[发明专利]极坐标多项式微分差补铣切曲线控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种大规格、高钢级、厚壁、圆形方矩形焊管生产线的在线切断方法，特别是一种极坐标多项式微分差补铣切曲线控制方法。 

背景技术

在生产石油管道、天然气、化工、城市水煤气管道；或者汽车、农机、火车车厢、船舶的制造，高速公路的护栏、轻工业用箱柜及集装箱家具等的直缝钢管、各种型钢管的生产线上，飞锯机是关键设备。它的作用是在线生产的自动化生产的管材进行定尺切断。 

目前，微机控制定尺飞锯机的锯切形式均为摆臂式、平推式或滚切式，对大规格管材，无法在线切断；在铣切的运动合成方式上还有直角坐标式，直角坐标式铣切是将两个锯片安装在十字交叉的双层滑台的主轴上，工作时，滑台带动锯头做差补运动，沿钢管的截面形状将其切断其机械结构比较大、设备刚性差，对刀具有一定的磨损、振颤等； 

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺点，提供一种仿形铣切的控制方法即极坐标多项式微分差补铣切曲线控制方法，从而解决大规格、高钢级、厚壁焊管生产线的切断问题 

本发明解决其技术问题，所采取的技术方案是：极坐标多项式微分差补铣切曲线控制方法，其特征在于：采用极坐标式差补铣切，是将两个锯片安装在一个旋转圆盘的两个对角线的主轴上，工作时，转盘和两进给主轴做曲线差补运行，并沿被切件的截面形状轨迹将管切断，实现位置的多项式微分插补及速 度的极坐标矢量差补，旋转轴与进给轴很好的拟合出各种曲线，由一个回转伺服轴控制锯片的进给角度，两个进给伺服轴径向运动控制锯片的进深，三轴同时动作差补出圆形、方矩形等； 

采用数控系统，将相关的参数通过HMI输入到数控系统CPU内部，再将计算后的位置、速度传入定位系统中，由定位模块设定进给伺服器，转盘伺服铣切曲线，传给伺服放大器，再由伺服放大器传给伺服电机，进行编码器位置反馈，模拟出刀片的进给曲线，按照钢管的长度规格拟和出钢管的外形，转盘旋转角度切断钢管； 

根据极坐标公式，每对应一个变量θ就计算出对应的进给值ρ，回转伺服和进给伺服就可以插补出一条直线。 

一个回转伺服轴控制锯片的进给角度，两个进给伺服轴径向运动控制锯片的进深，三轴同时动作差补出圆形、方矩形。 

1)直线插补算法公式如下： 

ρ₀＝X0/cos θ₀

ρ＝X0/cosθ； 

ρ₀＝Y0/cos(90°-θ₀) 

＝Y0/sin θ₀； 

ρ′＝Y0/cos(90°-θ) 

＝Y0/sinθ； 

其中： 

ρ₀------------------已知的极径 

θ₀＝arctan(Y0/X0)------------------初始切削角度 

θ＝θ₀-Δθ------------------旋转变量切削角度 

X0------------------矩形管的宽度的一半 

Y0------------------矩形管的高度的一半 

这样每对应一个变量θ就计算出对应的进给值ρ，回转伺服和进给伺服就可以插补出一条直线。 

2)极坐标内半径为r的圆弧，插补公式如下： 

ρ²-2ρρ₀cos(θ-θ₀)＝r²-ρ₀²

ρ＝ρ₀cos(θ-θ₀)+[r²-ρ₀²sin²(θ-θ₀)]^1/2

其中： 

ρ₀------------------圆心的极径 

θ₀＝------------------圆心的极角 

θ------------------旋转变量切削角度 

ρ------------------圆上任意一点的极径 

这样每对应一个变量θ就计算出对应的进给值ρ，回转伺服和进给伺服就可以插补出圆弧曲线。