[發明專利]銑削進給速度曲線的控制裝置及其控制方法

無效

• 申請號: 201110214286.X
• 申請日: 2011-07-29
• 公開（公告）號: CN102320018A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: 周燕強
• 申請（專利權）人: 上海先德機械工程有限公司
• 主分類號: B23Q15/013
• 分類號: B23Q15/013
• 代理公司: 上海信好專利代理事務所(普通合伙) 31249
• 代理人: 張靜潔;周榮芳

技術領域

本發明涉及一種電氣自動化的控制裝置及其控制方法，特別涉及一種對精密鋼管在線切割的銑削進給速度曲線的控制裝置及其控制方法。

背景技術

在汽車、飛機、輪船、航天及軍工等行業中，對鋼管的長度精度、端面的平整度，及有無毛刺等都有很高的要求，因此一般需使用精密鋼管。然而，我國目前以摩擦鋸生產管材居多，其具有在線切割功能，但是其精度、速度、及切割管材端面都不能滿足所述精密鋼管的高要求。

所述摩擦鋸的推進是由閥帶動缸來實現的；無論管材外徑的大小、壁厚、材質，也不管鋸片的齒數、齒距、旋轉速度，摩擦鋸的進給速度都是一樣的。這樣的控制方法簡單，但會產生幾個問題：1）切割管材端面粗糙、并有毛刺；2）切割時會產生很大的火花，切割端面會產生高溫，而導致氧化或者管口變型；3）鋸片磨損率及損壞率高，增加了生產成本、并降低了生產效率；4）切割時產生巨大的噪音，造成環境污染。

發明內容

本發明的目的是提供一種銑削進給速度曲線的控制裝置及其控制方法，通過適應性強、運行穩定可靠的控制裝置，以伺服電機加絲桿的方式替代傳統閥加缸的方式，根據切入鋼管的位置以及切割周期來控制鋸片的銑削進給速度，實現對精密鋼管高速度、高精度的在線切割。

為了達到上述目的，本發明的技術方案之一是提供一種銑削進給速度曲線的控制裝置，其包含：

運動控制單元，其根據相關工藝參數，計算得出銑削鋼管時滿足鋸齒接觸弧長、切割周期的進給速度曲線；

伺服驅動單元，在與其連接的所述運動控制單元控制下，將直流電逆變成三相交流電，來驅動進給推進軸的伺服電機；

根據所述進給速度曲線的控制，所述進給推進軸帶動旋轉的鋸片變速推進，對鋼管進行切割。

所述控制裝置還包含與運動控制單元連接的觸摸屏；

經由所述觸摸屏輸入的工藝參數，包含鋼管的長度、材質、鋼管外徑、壁厚、鋸片類型、鋸片直徑、鋸片厚度、鋸片齒數、最大齒負荷；

該些工藝參數被發送至所述運動控制單元，來進行所述鋸齒接觸弧長、切割周期及進給速度曲線的計算，并形成對同一規格的鋼管切割都適用的鋸片推進控制的配方；

所述觸摸屏支持對所述配方的保存和再調用；還能夠輸出顯示相關工藝參數及配方、故障信息的報警提示及解決辦法。

所述控制裝置還包含與運動控制單元連接的整流回饋電源單元，其將三相交流電整流成直流電，為連接在運動控制單元上的若干伺服驅動單元供電，并能將制動能量直接反饋到電網。

所述控制裝置還包含與運動控制單元連接的遠程I/O模塊；所述運動控制單元通過該遠程I/O模塊，對執行元器件進行控制，并對傳感元器件進行信號檢測。

本發明的另一技術方案是提供一種銑削進給速度曲線的控制方法，計算滿足鋸齒接觸弧長、切割周期的進給速度曲線，并由此控制進給推進軸帶動旋轉鋸片變速推進，對鋼管進行切割；

所述控制方法中，對應每一個切割周期，包含以下步驟：

步驟1、當需要銑削的鋼管的運動速度，與銑床上帶旋轉鋸片的運動小車的運動速度同步時，控制進給推進軸從原點開始，帶動鋸片朝鋼管方向以第一速度快速推進；

步驟2、當推進的鋸片接近鋼管壁時，使進給推進軸的速度降至第二速度；鋸片以該第二速度慢速切入鋼管壁；

步驟3、當鋸片切穿鋼管壁并切入到鋼管空心段時，使進給推進軸的速度提升至第三速度，鋸片以該第三速度快速切割鋼管空心段；

步驟4、當鋸片切完鋼管的空心段，并切入到鋼管的另一側管壁時，使進給推進軸的速度降至第四速度，鋸片以該第四速度慢速切入管壁直至將鋼管切斷；

步驟5、鋸切完成后，控制進給推進軸反轉并快速返回至原點，等待下一個切割周期的到來。

所述控制方法中，銑削鋼管兩側管壁的第二速度與第四速度相同，且均小于切割鋼管空心段時的第三速度。

所述鋸齒接觸弧長是指鋸齒接觸鋼管的累積長度；對于每根空心的鋼管來說，當鋸齒接觸到鋼管壁時，其接觸長度是最大的；而在鋼管空心段，其接觸長度是最小的；對于不同鋼管，根據管徑、壁厚不同，所述鋸齒接觸弧長是不同的。

所述切割周期是指所述進給推進軸從原點推進，帶動旋轉的鋸片將一根鋼管切斷，直到所述進給推進軸快速返回原點的時間。

與現有技術相比，本發明所述銑削進給速度曲線的控制裝置及其控制方法，其優點如下：本發明所述控制裝置中，由運動控制單元計算得到符合鋸齒接觸弧長、切割周期等進給要求的銑削進給速度曲線，并以此控制由進給推進軸帶動的旋轉鋸片推進，對鋼管進行切割。