[发明专利]铣削进给速度曲线的控制装置及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电气自动化的控制装置及其控制方法，特别涉及一种对精密钢管在线切割的铣削进给速度曲线的控制装置及其控制方法。

背景技术

在汽车、飞机、轮船、航天及军工等行业中，对钢管的长度精度、端面的平整度，及有无毛刺等都有很高的要求，因此一般需使用精密钢管。然而，我国目前以摩擦锯生产管材居多，其具有在线切割功能，但是其精度、速度、及切割管材端面都不能满足所述精密钢管的高要求。

所述摩擦锯的推进是由阀带动缸来实现的；无论管材外径的大小、壁厚、材质，也不管锯片的齿数、齿距、旋转速度，摩擦锯的进给速度都是一样的。这样的控制方法简单，但会产生几个问题：1）切割管材端面粗糙、并有毛刺；2）切割时会产生很大的火花，切割端面会产生高温，而导致氧化或者管口变型；3）锯片磨损率及损坏率高，增加了生产成本、并降低了生产效率；4）切割时产生巨大的噪音，造成环境污染。

发明内容

本发明的目的是提供一种铣削进给速度曲线的控制装置及其控制方法，通过适应性强、运行稳定可靠的控制装置，以伺服电机加丝杆的方式替代传统阀加缸的方式，根据切入钢管的位置以及切割周期来控制锯片的铣削进给速度，实现对精密钢管高速度、高精度的在线切割。

为了达到上述目的，本发明的技术方案之一是提供一种铣削进给速度曲线的控制装置，其包含：

运动控制单元，其根据相关工艺参数，计算得出铣削钢管时满足锯齿接触弧长、切割周期的进给速度曲线；

伺服驱动单元，在与其连接的所述运动控制单元控制下，将直流电逆变成三相交流电，来驱动进给推进轴的伺服电机；

根据所述进给速度曲线的控制，所述进给推进轴带动旋转的锯片变速推进，对钢管进行切割。

所述控制装置还包含与运动控制单元连接的触摸屏；

经由所述触摸屏输入的工艺参数，包含钢管的长度、材质、钢管外径、壁厚、锯片类型、锯片直径、锯片厚度、锯片齿数、最大齿负荷；

该些工艺参数被发送至所述运动控制单元，来进行所述锯齿接触弧长、切割周期及进给速度曲线的计算，并形成对同一规格的钢管切割都适用的锯片推进控制的配方；

所述触摸屏支持对所述配方的保存和再调用；还能够输出显示相关工艺参数及配方、故障信息的报警提示及解决办法。

所述控制装置还包含与运动控制单元连接的整流回馈电源单元，其将三相交流电整流成直流电，为连接在运动控制单元上的若干伺服驱动单元供电，并能将制动能量直接反馈到电网。

所述控制装置还包含与运动控制单元连接的远程I/O模块；所述运动控制单元通过该远程I/O模块，对执行元器件进行控制，并对传感元器件进行信号检测。

本发明的另一技术方案是提供一种铣削进给速度曲线的控制方法，计算满足锯齿接触弧长、切割周期的进给速度曲线，并由此控制进给推进轴带动旋转锯片变速推进，对钢管进行切割；

所述控制方法中，对应每一个切割周期，包含以下步骤：

步骤1、当需要铣削的钢管的运动速度，与铣床上带旋转锯片的运动小车的运动速度同步时，控制进给推进轴从原点开始，带动锯片朝钢管方向以第一速度快速推进；

步骤2、当推进的锯片接近钢管壁时，使进给推进轴的速度降至第二速度；锯片以该第二速度慢速切入钢管壁；

步骤3、当锯片切穿钢管壁并切入到钢管空心段时，使进给推进轴的速度提升至第三速度，锯片以该第三速度快速切割钢管空心段；

步骤4、当锯片切完钢管的空心段，并切入到钢管的另一侧管壁时，使进给推进轴的速度降至第四速度，锯片以该第四速度慢速切入管壁直至将钢管切断；

步骤5、锯切完成后，控制进给推进轴反转并快速返回至原点，等待下一个切割周期的到来。

所述控制方法中，铣削钢管两侧管壁的第二速度与第四速度相同，且均小于切割钢管空心段时的第三速度。

所述锯齿接触弧长是指锯齿接触钢管的累积长度；对于每根空心的钢管来说，当锯齿接触到钢管壁时，其接触长度是最大的；而在钢管空心段，其接触长度是最小的；对于不同钢管，根据管径、壁厚不同，所述锯齿接触弧长是不同的。

所述切割周期是指所述进给推进轴从原点推进，带动旋转的锯片将一根钢管切断，直到所述进给推进轴快速返回原点的时间。

与现有技术相比，本发明所述铣削进给速度曲线的控制装置及其控制方法，其优点如下：本发明所述控制装置中，由运动控制单元计算得到符合锯齿接触弧长、切割周期等进给要求的铣削进给速度曲线，并以此控制由进给推进轴带动的旋转锯片推进，对钢管进行切割。