数控切割机销售与采购指南.docx
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数控切割机销售与采购指南
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。
相当于上海宝钢集团一年的产量和产值。
钢材浪费巨大，是坏事，更是好事，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；介绍新三代等离子切割硬件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，二是切割方式或切割热源，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：
火焰切割
等离子切割
激光切割
切割品质
垂直度/倾角好
受热影响区域大
挂渣清理工作量大
适用于低碳钢
普通切割品质
割缝中，2~6mm
垂直度/倾角较好
受热影响区域小
几乎无挂渣
低碳钢不锈钢铝
精细切割品质
割缝中，2~6mm
垂直度/倾角好
受热影响区域极小
几乎无挂渣
低碳钢不锈钢铝
高精细切割品质
割缝小，0.1~1mm
切割效率
切割速度慢
100~800mm/min
预热穿孔时间长
低碳钢5~500mm
不锈钢/铝不适用
切割速度快
600~6000mm/min
穿孔速度极快
低碳钢1~50mm
不锈钢铝1~150
薄板切割速度快
800~10000mm/min
穿孔速度快
低碳钢0.5~20mm
不锈钢铝0.5~20
采购切割维护成本
采购投入低
挂渣返工处理
火焰切割成本较高
维护简单成本低
采购投入中
易损件寿命长
比火焰使用成本低，维护简单
采购投入高
激光切割成本比
等离子高
维护复杂费用高
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：
低碳钢厚板（mm）
3
10
20
30
40
50
火焰切割速度（mm/min）
----
650
500
400
330
280
等离子切割速度（mm/min）
2500
2000
1500
1200
1000
850
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。
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：
板厚（mm）切割电流切割速度等离子电源
2
3x1030A2000mm/minESP-150/PT-36Micro
4EPP-201/360/Micro
5x1060A2000mm/min
6CutmasterA120
8Powermax1650
10x10100A2000mm/minCutfire100i
12ESP-101/PT-37
15AutoCUT200
16Max200/HPR130
20x10200A1500mm/minESP150/EPP-201
22Hifocus160i
25x10260A1500mm/min
28HPR260XD/400XD
30x10300A1200mm/minACut300/UCut400
32EPP-360
36x10360A1000mm/minHifocus360i
40EPP-450/600/720
50x10450A850mm/minHPR400XD/800XD
80（边缘切割）HiF440i/FineF1600
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，碳钢最大穿孔切割厚度就到50mm，边缘切割达到80mm，最多等离子电源是450A。
即使购买和使用更大的等离子电源，如600A/720A/800A电源，碳钢切割电源目前也只能到400A/450A，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：
电源品种
电源功率
推荐厚度
穿孔厚度
边缘切割
垂直度
普通空气/氧气切割
CutmasterA120
120A@80%
15
20
40
4~5
Powermax1650
100A@65%
12
19
25
4~5
Cutfire100i
100A@100%
12
15
20
3~4
ESP-101
100A@100%
16
20
32
3~4
AutoCUT200
200A@100%
20
30
50
4~6
Max200
200A@100%
20
25
50
4~5
ESP150/PT-36
150A@100%
20
25
50
2~3
精细、高精细等离子切割
HPR130XD
130A
16
25
38
2~4
Spirit150A
150A
20
25
38
<=2
Hifocus160i
160A
20
30
50
<=2
UltraCut200
200A
25
30
60
<=3
EPP-201/PT-36
200A
25
32
50
<=2
HPR260XD
260A
28
38
64
2~4
Spirit275A
275A
30
40
64
<=2
UltraCut300
300A
30
40
75
<=3
Hifocus360i
360A
25
40
70
<=2
EPP-360/PT-36
360A
35
40
65
<=2
HPR400XD
400A
38
50
80
2~4
Spirit400A
400A
40
50
80
<=2
HiFocus440i
440A
40
50
80
<=2
EPP-450/PT-36
450A
40
50
80
<=2
EPP-601/720
600A/720
40
50
80
<=2
FineFocus1600
600A
40
50
80
<=2
HPR800XD
800A
40
50
80
2~4
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，切割垂直度2~4度，高精细等离子，切口垂直度1~2度。
特别注意：
选择等离子电源的标准要保证切割速度达到1000~1500mm/min，达到穿孔和质量切割要求，做到切割板厚与电源功率相匹配，而且要留有余地，不要小马拉大车。
否则，就会导致切割效率低，易损件损耗严重，更严重的是损害等离子电源。
举例说明，如经常要切割20mm厚的碳钢，100A/130A等离子电源就不够了，最佳选择是200A的等离子电源；如切割30mm厚碳钢，200A的电源就不够了，就要选择260A~360A的电源；但要切割40mm厚碳钢，包括20~30mm板厚的坡口切割，最好选择400A~450A电源。
上图是40mm碳钢切割的图片，使用EPP-450/PT-36高精细等离子切割，切口垂直度小于2度。
特别提示：
等离子电源具有多档向下兼容性，同时档位如果能够兼容上面提到的板材厚度x10的原则就为最好。
不锈钢和铝的等离子切割：
上面介绍了低碳钢切割如何选配等离子电源，下面介绍一下不锈钢和铝切割中的技术和方法，以及如何选配等离子电源。
碳钢等离子切割的切割气体是氧气，保护气体是空气或氮气，采用干式切割，切割过程会产生二氧化硫、二氧化氮等有毒气体，此外，弧辐射、噪音、粉尘颗粒污染很严重，通常采用空气除尘系统。
但是，不锈钢和铝包含铬、镍等多种重金属，采用干式切割，切割过程产生铬、镍等重金属氧化物的剧毒气体，而且切割噪音异常刺耳，切割边缘氧化变黑，需做二次加工处理。
因此，切割不锈钢和铝一定要设法消除剧毒气体、消除噪音和防止氧化。
目前水下切割加上水射流切割技术是最经济、最有效的解决办法，水下切割直接消除剧毒气体、消除噪音和烟气粉尘污染，水射流切割解决氧化问题。
使用等离子水下切割，一定要介绍二个核心技术和装置，一个叫空气幕系统（AirCurtain），一个叫水射流切割（WaterInjectionCutting）或称水幕切割。
空气幕装置是在水下切割时使用，其工作原理是通过气泵喷出空气，在割炬与钢板间把水吹开，以空气幕方式形成一个干式切割环境，其作用是减少水对等离子弧的影响，减少等离子切割功率和切割速度的损失，降低烟气、粉尘、辐射和噪音的污染。
左图：
水下水射流切割的图片右图：
水下打标画线和穿孔切割图片
水射流或水幕装置的工作原理是以高压水消音器的方式把水喷射出来，减少噪音，在割炬与钢板间把空气吹开，水遇到等离子弧产生气化，形成水幕，隔离空气，防止氧化，在等离子切割时，水产生气化，吸附烟气和粉尘。
此外，以高压水作为保护气，保护等离子弧，冷却喷嘴和切割边缘，保证切口垂直度和上下表面质量。
因此，水射流或水幕装置不仅可以与空气幕配套使用在水下切割，也可以单独使用在水上切割。
下面介绍几种常用的水上和水下切割方法：
1.干式切割和水上切割：
采用空气作为切割气和保护气，切割成本最低，但切割表面严重氧化，需要二次加工以机械方式处理氧化层；采用氮气作为切割气和保护气，切割成本上升，但焊接性能提高；采用N2/H35/N2切割，切割质量最好，但切割成本最高。
干式切割最大问题是切割表面氧化发黑。
除尘方式：
干式切割通常采用空气除尘系统，造价比较高，同时只是解决了烟尘和部分的粉尘，而无法解决颗粒及噪音的问题。
水上切割是采用水床作为除尘装置，把钢板放置在水面上，上面是干式切割，下面通过水吸附有毒气体和烟气粉尘，冷却钢板，达到除尘效果，但其无法解决烟尘和噪音及有害气体的问题。
2.水下切割
（1）：
直接把割炬放入水下进行切割，只需将切割台换为水床。
这种方法的优点是投入成本最低，起弧气/切割气/保护气与干式切割相同，还是N2/O2/N2，就可实现不锈钢的水下切割，有效减少辐射、有毒气体和烟气污染，冷却割嘴和钢板，减少热变形。
缺点或不足之处：
不锈钢的氧化问题没有解决，切割表面氧化变黑（切割表面形成氧化皮）。
同时，由于水会带走等离子弧的能量，降低了切割速度和穿孔能力。
以伊萨EPP-450高精细等离子系统为例，干式切割时，不锈钢和铝的穿孔质量切割厚度是40mm，水下切割的穿孔和质量切割厚度只有30mm。
因为水吸收带走了等离子弧的能量，降低了等离子的穿孔切割能力。
此外，与EPP-450电源配套使用的PT-36精细等离子割炬性能独特，不论是干式切割还是水下切割，也不论选择多少的电流，从200A/260A/360A/400A到450A电流，都使用同一把割炬，一组耗材，不用更换，使用非常方便。
3.水下切割
（2）：
在割炬上安装空气幕（AirCurtain）装置，实现水下切割。
空气幕的功能是使水和离子弧分离，形成干式切割环境，减少水对离子弧的影响和能量损失，提高水下切割的切割速度和穿孔能力。
但切割表面氧化变黑问题仍然没有解决。
4.水下切割（3）：
在割炬上安装空气幕和水射流装置，采用N2/N2/H2O，氮气作为起弧和切割气，水射流作为保护气。
前面介绍了空气幕（ACA）的作用是在水下创造干式切割环境，减少等离子能量损失。
水射流切割（WIC）的作用是减少或防止不锈钢切割面氧化变黑，提高切割质量，因此，这二项先进技术的结合到目前为止是切割不锈钢最好的方法，其优点优势非常明显：
（1）有效降低了切割成本，因为N2氮气成本远低于H35成本；
（2）有效减少和防止切割表面氧化变黑；（3）噪音明显降低；（4）有毒气体污染、烟气、粉尘污染明显降低；（5）切割品质明显提高，切割面非常垂直，上下边缘非常光滑平整；（6）减少和降低热变形而造成的零件尺寸和形状的误差。
左图是不锈钢水下精细切割的钢材图片右图是不锈钢水下水射流切割与干式切割对比
请注意右图是水下切割50mm不锈钢，采用720A，水射流和空气幕（WIC/ACA）装置，切割表面平整光洁，上边缘角非常垂直，热影响氧化区几乎没有。
水上干式切割采用600A，N2/H35/N2，切割边缘热影响区明显，需采用机械加工方式把氧化区去掉。
下面列举一下不锈钢切割中等离子电源的技术参数：
电源品种
电源功率
推荐厚度
穿孔厚度
边缘切割
垂直度
普通空气/氧气切割
CutmasterA120
120A@80%
12
20
30
4~5
Powermax1650
100A@65%
10
19
25
4~5
Cutfire100i
100A@100%
10
15
25
3~4
ESP-101
100A@100%
10
15
25
3~4
AutoCUT200
200A@100%
20
25
40
4~6
Max200
200A@100%
20
25
50
4~5
ESP150/PT-36
150A@100%
16
20
30
2~3
等离子精细、高精细切割
HPR130XD
130A
12
20
25
2~4
Hifocus160i
160A
15
25
40
<=2
EPP-201/PT-36
200A
20
25
32
<=2
HPR260XD
260A
25
25
50
2~4
Hifocus360i
360A
28
40
60
<=2
EPP-360/PT-36
360A
25
40
50
<=2
HPR400XD
400A
35
45
70
2~4
HiFocus440i
440A
38
50
70
<=2
EPP-450/PT-36
450A
38
50
60
<=2
EPP-601/720
600A/720
38
75
150
<=2
FineFocus1600
600A
32
60
100
<=2
HPR800XD
800A
38
75
160
2~4
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。
上图：
是第三代标准化等离子集成系统平台，红色框电源部分可以更换，从201/360/450/601到720，电源之间可以更换和升级。
除此以外，所有部件、管线都是标准的，相同的。
蓝色框割炬部分更是标准的，适用于各种精细等离子电源，即使电源更换，割炬也不用更换。
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EPP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。
其中，ESP-101/100A普通等离子是配套使用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
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