[发明专利]切割机下的压力容器封头开孔的控制系统及方法

权利要求书

1.一种切割机下的压力容器封头开孔的控制系统，其特征在于包括带有数控控制系统的五轴联动数控等离子切割机，所述的五轴联动数控等离子切割机的数控控制系统中包括有处理器、用于压力容器封头开孔的前台模块和用于压力容器筒体开孔的前台模块，所述的五轴联动数控等离子切割机的数控控制系统通过通信接口同上位机相连接，所述的上位机中包括有用于压力容器封头开孔的后台模块、用于压力容器筒体开孔的后台模块和用于压力容器封头开孔的切割刀具的速度值索引表。

2.根据权利要求1所述的切割机下的压力容器封头开孔的控制系统，其特征在于所述的用于压力容器封头开孔的切割刀具的速度值索引表包括切割厚度条目和同切割厚度相对应的切割速度条目，所述的切割厚度条目包含有切割厚度值，所述同切割厚度相对应的切割速度条目包含有对应于切割厚度值的切割速度值。

3.根据权利要求2所述的切割机下的压力容器封头开孔的控制系统的方法，其特征在于，步骤如下：

步骤1：所述的上位机中用于压力容器封头开孔的后台模块操纵绘图工具把压力容器封头的外轮廓线按照1:1的比例绘制出来，当压力容器封头需要开孔的坡口类型为V型时，启动上位机的用于压力容器封头开孔的后台模块，然后用于压力容器封头开孔的后台模块提供一个能够录入该将要开设的带有V型坡口的开孔的孔径、该将要开设的带有V型坡口的开孔的坡口角度、该将要开设的带有V型坡口的开孔的中心位置在压力容器封头的极坐标上的极径以及该将要开设的带有V型坡口的开孔的中心位置在压力容器封头的极坐标上的极角的区域；

步骤2：然后根据需要录入该将要开设的带有V型坡口的开孔的坡口内孔的孔径、该将要开设的带有V型坡口的开孔的坡口角度、该将要开设的带有V型坡口的开孔的中心位置在压力容器封头的极坐标上的极径以及该将要开设的带有V型坡口的开孔的中心位置在压力容器封头的极坐标上的极角；

步骤3：根据该将要开设的带有V型坡口的开孔的中心位置在压力容器封头的极坐标上的极径以及该将要开设的带有V型坡口的开孔的中心位置在压力容器封头的极坐标上的极角，启动上位机的用于压力容器封头开孔的后台模块首先确定该将要开设的带有V型坡口的开孔的中心位置坐标，然后根据公式(1)和公式(2)就得到所述的V型坡口的内径圆的360个坐标点各自的横坐标x和纵坐标y，该360个坐标点按照相邻两个点间隔一度的角度的方式来截取，其中a为带有V型坡口的开孔的中心位置同V型坡口的内径圆的坐标点的连线的夹角，R为该将要开设的带有V型坡口的开孔的坡口内孔的半径：

x＝cosa*R   (1)

y＝sina*R   (2)

接着用于压力容器封头开孔的后台模块导入压力容器封头的外轮廓线，并且把压力容器封头的厚度也录入，把该压力容器封头的厚度作为偏移量把压力容器封头的外轮廓线进行向内偏移形成压力容器封头的内轮廓线，并且根据360个坐标点相连形成V型坡口的内径圆轮廓；

步骤4：用于压力容器封头开孔的后台模块通过选取设定数量的内径圆轮廓上的点的坐标分别用逐点趋近法得到各自对应的V型坡口的外径圆轮廓的点坐标，将这些V型坡口的外径圆轮廓的点坐标连接起来形成了V型坡口的外径圆轮廓，选取设定数量的V型坡口的外径圆轮廓上的点，然后计算出同压力容器封头的极坐标原点之间的距离，然后结合压力容器封头的外轮廓线得到选取设定数量的外径圆轮廓上的点各自对应的竖直方向的高度值，再任意选取一个V型坡口的外径圆轮廓上的点和一个V型坡口的内径圆轮廓上的点，根据它们的坐标值计算出切割厚度值；

步骤5：用于压力容器封头开孔的后台模块根据切割厚度值在用于压力容器封头开孔的切割刀具的速度值索引表中找到其对应的切割速度值，然后将该切割速度值、V型坡口的内径圆的360个坐标点各自的横坐标x和纵坐标y、该将要开设的带有V型坡口的开孔的坡口角度以及步骤4中所得到的选取设定数量的外径圆轮廓上的点各自对应的竖直方向的高度值发送到五轴联动数控等离子切割机的数控控制系统中，启动用于压力容器筒体开孔的前台模块8根据所接收到的切割速度值、V型坡口的内径圆的360个坐标点各自的横坐标x和纵坐标y、该将要开设的带有V型坡口的开孔的坡口角度以及步骤4中所得到的选取设定数量的外径圆轮廓上的点各自对应的竖直方向的高度值操纵切割刀具在压力容器封头上进行切割形成带有V型坡口的开孔；

步骤6：当压力容器封头需要开孔的坡口类型为Y型时，启动上位机的用于压力容器封头开孔的后台模块，然后用于压力容器封头开孔的后台模块提供一个能够录入该将要开设的带有Y型坡口的上端开孔的孔径、该将要开设的带有Y型坡口的上端开孔的坡口角度、该将要开设的带有Y型坡口的上端开孔的中心位置在压力容器封头的极坐标上的极径、该将要开设的带有Y型坡口的上端开孔的中心位置在压力容器封头的极坐标上的极角的区域、该将要开设的带有Y型坡口的底端开孔的孔径、该将要开设的带有Y型坡口的底端开孔的坡口角度、该将要开设的带有Y型坡口的底端开孔的中心位置在压力容器封头的极坐标上的极径以及该将要开设的带有Y型坡口的底端开孔的中心位置在压力容器封头的极坐标上的极角的区域；

步骤7：然后根据需要录入该将要开设的带有Y型坡口的上端开孔的坡口内孔的孔径、该将要开设的带有Y型坡口的上端开孔的坡口角度、该将要开设的带有Y型坡口的上端开孔的中心位置在压力容器封头的极坐标上的极径、该将要开设的带有Y型坡口的上端开孔的中心位置在压力容器封头的极坐标上的极角、将要开设的带有Y型坡口的底端开孔的孔径、该将要开设的带有Y型坡口的底端开孔的坡口角度、该将要开设的带有Y型坡口的底端开孔的中心位置在压力容器封头的极坐标上的极径以及该将要开设的带有Y型坡口的底端开孔的中心位置在压力容器封头的极坐标上的极角的区域；

步骤8：根据该将要开设的带有Y型坡口的上端开孔的中心位置在压力容器封头的极坐标上的极径以及该将要开设的带有Y型坡口的上端开孔的中心位置在压力容器封头的极坐标上的极角，启动上位机的用于压力容器封头上端开孔的后台模块首先确定该将要开设的带有Y型坡口的上端开孔的中心位置坐标，然后根据公式(3)和公式(4)就得到所述的Y型坡口的V型部分的内径圆的360个坐标点各自的横坐标X和纵坐标Y，该360个坐标点按照相邻两个点间隔一度的角度的方式来截取，其中A为带有Y型坡口的上端开孔的中心位置同Y型坡口的V型部分的内径圆的坐标点的连线的夹角，R为该将要开设的带有Y型坡口的上端开孔的坡口内孔的半径：

X＝cosA*R   (3)

Y＝sinA*R   (4)

接着用于压力容器封头上端开孔的后台模块导入压力容器封头的外轮廓线，并且把Y型坡口的V型部分的厚度也录入，把该Y型坡口的V型部分的厚度作为偏移量把压力容器封头的外轮廓线进行向内偏移形成压力容器封头的中部轮廓线，并且根据360个坐标点相连形成Y型坡口的V型部分的内径圆轮廓；

步骤9：用于压力容器封头上端开孔的后台模块通过选取设定数量的V型部分的内径圆轮廓上的点的坐标分别用逐点趋近法得到各自对应的Y型坡口的V型部分的外径圆轮廓的点坐标，将这些Y型坡口的V型部分的外径圆轮廓的点坐标连接起来形成了Y型坡口的V型部分的外径圆轮廓，选取设定数量的Y型坡口的V型部分的外径圆轮廓上的点，然后计算出同压力容器封头的极坐标原点之间的距离，然后结合压力容器封头的外轮廓线得到选取设定数量的V型部分的外径圆轮廓上的点各自对应的竖直方向的高度值，再任意选取一个Y型坡口的V型部分的外径圆轮廓上的点和一个Y型坡口的V型部分的内径圆轮廓上的点，根据它们的坐标值计算出Y型坡口的V型部分的切割厚度值；

步骤10：根据该将要开设的带有Y型坡口的下端开孔的中心位置在压力容器封头的极坐标上的极径以及该将要开设的带有Y型坡口的下端开孔的中心位置在压力容器封头的极坐标上的极角，启动上位机的用于压力容器封头下端开孔的后台模块首先确定该将要开设的带有Y型坡口的下端开孔的中心位置坐标，然后根据公式(5)和公式(6)就得到所述的Y型坡口的V型部分的以下部分的内径圆的360个坐标点各自的横坐标O和纵坐标P，该360个坐标点按照相邻两个点间隔一度的角度的方式来截取，其中B为带有Y型坡口的下端开孔的中心位置同Y型坡口的V型部分的以下部分的内径圆的坐标点的连线的夹角，T为该将要开设的带有Y型坡口的下端开孔的坡口内孔的半径：

O＝cosB*T   (5)

P＝sinB*T   (6)

接着用于压力容器封头下端开孔的后台模块导入压力容器封头的内轮廓线，并且把Y型坡口的V型部分的以下部分的厚度也录入，把该Y型坡口的V型部分的以下部分的厚度作为偏移量把压力容器封头的内轮廓线进行向内偏移形成压力容器封头的内轮廓线，并且根据360个坐标点相连形成Y型坡口的V型部分的以下部分的内径圆轮廓；

步骤11：用于压力容器封头下端开孔的后台模块通过选取设定数量的V型部分的以下部分的内径圆轮廓上的点的坐标分别用逐点趋近法得到各自对应的Y型坡口的V型部分的以下部分的外径圆轮廓的点坐标，将这些Y型坡口的V型部分的以下部分的外径圆轮廓的点坐标连接起来形成了Y型坡口的V型部分的以下部分的外径圆轮廓，选取设定数量的Y型坡口的V型部分的以下部分的外径圆轮廓上的点，然后计算出同压力容器封头的极坐标原点之间的距离，然后结合压力容器封头的内轮廓线得到选取设定数量的V型部分的以下部分的外径圆轮廓上的点各自对应的竖直方向的高度值，再任意选取一个Y型坡口的V型部分的以下部分的外径圆轮廓上的点和一个Y型坡口的V型部分的以下部分的内径圆轮廓上的点，根据它们的坐标值计算出Y型坡口的V型部分的以下部分的切割厚度值；

步骤12：用于压力容器封头上端开孔的后台模块根据Y型坡口的V型部分的切割厚度值在用于压力容器封头上端开孔的切割刀具的速度值索引表7中找到其对应的切割速度值，然后将该切割速度值、Y型坡口的V型部分的内径圆的360个坐标点各自的横坐标X和纵坐标Y、该将要开设的带有Y型坡口的上端开孔的坡口角度以及步骤9中所得到的选取设定数量的V型部分的外径圆轮廓上的点各自对应的竖直方向的高度值发送到五轴联动数控等离子切割机的数控控制系统中，启动用于压力容器筒体上端开孔的前台模块根据所接收到的切割速度值、Y型坡口的V型部分的内径圆的360个坐标点各自的横坐标x和纵坐标y、该将要开设的带有Y型坡口的上端开孔的坡口角度以及步骤9中所得到的选取设定数量的V型部分的外径圆轮廓上的点各自对应的竖直方向的高度值操纵切割刀具在压力容器封头上进行切割形成带有Y型坡口的上端开孔；用于压力容器封头下端开孔的后台模块根据Y型坡口的V型部分的以下部分的切割厚度值在用于压力容器封头下端开孔的切割刀具的速度值索引表中找到其对应的切割速度值，然后将该切割速度值、Y型坡口的V型部分的以下部分的内径圆的360个坐标点各自的横坐标O和纵坐标P、该将要开设的带有Y型坡口的下端开孔的坡口角度以及步骤11中所得到的选取设定数量的V型部分的以下部分的外径圆轮廓上的点各自对应的竖直方向的高度值发送到五轴联动数控等离子切割机的数控控制系统中，启动用于压力容器筒体下端开孔的前台模块根据所接收到的切割速度值、Y型坡口的V型部分的以下部分的内径圆的360个坐标点各自的横坐标x和纵坐标y、该将要开设的带有Y型坡口的下端开孔的坡口角度以及步骤11中所得到的选取设定数量的V型部分的以下部分的外径圆轮廓上的点各自对应的竖直方向的高度值操纵切割刀具在压力容器封头上进行切割形成带有Y型坡口的下端开孔。