出部或过剩材料，其将在切割过程结束时被去除。在一些示例性实施例中，引入线给进速率是与孔洞几何形状给进速率相同的速度(用来切出该孔洞的速度)。通过在引入线与孔洞几何形状之间保持给进速度相同，由于速度过渡可能造成的缺陷被最小化。然而在其他实施例中，引入路径301的给进速率不同于孔洞几何形状302的给进速率。也就是，在一些实施例中，引入路径的给进速率慢于孔洞几何形状的给进速率、而在其他实施例中可以更快。例如，在许多高安培数的应用中(150安培或更高)，有利的是使引入线速率高于孔洞几何形状的给进速率。当然，这也可以由所使用的材料及其厚度决定。本发明的示例性实施例可以利用和优化在引入线速率与几何形状切割速率之间的差异(若有的话)以便消除工件中的气刨。也就是，在一些实施例中，有利的是使引入线速率快于几何形状切割速率，以确保焊炬不对几何形状的壁产生在焊炬前进太慢的情况下可能发生的气刨。进一步，在本发明的示例性实施例中，在导入线切口 301中焊炬103被设定在和有待用于孔洞几何形状路径302的相同的高度处。
[0033]图3B描绘了可以使用的引入路径30Γ/301”的另一个示例性实施例。在这个实施例中，利用了直线-弧线引入路径，其中引入线包括直线路径301’和弧线路径301”，其中弧线路径301”在点P2处过渡到孔洞几何形状302。在一些实施例中，例如当孔洞直径相对于工件厚度较大时，可以使用直线-弧线路径，其中该引入线的第一部分是直线301’并且第二部分是从该直线到几何形状点P2的弧线路径301”。这样的实施例可以给在引入期间电弧在孔洞几何形状的周缘附近的气刨提供较少时间，以确保恰当的孔洞形成。这是因为，弧线线段301”的半径小于从穿透点Pl到引入点P2使用全弧线的情况，因此使得进入过渡点P2时更陡。例如，当对于高厚度材料使用更高安培数、且具有更大直径的孔洞时，这样的实施例可能是有利的。在这样的实施例中，直线线段301’的长度是在孔洞300的半径的长度的35%到65%的范围内。再次，引入路径的弧线线段301”可以在直线部分301’与孔洞几何形状点P2之间具有恒定或变化的半径。
[0034]图3C描绘了可以使用的引入路径301的另一个示例性实施例。在实践中，图3C描绘了可以用于不锈钢材料的引入路径301。确切地，图3C描绘了螺旋引入路径301，它具有比弧线或弧线-直线引入路径更长的长度。已经发现，当在不锈钢工件中、特别是具有至少1/4英寸的厚度的不锈钢工件中切出孔洞时，该孔洞失圆的可能性高，并且在后方留下未切除的材料标记或突出部。这通常需要二次加工，例如钻削或磨削。在本发明的实施例中，引入路径被延长而形成螺旋路径301，该螺旋路径提供了到工件中的进一步热量输入，这在完成时得到了更好的孔洞几何形状。也就是，螺旋引入线301在切割道次中切出了孔洞几何形状之前有利地略过孔洞几何形状302并将其预热。这种预热允许孔洞几何形状切割道次更顺畅且更可预测地进行，这产生了更圆的孔洞并且减小了在后方留下过剩材料的可能性。螺旋引入线的量取决于孔洞直径D、材料厚度和电流。在本发明的示例性实施例中，螺旋引入线301跨过了在240至720度范围内的弧线路径。(图3C中所示的实施例示出了跨过630度的引入线301)。在一些示例性实施例中，螺旋引入线301跨过了至少360度的弧线。通过以此方式延长引入线，工件可以在孔洞几何形状附近被预热，并且可以切出圆的孔洞而不需要二次加工。对于具有至少1/4英寸厚度的不锈钢工件而言、并且在切出具有2:1或更大直径与厚度比的孔洞时尤其如此。
[0035]要注意的是，在上述每种引入线讨论中，引入路径301在点P2处过渡到孔洞几何形状302，使得引入路径在点P2处是与孔洞几何形状路径302大致相切的。通过大致相切，从引入线301到孔洞几何形状302的过渡是平滑的。进一步，如上所述，在一些示例性实施例中，引入路径的速度和几何形状被选择成使得在点P2处存在小部分的过剩材料，如图3D所示。如这个图中所示，引入路径301并非准确地在引入点P2处与周缘302相交、而是在靠近该引入点处相交。这在从引入点P2径向向内且在下游(在行进方向上)留下了一些过剩材料，如图所示。该过剩材料的存在允许防止在引出期间的气刨/切割操作的过烧(下文更多地讨论)。也就是，该过剩材料的存在在一些应用中有助于防止电弧在完成了周缘几何形状时对工件产生气刨并且进入切割的导出或过烧阶段。
[0036]在引入线切割操作(301)之后，切割操作前进到孔洞几何形状切割302(参见图3A至3C)。在孔洞几何形状切割302过程中，CNC 115控制切割高度、切割速度、电流、屏蔽气体压力、以及切缝值，以便实现所希望的切割尺寸。基于输入的数据，CNC 115设定焊炬103的恰当切割高度，该高度典型地在切割过程期间保持恒定。进一步，CNC 115针对孔洞几何形状基于用户输入数据确定并设定切割速度。例如，CNC 115考虑了孔洞直径D、材料类型、材料厚度以及用于等离子的切割电流。要注意的是，如果切割速度太高则孔洞可能具有不希望的锥度，而如果切割速度太慢则工件上的切割面和孔洞的底边缘可能扭曲。此外，CNC115在孔洞几何形状切割302过程中调节并控制屏蔽气体压力以便确保顺畅且准确的切割。从引入线切割301到孔洞几何形状切割302的屏蔽气体压力的调节/改变被用来辅助控制切割的锥度/斜角。使屏蔽气体压力下降典型地对切口边缘产生正的斜角。因此，本发明的实施例在孔洞几何形状切割302过程中使用减小的屏蔽气体压力来补偿在切出孔洞时可能出现的常见斜角形成，因此提供了孔洞的改进切割。在一些示例性实施例中，在孔洞几何形状切割302中使用的屏蔽气体压力与引入线切割301中使用的相同，而在其他示例性实施例，屏蔽气体压力下降，使得它小于引入线301期间的屏蔽气体压力。除了以上内容之外，CNC115也控制和设定切割操作的切缝值以确保获得正确的孔洞大小。
[0037]图4描绘了可以用于本发明的实施例的引出切割的示例性实施例。许多已知的系统在焊炬103到达点P2之时或之前使切割电弧熄灭。然而，这个过程可能在孔洞中留下突出部，从而需要二次加工。本发明的实施例通过利用如本文描述的引出部分401消除了对二次处理的需要。引出部分401遵循与对应的孔洞几何形状部分相同的路径，使得各个部分的路径重叠，如图4所示。
[0038]确切地，本发明的实施例利用了过烧距离来确定电弧关掉定时值，该值用来指示电源111在引出点P3完成之前的某个时刻关掉等离子电流，并且用来确定该引出部分完成之处的点P3。这种确定允许电弧在焊炬经过点P2并引出至点P3时仍是开启的。也就是，本发明的实施例使用了过烧来确保在孔洞切割操作完成时的顺畅过渡。这在下文结合图4来进一步解释。
[0039]对于每个切割操作而言，CNC115针对不同切割操作包括过烧距离，过烧距离是从孔洞几何形状引入点P2到过烧点Po的距离，其中在过烧距离中，等离子电弧被维持为等于或接近其在孔洞几何形状切割中使用的切割强度。在一些示例性实施例中，切割电流被电源111维持为等于或接近用于孔洞几何形状切割的切割电流水平。在一些示例性实施例中，电流保持在相同水平。然而在其他示例性实施例，在过烧距离中切割电流被电源111维持在该切割电流的20 %的范围内。例如，如果主切割电流为100安培，则电源111可以在过烧距离中将此电流减小到80安培。过烧距离被CNC 115用来确定电源111的电弧关掉定时信号，使得电源111可以被指示来将切割电流关掉而使得电弧在焊炬到达点P3时的时刻或之前完全熄灭。过烧距离和电弧关掉定时信号被CNC 115用来确保当焊炬103经过引入点P2时电弧仍存在，以便完成孔洞几何形状。然而要注意的是，在一些示例性实施例中CNC 115可以使用过烧距离和电弧关掉定时信号来控制切割电流，使得切割电流在焊炬103到达引入点P2之前被电源111减小或关掉，但是由于固有的电弧停止的滞后时间，当焊炬经过引入点P2而行进到引出点P3时电弧可能仍存在。这将在以下进行更详细的说明。
[0040]在本发明的示例性实施例中，每个切割操作的过烧距离是基于多个不同的参数来设定的，包括孔洞直径D、给进速率、材料厚度、材料类型和电弧安培数的任意组合。在本发明的示例性实施例中，CNC 115存储了针对不同切割操作和参数的多个不同的预设过烧距离，使得当用户输入不同的工艺信息时，就确定了过烧距离。这样的数据可以包括孔洞直径D、材料厚度、材料类型和切割等离子电流。例如，在用户输入了针对一个切割操作的输入参数之后，CNC 115确定针对该孔洞切割操作将要利用的过烧距离。这种确定可以通过利用存储在CNC 115中的查找表、算法、或其他类似方法来进行。例如，在一些示例性实施例中，要切出的孔洞的直径D越大，将要利用的过烧距离就越长。在本发明的示例性实施例中，过烧距离是在0.01至0.3英寸的范围内。在其他示例性实施例中，过烧距离可以是在0.02至0.1英寸的范围内。典型地，工件越厚且孔洞越大，过烧距离就越长。
[0041]一旦确定了过烧距离，CNC 115就确定过烧时间。过烧时间是通过过烧距离除以孔洞几何形状给进速率(ipm)/60来确定的。即:
过烧时间=(过烧距离/(孔洞几何形状给进速率/60))
[0042]CNC 115接着使用过烧时间来确定电弧关掉定时值。电弧关掉定时值被用来确定引出部分401的终点P3，此时切割过程完成并且焊炬103的移动可以结束。在本发明的示例性实施例中，CNC 115利用所确定的过烧时间以及其他参数来确定终点P3 ο例如，本发明的实施例还可以将电弧滞后时间和/或电弧停止时间考虑在内