工艺说明

基础 CNC 等离子切割指南

本页说明基础 CNC 等离子切割实际是如何形成的、电弧对切割面有什么影响，以及该工艺在什么情况下不再经济。内容面向设计工程师和采购人员，帮助他们在把等离子切割件交给加工供应商之前做出判断。

割缝与锥度数据气体与电流范围何时改用机加工

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简要版

这是热切割，不是机加工切割电弧熔化金属，气流将其吹出，因此边缘是重新凝固的表面。

割缝是实际余量每条切割路径按约 1.5–5 mm 的材料损耗预留，板越厚越宽。

速度是最关键的变量速度不对最先表现为挂渣、斜边或上边缘圆角。

公差不是机加工公差普通等离子切割大致保持 ±0.5 mm，而不是铣床的 ±0.005 mm。

原理

等离子割炬在钨电极与工件之间引燃电弧。压缩气体穿过电弧，加热到约 20,000 °C，变成电离等离子体。等离子射流熔化一条窄带金属，同一股高速气流把熔融材料从板材底部吹出。留下的是带薄重铸层和热影响区的切割边，而不是机加工面。

CNC 部分只负责运动。控制器读取零件程序，按设定的行走速度驱动割炬沿刀路移动，同时保持设定的喷嘴距离。割炬高度控制会持续调整该距离，因为板材从来不是完全平整的。如果喷嘴距离漂移，弧压随之漂移，切割宽度就会沿零件变化。

整个过程用直白的话说就是这样：热量熔化、气体去除、运动决定形状。后续出现的所有问题都来自这三步之一超出范围：热量不足、气体流量不足，或行走速度与板厚不匹配。

对设计工程师来说，实际结论很简单。等离子能在导电板材上快速、低成本地切出轮廓。它给不了成品配合面、尖锐内角或精密孔。这些特征需要第二道工序。

几何形状

割缝是电弧消耗掉的材料宽度。20–40 A 入门级系统切 3 mm 钢时，约为 1.0–1.5 mm。100–200 A 工业系统切 12–25 mm 板时，割缝约 3–5 mm。这些是排样时要预留的余量，不是靠调参能消除的误差。

锥度是第二个几何影响。切割顶部比底部宽，因为电弧穿过板材时能量损失。厚材料上典型斜边角度为每侧 2–5°。在 20 mm 板上，底部边缘相对顶部可能偏移超过 1 mm，如果零件要与另一零件拼装，这一点很关键。

孔是最薄弱的特征。基础等离子切割中，小于约 1.5 倍板厚的孔通常会出现不圆或锥度，入口侧有明显圆角。常见车间做法是按成品尺寸的 60–80% 等离子切孔，再钻孔或铰孔到最终直径。

内角表现相同。电弧有有限半径，尖锐的 90° 内角会变成约半个割缝宽的小圆角。如果图纸要求尖角，等离子切割只是粗加工步骤，不是最终几何。

参数设置

电流决定能熔化多少金属。20–40 A 系统单道可切约 10 mm 钢。100–200 A 工业系统切 25–40 mm 钢，精细等离子在相同厚度下割缝更窄、能力更强。务必核对具体材料的额定能力，因为不锈钢和铝的表现与碳钢不同。

气体选择取决于金属。压缩空气是碳钢的标准选择，也是最便宜的方案。不锈钢和铝通常用氮气切割，以限制切割面氧化。部分车间在特定厚度范围使用空气/氮气混合气或氧气。气体选错不会中断切割，只会留下更粗糙、氧化更重的边缘，清理成本更高。

行走速度是操作员调整最多的变量。太慢，电弧使割缝过热，底部产生严重挂渣和宽热影响区。太快，电弧无法穿透，留下斜边和底部未切透。正确速度会产生轻微滞后角，底部边缘干净、几乎无挂渣。

引弧或转移弧起弧方式、气体压力和易损件状态也是影响因素。喷嘴和电极磨损会改变电弧形状并偏移割缝宽度，因此易损件属于磨损件，对零件一致性有实际影响。

边界

等离子是板材加工工艺。它切割约 1 mm 至 40 mm 以上的薄板和厚板，具体取决于电源功率。它不切割实心棒料、厚截面或复杂三维几何。如果零件是带内孔、型腔和螺纹孔的机加工壳体，等离子最多只是零件上铣床前的下料工序。

公差是最清晰的边界。在状态良好的设备和干净的装夹下，普通等离子加工大致可保持 ±0.5 mm。CNC 铣床可保持 ±0.005 mm，相差两个数量级。任何公差带紧于 ±0.2 mm 的特征，或表面粗糙度要求细于 Ra 3.2 μm 的表面，都需要在等离子切割后增加机加工工序。

边缘质量是第二条边界。等离子切割边缘通常为 Ra 6.3 μm 或更粗，带有重铸层，并可能有挂渣。如果零件要焊接，轻度打磨后通常可以接受。如果边缘是密封面、滑动配合面或外观面，则需要铣削或精加工。

对合适的零件，成本和速度仍有利于等离子。对于 10 mm A36 支架，轮廓简单、公差宽松，等离子比从板材铣出同样外形快得多也便宜得多。对于带 ±0.05 mm 孔系的支架，等离子下料外形，再由铣床精加工各特征。

选型数据

用此判断图纸上各特征应由哪种工艺完成。