等离子 CNC 切割指南

• 1
  等离子 CNC 切割如何去除金属
• 2
  哪些金属适合等离子 CNC 切割
• 3
  可预期的公差、割缝与边缘质量
• 4
  决定切割质量的参数
• 5
  等离子在精密加工前的位置
• 6
  如何规划等离子切割任务
• 7
  板材轮廓：等离子切割与铣削对比

等离子 CNC 切割是热加工工艺。割炬内的钨或铪电极与工件之间形成收缩电弧。压缩气体流经窄喷嘴，被电弧加热后变成等离子体——一种可导电的电离气体。射流以高速离开喷嘴，核心温度可达约 16,600 °C。

这股热量同时做两件事：熔化一条窄带金属，同一股气流在熔融材料重新凝固并搭接切口之前将其吹出割缝。运动由 CNC 切割台控制，割炬路径、行走速度和离工件高度均编程设定。这就是该工艺称为等离子 CNC 切割而非简单手工切割的原因：电弧负责切，机床决定切在哪。

切割是熔化过程，不是烧蚀过程。刀具与工件之间没有机械接触，因此板材不需要像铣削件那样夹紧以抵抗切削力。这让它在平板料上速度很快。同时也意味着热影响区和下边缘挂渣是结果的一部分，而非可选的副作用。

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  电弧温度核心约 16,600 °C，远高于钢或铝的熔点。
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  气体负责排渣熔化金属的同一射流将熔池吹出割缝。

电弧必须通过工件构成回路，因此材料必须导电。低碳钢、不锈钢、铝、铜、黄铜及大多数导电合金均可切割。木材、亚克力、玻璃或陶瓷等非导电材料则不行，无论参数如何设置。

厚度是第二道筛选。低碳钢对该工艺最友好，常规切割台上通常切 1 mm 至约 25 mm。不锈钢和铝表现不同，因为它们导热更快并形成难熔氧化物。实际上限会下降，视电源和气体不同，常在 12–20 mm 左右。

铜和黄铜切得干净，但会很快从电弧带走热量。薄截面没问题。厚板上切口可能失去下边缘，或需要更大喷嘴和更慢的行走速度。钛可以切，但需要氩气保护，以免切口面污染。

还有一个条件：板材必须平整且相对清洁。氧化皮、锈和重油会改变起弧和割缝宽度。轻微表面锈可接受，松散氧化皮不行。

等离子是粗加工工艺。在典型切割台上，6 mm 低碳钢调好参数后轮廓位置约 ±0.5 mm，割缝宽度通常 1.0–3.0 mm，取决于喷嘴尺寸和电流。孔径小于约 1.5 倍板厚时圆度和锥度开始变差，因此小孔常在切割后钻孔或铣削。

切割面从不是成品表面。它带有轻微斜度、深零点几毫米的热影响区，底面常有硬质挂渣。切割态粗糙度约 Ra 6.3–25 μm，远粗于机加工面。若图纸要求 Ra 0.8–1.6 μm 或密封面，需安排二次机加工。

边缘垂直度是薄板与厚板差异最大的地方。3 mm 钢的边看起来接近垂直。20 mm 板上边缘贴近编程线，下边缘滞后，形成可见斜度。若零件需与另一面贴合，该斜度就有影响。

拐角行为也不同。机床在尖角处必须减速，会向该处输入更多热量并可能使其变圆。加小拐角半径或编程引出线可保持拐角清晰。

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  割缝补偿CAM 路径必须偏移半个割缝，否则每个零件都会偏小。
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  热影响区通常零点几毫米；若不去除，对丝锥和铰刀偏硬。

行走速度是最大的调节杠杆。太快，电弧无法熔透，射流留下厚重挂渣且下边缘滞后。太慢，割缝变宽、热影响区加深、上边缘冲蚀成圆肩。6 mm 低碳钢上，100 A 喷嘴通常运行在 2,500–3,500 mm/min 区间；具体数值来自切割参数表和试切件。

喷嘴高度，即喷嘴与板材之间的间隙，控制电弧形状。间隙过大，电弧扩散，割缝变宽。间隙过小，可能出现双弧，损坏喷嘴。多数切割参数表规定为 1.0–2.0 mm，割炬高度控制器在板材翘曲时保持该值。

气体选择会改变切割面。碳钢常用压缩空气或氧气。氮气适合不锈钢和铝，因为它能限制切割面的氧化。在对边缘洁净度要求高于成本时，使用氩氢混合气。

易损件状态不是可以忽略的细节。磨损的喷嘴或点蚀的电极会改变电弧，并在同一次套料中使割缝偏移。记录穿孔次数，按计划更换易损件，而不是等到切割明显失效时才换。

多数板材零件不需要从实心毛坯铣出轮廓。等离子切割台能快速将 4,000 × 400 × 150 mm 的板材幅面切成近净成形轮廓，加工中心随后只处理需要公差的特征：内孔、槽、螺纹孔、端面和基准。

这种分工改变了成本和交期。热切割去除大部分材料，几乎不产生刀具磨损。铣削随后加工已接近成形的零件，因此加工节拍下降，±0.005 mm 的公差用在真正需要的几何特征上。

这也有局限。如果零件是薄壁壳体，热影响区会使壁面变形，等离子就不是合适的第一道工序。如果零件是公差宽松、无密封面的支架，等离子可能只需这一道工序。

在我们东莞和新加坡的工厂，当几何形状需要时，等离子切割毛坯会送入五轴和车铣复合单元。这一决定在套料之前就根据图纸做出。