[发明专利]带焊接坡口的主管孔切割过程等离子割枪高度的控制方法

权利要求书

1.一种带焊接坡口的主管孔切割过程中等离子割枪高度的控制方法，其特征是，它的步骤为：

第一步：对等离子割枪进行抽象并建立割枪与工件的几何模型，确定相关的输入参数，包括等离子割枪的半径、割枪喷嘴的上下底半径及圆台锥角、等离子束的半径；

第二步：建立焊接坡口的几何模型，确定焊接坡口的参数和切割参数；

第三步：确定规划后的等离子割枪高度；

第四步：将规划后的等离子割枪高度整合到轨迹规划中去，进而生成切割控制程序；控制系统按照该切割程序对主管孔进行切割；

所述第一步中，给定期望的割枪高度d₀，设定割枪与主管的最小间距g₀，g₀＜d₀，主管的外壁半径为R_o，内壁半径为R_i，钝边的高度为h，将等离子割枪等效为圆柱体，半径为R_g，割枪末端的喷嘴等效为圆台，下底面半径与圆柱体的半径相同，上底面半径为r_g，圆台锥角为Ψ，等离子束的半径为m；

所述第三步中，在坡口切割时，规划后的割枪高度为：

其中σ＝arcsin(sin(φ-γ))；

φ是支管在一点的切平面与主管在该点的切平面的二面角，γ为切割参数中的坡口角。

2.如权利要求1所述的带焊接坡口的主管孔切割过程中等离子割枪高度的控制方法，其特征是，所述的焊接坡口参数包括坡口角和管壁间隙；所述的切割参数包括在相贯线切割过程中相贯线上一点的二面角。

3.如权利要求1所述的带焊接坡口的主管孔切割过程中等离子割枪高度的控制方法，其特征是，在坡口切割时，规划后的割枪高度具体的确定方法如下：

坡口切割的情况下，记规划后的割枪高度为D，等离子割枪与主管之间的实际间距为g，割枪的中心线与工件切面之间的夹角定义为割枪角σ，割枪角的计算公式为：σ＝arcsin(sin(φ-γ))，其中，φ是支管在一点的切平面与主管在该点的切平面的二面角，γ为切割参数中的坡口角，二者均为已知参数；

当割枪角σ比较大时，即d₀sinσ＞g₀成立，规划后的割枪高度D与期望的割枪高度相同，实际间距g大于割枪与主管的最小间距，不会发生碰撞；

当割枪角在切割过程中逐渐减小时，会到达一临界点σ₀，此时，D＝d₀,g＝g₀成立，即割枪与工件的距离刚好等于最小间距g₀，恰好不会发生碰撞，通过示意图所示的方法，可计算得出临界点：

随着割枪角的继续减小，为了使割枪与工件的距离保持最小间距不变，只能增加实际割枪高度D，可计算割枪的实际高度为

综上所述，在坡口切割时，规划后的割枪高度为：