数控管切割机床相贯线切割的研究

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机床数控系统的开发中。
关键 词 :相 贯 线 坐 标 计 算 ;坡 口 处 理 ;数 控 系 统 中图 分 类 号 :T 4 @8 文 献标 识码 :A
Do : . 9 9 . s . 0 9 0 . 0 1 4 E) 2 i ( . 1 0 i 3
求 解 相 贯 线坐 标 ,不 能 直 接 提 供 给数 控 切 割机 床
加 工 ,本 文建 立 了一 种 在 同 坐 标 系下 求 解 相 贯 线
坐 标 的 数 学模 型 ,并 应 用 到 相 应 的数 控 系统 中 。
1 相贯 线 坐标 计 算
11 计 算切 管母 线方程 . 本 文 以2 管相 贯 为例 ,将 坐 标原 点设 在 切管 轴
l l 数 控 管 切 割 机 意 图 割
Z 轴 垂 直 与切 管轴 线 ,割 咀沿 其 做 上 下的 直 线 运动 2 0 轴 在 切割 轴 线 的切 平 面 内 ,割 咀 绕 回转 点 做 旋转 运 动
现 在 已 经 有 许多研 究 者 开 始研 究相 贯 线 切 割 和 坡 口处理 的数 学 模型 ” ,都 是 在不 同坐 标 系 中 。。
文 章 编 号 : 1 0—0 3 ( 0 14 上 ) 0 6 — 3 9 1 4 2 1 ) ( 一 0 5 0 0
0 引 言
桁架结构在现今的许多大跨度的场馆建筑,
如会 展 中心 、体 育 场 馆 或其 他 一 些大 型 公 共 建 筑
图 1 五轴 四联 动 相贯 线切 割数 控 机床 的示 意 图 , 为 它采 用P C + L 运动 控 制模 块+ 服 电机进 行 系统 控 伺 制 , 由上 位机 P 计 算 出相 贯线 点的 坐标 ,切 割坡 C 口的 实 际切 割 角 ,并将 这些 数 据 转 化 为 数 控 系统

匐 似
数 控 管 切 割 机 床 相 贯 线 切 割 的研 究
Cut i g i er ect on lne by t NC pe cu t ng s s em t n nt s i i he C pi t i y t
何 赛松 ,徐 雷
HE Sa — o g XU L i i n 。 e s
( .o ( )Zsnc) 。 yc sa 一—i( )  ̄
在 切管 内壁 与交 管外 壁 的相贯 线上 的 点 ( , X
j ,


× c o
由交管 方 程 分 别求 对X,Y,Z的偏 导 ,可 得 出在 相贯 线上 的 点( ,Y ) ,交管切 平 面 的法 x ,z处 x轴 的交角 ,6 : ; 向量 为 ( ,c s ̄ ・ . s )Zs ( ) s ( ・ x o ( ) yc ( 一—i o ,一i a) t( o a nr n
轴 名 称 定 义
v轴 与 切 管 圆柱 的 中心 轴 线 重 合 ,切 管绕 其 做 叫转 运 动
Y轴 与 切 管 圆柱 的 中心 轴 线 平 行 , 割咀 工 作 台 沿其 做直 线运 动 Z 轴 垂 直 丁 切 管轴 线 ,割 咀 工 作 台沿 其 做上 下 的 直 线运 i 1
出 相 贯 线 ,割 咀 绕0 做 摆 动 ,z1 一 确定 值 ( 轴 为 切 割半 径 与割 咀 长 度之 和 ) ,使 在 切割 相贯 线 的 同时
切 割 出坡 口 ,一 次 定 位 安装 完成 管 切 割 ,减 少 多 次切 割的加 工误 差和 定位误 差 。
表1 各数控轴 的定义
实 际加 工 所 需 要 的位 置 数 据 ,通 过 P C与P C 讯 L 通 给 数 控机 床 传递 加 工数 据 。五 个加 工轴 定 义如 表 1
中有 广 泛 运 用 ,它 是 由 管 与管 相 贯 搭 接 后 焊 接 而 成的 ”。传 统人 工切 割 出管 材 的相贯 线 比较 困难 ,
而且 效 率 低 ,精 度 不 高 ,早 已无 法 满 足现 代 桁 架
结构 制 造 的要 求 ,迫 切 需要 现 代化 的数 控 加 工 手
段 来解 决这 一难 题 。
所 示 。加 工 过 程 的 运 动 为 :切 管绕 Y轴 做 回转 运
动 ,同时割 咀工 作 台沿Y轴 和Z 轴 做直 线运 动切割 2
收 稿 日期 :2 1-1-1 00 0 3 基金 项 目 :四 川 省科 技 支撑 H  ̄ 20 z 0 1 -: 0 8 o00 ); 成 都 市 科 技 支 撑 计 划项 目 ( 9 K 9 0 F0 3 I j( 0 R YB 8Z 一3 ) l 吉简介:何赛忪 ( 96一 ,四川攀枝花人 ,在读研究生 ,主要从事数控技 术与 自动化 的学 习研究 。 l E 18 ), 第3卷 3 第4 期 2 1- ( ) [5 0 4 上 6 l 1
( 川大 学 制造 科 学 与 工 程 学 院 ,成 都 6 0 6 ) 四 1 0 5

要 :为 了满足数控切割管材的需要 ,构建了一种计算 相贯 线和坡 口的数学模型。该模型首先在 同个
坐标 系中建立 圆柱 管数学方程 ,计算出 切管内相贯线 上点的坐标数 据 ,然后根 据坡 口角度 , 计算 出数控机床 割咀摆动角度 ,引导数 控切割机床 正确进行相贯 线和 坡 口一次 成型的切割 。 通过 应用实例 ,验 证了该数 学模型的可 行性和有 效性 ,研究成果 已应 用于五轴数 控火焰切割
骞l 、
勺 似
22 实 际切 割角计算 .
在 建 立 的 坐 标 系 中 ,切 管 内 壁 的 方 程 为 :
X+ 号一) Y= t ,对切管方程分别求对x Y z ( 。 , ,的
偏 导 ,可得 在 点 ( ,y )处 ,切 管切 平面 的法 x ,z
同量 n 为 ( ,Y 0 。 o x , )
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