[发明专利]三轴随动在线切割数控铣床及其三轴随动控制方法

说明书

技术领域

本发明应用于冶金行业焊管定尺在线切割数控铣床，属于伺服控制的技术领域，尤其涉及一种三轴随动在线切割数控铣床及其三轴随动控制方法。

背景技术

数控机床已经成为衡量一个国家制造业水平的重要标志之一，在我国由制造业大国向制造业强国的发展过程中，数控机床起着举足轻重的作用。随着生产技术的发展，用户对产品的性能、精度要求越来越高，对生产的效率要求也越来越高、这就要求数控机床向着高速化、高精度化方向发展。现有的焊管在线切断数控铣床，只有两根轴，一根移动小车驱动轴，一根锯片旋转轴，没有进给推进轴，推进直接由缸带动，而且移动小车驱动轴是简单的变频器加同步板的方式，锯片旋转轴一般都用直起的方式，逻辑及程序控制由PLC（可编程逻辑控制器）来实现，导致现有的在线切割铣床，具有以下缺点： 

1、生产效率低、生产噪音大；

2、精度不高，在线定长误差大；

3、焊管切口有毛刺、且切口宜变形。

发明内容

本发明提供的一种三轴随动在线切割数控铣床及其三轴随动控制方法，采用了三轴随动控制方案，解决了现有在线切割数控铣床的缺点，并满足精密焊管的生产要求。

为了达到上述目的，本发明提供一种三轴随动在线切割数控铣床，其具有三轴结构，该三轴结构包含小车驱动轴、进给推进轴和锯片旋转轴；

所述的小车驱动轴带动小车在传送带上运动，所述的进给推进轴设置在小车上，该进给推进轴带动锯片旋转轴运动。

一种用于三轴随动在线切割数控铣床的三轴随动控制方法，该控制方法基于三轴随动控制装置来实现，该三轴随动控制方法包含以下步骤：

步骤1、三轴随动控制装置启动，进行自检，若自检通过，则进行步骤2，若自检不通过，则进行步骤7；

步骤2、利用输入输出模块设置系统参数，令三轴随动控制装置进入准备状态，运动控制单元控制伺服驱动单元启动锯片旋转轴，并判断锯片旋转轴是否已经按照运动控制单元设定的线速度旋转，若是，进行步骤3，若否，则继续等待，直到锯片旋转轴已经按照运动控制单元设定的线速度旋转；

步骤3、铣床进入自动状态，判断主机生产线是否启动，若是，则进行步骤4；

步骤4、测长编码器启动，测量焊管的长度和线速度，发送给运动控制单元，若测长编码器工作正常，运动控制单元收到了测长编码器的数据，则进行步骤5，若否，则进行步骤8；

步骤5、当测长编码器累计长度快达到设定管长时，运动控制单元发出信号，小车驱动轴快速启动，带动小车运动，并使得当小车的运动速度和焊管的运动速度保持同步时，刚好测长编码器的累计管长为所设定的管长；

判断是否完成了上述操作，若是，进行步骤6，若否，进行步骤9；

步骤6、运动控制单元发出信号，进给推进轴快速启动，按照运动控制单元设定的推进曲线，对焊管进行切割，切割完成后，进给推进轴快速反转，并返回原点；

判断是否完成了上述操作，若是，进行步骤11，若否，进行步骤10；

步骤7、进行故障检测，并排除故障，进行步骤2；

步骤8、生产线停止，检查原因，排除故障，进行步骤3；

步骤9、判断是否存在故障，若是，则进行步骤8，若否，则进行步骤5；

步骤10、判断是否存在故障，若是，则进行步骤8，若否，则进行步骤6；

步骤11、小车驱动轴分离同步，快速停止并反转、高速返回至小车原点位置，等待下一个切割周期的到来。

所述的步骤2中，设置的系统参数有焊管的长度、材质、焊管外径、壁厚、锯片类型、锯片直径、锯片厚度、锯片齿数、最大齿负荷。

所述的步骤2中，

锯片旋转轴的线速度计算公式为 :                                                ；

其中，V为线速度，=3.14，D为锯片直径，为锯片旋转轴电机转速。

所述的步骤3中，

进给推进轴的推进速度的计算公式为： ；

其中，为推进速度，为锯片电机速度，Z为锯片的齿数，C为每齿进刀量，为进给推进轴的位置系数。

根据推进轴的位置不同，该位置系数是不一样的，位置系数的取值范围为0.0~1。

本发明运行稳定，可靠性高，响应快，精度高，切口无毛刺、无变形、噪音小，方便维护。

附图说明

图1和图2是本发明提供的三轴随动在线切割数控铣床的三轴结构示意图；

图3是三轴随动控制装置的电路结构示意图；