切割工艺基础

什么是 CNC 等离子切割？

什么是 CNC 等离子切割？这是一种热切割工艺：受约束的电弧熔化导电板材，同时 CNC 工作台带动割炬沿编程路径移动。本页介绍电弧物理、决定切口质量的燃气与高度设置，以及哪些零件类型用铣削比用切割更合适。

低碳钢 0.5–50 mm不锈钢和铝割缝 1.5–4 mm干式、带排烟控制的工作台

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电弧

等离子割炬先在电极与喷嘴之间引燃引导弧。当割炬靠近工件到足够距离时，电弧转移到板材上，喷嘴将其压缩成狭窄的弧柱。压缩气体吹过弧柱被电离，温度达到约 15,000–30,000 °C。金属并不是通常意义上的燃烧，而是熔化，气流把熔融材料从割缝中吹出。

CNC 部分负责运动。控制器读取 CAM 套料文件生成的 G 代码，驱动 X、Y 轴，通常还有 Z 轴，把割炬间距控制在很窄的范围内。间距变化 1 mm 就会明显改变割缝宽度和斜度，所以在约 6 mm 以上的板材上，Z 轴的弧压反馈不是可选项。

切割方向是第二个变量。等离子弧离开喷嘴时会旋转，因此割缝一侧比另一侧更垂直。CAM 软件为每条轮廓指定切割方向：在多数低碳钢装夹中，孔走顺时针，外轮廓走逆时针。方向搞错，12 mm 的孔切出来就会带锥度。

易损件决定实际极限。电极和喷嘴磨损会加宽割缝、增加挂渣，最终导致硬性失弧。在生产工作台上，记录穿孔次数并按计划更换易损件，比等切坏了再处理更划算。

燃气与参数

燃气有两个作用：保护熔池和驱动排渣。低碳钢在约 12 mm 以下通常用压缩空气，因为便宜且切得快。氧气能得到更锐利的上边缘、在较厚低碳钢上挂渣更少，但单件成本更高，切面氧化也更严重。

不锈钢和铝的表现不同。空气切割会在不锈钢上留下氧化层，焊前必须磨掉，所以加工不锈钢的车间通常改用氮气，有时加氮气或水保护。铝用空气或氮气都切得不错，边缘粗糙但清理容易。

电流与厚度大致呈线性关系。45 A 可切 6–10 mm 低碳钢，105 A 覆盖约 20–25 mm，200 A 及以上才能实际切 40–50 mm 板材。切割速度不是自由变量：太慢会过热上边缘并在底部堆渣，太快会留下明显斜度和毛糙的拖线。

厚板穿孔是另一个问题。在 25 mm 钢上穿孔可能炸出直径 10 mm 的坑，所以 CAM 尽量把穿孔点放在零件轮廓之外，或从废料侧斜降进入。孔径小于约 1.5 倍板厚的孔，通常钻孔比切割更好。

配合与极限

等离子切割适合之后要焊接或螺栓连接的板材和薄板。支架、加强筋、底板、底盘纵梁、法兰、风管和垫片都能快速从等离子工作台下来，切面焊工可以直接使用。一张 1,500 × 3,000 mm 的套料板排三十个零件，引弧点设好后几分钟就能切完。

局限在尺寸精度。调好的等离子切割在薄板上大约能保持 ±0.5 mm，厚度增加后更差；割缝每侧有零点几毫米的锥度，孔切出来略呈锥形。如果图纸要求 ±0.05 mm，或孔要装定位销，等离子就不合适，零件应上铣床。

热影响是另一条边界。等离子会留下零点几毫米深的热影响区，切口边缘还有重铸层。低碳钢上这通常无所谓；淬硬件或高应力件上可能有影响；某些航空航天合金在服役前必须把边缘加工掉。

薄板则相反。约 1 mm 以下，热输入使薄板变形快于工作台移动，激光或水刀能得到更平整的零件和更窄的割缝。等离子大致从 3 mm 往上才经济。

切口后处理

好的等离子切口上边缘垂直，下三分之一略有斜度，底部有轻微颗粒状拖线。这属正常，多数焊接组件不需要处理。需要去除的是硬挂渣，即粘在底边、用敲渣锤一敲就掉的渣块。

挂渣来自热量过大、行走速度太慢或间距偏高。小步提高速度、每切一遍检查底边，是最快的调参方法。不锈钢上的挂渣往往说明气体配比不对，而不是速度问题。

二次加工增加时间但成本不高。用角磨机或宽带砂光机快速走一遍，可去除焊前坡口上的挂渣和重铸层。要喷漆的支架常做滚光或喷砂，零件外露时也能盖住拖线。

如果零件需要功能表面、平面或内孔，应规划工序顺序：先用等离子切割粗轮廓，再用铣床加工关键特征。先切轮廓后机加工可简化装夹，因为等离子切割边缘已接近净成形。同一车间具备两种工艺可避免二次物流问题。

工艺选择

公差和边缘数据为调校良好设备的典型值，非保证值。

工艺	典型厚度	边缘与公差	适用场景
CNC 等离子切割	3–50 mm 板材	±0.5 mm，割缝 1.5–4 mm	支架、底板、焊接坡口准备
激光切割	0.5–20 mm 板材	±0.1 mm，割缝小于 0.5 mm	薄板、紧轮廓
水刀	1–150 mm，任意金属	±0.1 mm，无热影响	热敏感材料、厚板
氧燃气切割	20–300 mm 钢材	±1.5 mm，宽割缝	仅限很厚的低碳钢
CNC 铣削	任意实心毛坯	±0.005 mm	内孔、平面、精密孔