效率的要求，确定切割方式，选择好相应的等离子电源或是激光功率。然后，根据工厂场地的情况，确定切割机的尺寸。

步骤二：选择数控切割机生产厂家，考察与确定数控切割机机床组成和质量

在数控切割机切割方式和机器尺寸确定后，接下来是选择切割机生产厂家。将着重考察与确定数控切割机机床组成和厂家制造质量，包括机架导轨、齿轮齿条、减速箱，伺服系统、气路系统、调高系统等关键部件组件的加工质量和品种品牌的选配，关系到数控切割机的质量和成本，决定了数控切割机的使用寿命和切割质量与切割精度。同时也决定了数控切割机的主要价格。

销售与采购工作重点：目前国内外数控切割机的生产大多是采取OEM组装方式，几乎所有的部件组件都是外协加工或成品采购。因此，销售与采购人员需认真了解和掌握数控切割机的机床结构和机床主要部件组件的选配。通过选配优质的国产或进口的关键部件组件，保证数控切割机机床部分的质量和精度。通过实地参观和了解切割机企业的开发设计能力，生产制造能力、生产技术人员的技术水平，确保切割机的制造、组装和加工精度，确保数控切割机的售后服务。

步骤三：选择数控系统，关键是数控系统的稳定性和切割工艺

在确定了数控切割机的切割方式和切割机尺寸，选定了切割机生产厂家，确定了数控切割机机床部分后，接下来是选择数控系统。数控系统简称控制器是数控切割机的操作指挥中心，数控系统的硬件配置决定数控系统的稳定性，切割控制软件和切割工艺数据库，决定数控切割机的切割质量和切割效率。

数控系统的二大发展流派：

一种是计算机技术流派，以Burny，EDGE等数控系统厂家为代表；另一种是切割技术流派，以ESAB、Messer、BODA等切割机生产厂家为代表，二大流派技术发展方向不同，性价比也不同。数控系统厂家追求的是计算机的高性能和使用的多元化，切割机厂家追求的是稳定性和安装调试与使用的简单化。

总之，从最终用户使用和切割机厂家生产数控切割机的要求来讲，数控系统应具备四个主要功能：一是操作简单，系统稳定性强，最好是无故障免维护，避免因CPU或硬盘发热、病毒或硬盘损坏而影响正常的切割生产；二是数控切割机采用模块化，插件式进行生产组装，方便快捷、系统抗干扰能力强，故障诊断和维护简单快捷，三是切割工艺先进，提供完善切割工艺数据库，参数化图形库，无线遥控，实现自动切割，弥补切割工人技术经验不足。四是数控系统经济性，降低采购成本和维护成本。电气控制与数控系统集成是数控切割机制造技术发展的新方向，有利于提高系统的稳定性和抗干扰能力，降低制造成本和维修成本。

销售与采购工作重点：销售与采购人员需要学习和了解数控系统的主要特性，一是系统的稳定性，通过配置免风扇低功耗CPU和电子硬盘，避免高主频带风扇CPU和机械硬盘的发热过热和损坏，以确保切割生产的持续性，减低使用维护成本。二是切割工艺的先进性，选择完善切割工艺数据库，实现自动切割，使切割质量和切割效率不再依赖切割工人的技术和经验。三是操作便捷性，如配备无线遥控器，插入U盘，输入套料好的切割程序，一个人站在钢板上自如操作切割机，避免在切割机与数控系统间来回奔走，实现切割机全时切割，四是经济性，降低采购成本和今年运营维护成本。

步骤四：选择套料软件，学习提高切割效率、切割质量和节省钢材的方法

在选择和确定了数控切割机的切割方式、等离子电源类型、切割机尺寸、生产厂家、关键部件组件配置、数控系统后，最后是选择优化套料软件。套料软件将决定数控切割机的切割效率和钢材利用率。

优化套料软件决定数控切割机的切割效率和切割质量：

1. 编程套料：不要在数控切割机的数控系统上进行编程套料。一台数控切割机价值几十万，一台电脑只有几千元，把编程套料工作留给电脑和FastCAM编程套料软件完成，使数控切割机全时用来切割，提高切割机的使用效率。

2. 预热穿孔：火焰切割20～30%时间花费在预热穿孔上，等离子切割10%～20%时间花费在穿孔和更换割嘴上。因此，使用FastCAM共边套料软件的共边、借边和桥接连割等高效切割功能，有效减少预热穿孔数量，提高切割效率，同时节省切割气体和电力的消耗，有效节省等离子割嘴电极的消耗。

3. 共边切割：矩形件、直线边切割，相邻二条直线边重复切割二次，不仅严重浪费钢材，而且降低切割效率。因此，使用FastCAM共边套料软件，使矩形

零件只切割三条边或是二条边，提高钢材利用率3~5%，减少切割路径20~30%，减少预热穿孔60~70%，有效提高切割效率20~30%，节省切割氧、电力、割嘴电极等耗材30~40%。

4. 优化功能：使用AutoCAD软件绘制DXF/DWG零件图，会存在肉眼看不见的多余的点，重叠的线，大量小实体组成的曲线及曲线不闭合。多余的点会导致切割乱跑空程，重叠的线会导致重复切割、大量小实体曲线会导致切割速度降低、机床抖动，减低切割效率，影响切割质量，曲线不闭合会导致零件切小。因此，使用FastCAM套料软件CAD清除压缩拟合等优化功能，清除DXF/DWG文件中多余点、重叠实体，压缩拟合小实体曲线，提高切割效率和切割质量。

5. 引入引出线：在整板切割中，如果零件引入引出线位置不合适，会导致热切割变形、引入引出线的方式不正确，会导致切割留疤痕或出尖角，引入引出线长短不合适，会导致零件边缘被烧蚀。因此，要学习和掌握好FastPATH自动编程功能和引入引出线编辑修改功能，有效提高和保证切割质量。

优化套料软件决定数控切割中的钢材利用率

钢材浪费的主要环节：一、套料切割，二、余料利用，三、钢材库管理。

首先，在套料切割中产生钢材浪费。其主要原因是没有使用或没有使用好套料软件。在切割机控制器上做编程套料，比使用套料软件做整板套料，会多浪费5~10%的钢材。使用套料软件，但是没有使用共边套料软件，还会多浪费3～5%的钢材。其次，70%的钢材浪费是剩余钢材的浪费。大量切割剩余的不规则余料，到处堆积、严重锈蚀和流失，不能得到重复利用，会导致5~10%的钢材浪费！使用FastCAM套料软件中的余料套料和管理功能，使剩余钢材得到有效管理和重复利用。

上图：控制器是套料利用率低       上图：余料堆积浪费现场 上图：钢材库钢材愈积越多

最后，是钢材仓储管理和钢材采购预算方法不当，导致钢材浪费。钢材采购预算不科学，导致钢材库存越积越多，资金严重占用与巨额银行利息支出，钢材库存管理采用手工记帐，无法有效统计、管理和降低钢材库存，上述三个环节会造成10~20%的钢材浪费。

简单的统计数据，显著的经济效益：根据世界银行钢铁统计年鉴的统计，中国、印度、巴西等发展中国家，钢材在切割焊接过程中的浪费要比美国、日本、德国等发达国家多浪费10%。2010年我国生产和消费钢材5亿吨，切割焊接消费钢材3亿吨。多浪费10%，就意味着中国去年在切割焊接生产过程多浪费3000万吨钢材，价值1500亿元，比上海宝钢集团一年的产量产值还要大，还要高。3亿吨的切割焊接用钢主要分布在中国十大核心制造业产业——船舶、钢结构、机械、铁道、石化、冶金、水电、家电、压力容器和集装箱。以钢材年切割量在1万～10万吨的大中型企业为例，使用好FastCAM优化套料软件和FastMES信息化管理系统，按照节省5%~10%的钢材计算，一年可为企业节省钢材500~10000吨钢材，增加企业盈利250~5000万元。

FastCAM优化套料软件节省钢材耗材的有效方法：

1.       交互式自动套料方法：过去人们使用AutoCAD软件进行手工排料，或在切割机控制器上编程套料，工作效率低，并产生大量余料，现在使用FastCAM交互式自动套料方法，至少提高5%的钢材利用率。

2.       全自动共边套料方法：显而易见，使用FastCAM全自动共边套料功能，比没有共边套料，钢材套料利用率可再提高3～5%。

3.       余料套料方法：众所周知，余料堆积浪费是最大的钢材浪费，使用FastCAM余料管理和重复利用，可进一步为企业提高3～5%钢材利用率。

4.       科学的采购预算方法：过去人们是根据经验，拍脑袋进行钢材的采购预算，结果必然是钢材库存越积越多。现在使用FastCAM优化套料软件进行科学的订板定尺预算，有效降低了钢材库存，减少了资金占用。

销售与采购工作重点：销售与采购人员选配的优化套料软件将决定数控切割机的切割效率、切割质量和钢材利用率和耗材消耗，决定企业的经济效益。因此，需要学习和了解有效提高切割效率、切割质量、钢材利用率的技术方法，特别是自动套料、整板套料、余料套料，以及最新的共边套料、桥接套料、借边切割和连续切割等高效切割工艺，确保购买的数控切割机和套料软件能够有效提高切割效率和切割质量，有效节省钢材和耗材。