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        管道一體化數(shù)控加工工藝與控制方案設(shè)計

        2016-01-18 08:53:24白婉妮
        企業(yè)導(dǎo)報 2015年15期
        關(guān)鍵詞:數(shù)控加工

        白婉妮

        摘 ?要:隨著石油化工、航天航空和城市供水供氣等管道輸送工程的不斷發(fā)展,管道的市場需求加大。另外,空調(diào)、冰箱、熱水器等生活必需品的應(yīng)用,對不同材質(zhì)和不同型號的管道、管件都有了更多的需要。因此,對于管道的加工工藝就提出了嚴格的要求。管件的一體化數(shù)控加工和控制,可以優(yōu)化加工程序,提高自動化的程度,大幅度節(jié)省人力、物力在加工過程中的投入。本文針對管道一體化數(shù)控加工工藝與控制方案設(shè)計進行研究討論。

        關(guān)鍵詞:管道一體化;數(shù)控加工;控制方案

        一、管道一體化數(shù)控加工工藝

        (一)管道開料加工工藝。管件的開料加工是一種定尺切割加工方法。開料加工的方式主要有機械式開料加工、液壓式開料加工以及電氣式開料加工。機械式開料加工是通過輪帶傳動進行開料加工的方式,但由于其加工工藝粗糙,已經(jīng)不被現(xiàn)代的管件市場所接受。液壓式開料加工是以液壓缸驅(qū)動連桿,連桿與活塞相連接,連桿與活塞同時運動帶動刀具對工件進行切割?,F(xiàn)在采用最多的開料加工方式是電氣式開料加工,以異步電機作為驅(qū)動系統(tǒng),將切割刀具連接到異步電機的轉(zhuǎn)軸上,由異步電機轉(zhuǎn)動帶動刀具旋轉(zhuǎn),再通過其他機構(gòu)的輔助,實現(xiàn)對加工管件的切割[1]。

        (二)管道管端成型工藝。將成型模具置于關(guān)鍵的端口,根據(jù)需要對端口進行加工,改變其形狀是管端成型工藝的原理。管端成型工藝方法主要有機械沖壓式、管端偏心回轉(zhuǎn)式和NC工作機驅(qū)動成型模具式等幾種。機械沖壓式成型通過對管端沖壓而使端口形狀發(fā)生改變的成型方法。管端偏心回轉(zhuǎn)式成型主要用于管端成型加工的初始階段。NC工作機驅(qū)動成型模具式成型是應(yīng)用半球形成型模具在管件沿軸心進行轉(zhuǎn)動時進行移動,進行管件端口加工來改變端口形狀。

        (三)管道彎管成型工藝。彎管成型工藝是借助彎曲模具對管件進行一定角度的彎曲,對同一管件進行多次彎曲后而形成一定的形狀,是管道一體化數(shù)控成型的核心工藝。目前,三維彎曲成型是應(yīng)用最廣泛的管件成型工藝,其加工方式是管件在模具的作用下發(fā)生一定程度的彎曲,輾壓式加工和拉式加工是最主要的兩種加工方式。輾壓式加工是事先將管件和模具裝置固定,利用輥輪圍繞彎曲模具的滾動進行管件彎曲加工。而拉式加工是靠彎曲模具拖動管件進行彎曲[2]。

        (四)卸料工藝。在管件成型加工完成后,將產(chǎn)品從設(shè)備上人工卸下,然后進行分料懸掛彎管件,是管道開料加工工藝中的卸料工序。為了提高卸料的效率,開始采用機械手卸料,其原理是在伺服電機的驅(qū)動下,通過滾珠絲桿將完成工件平穩(wěn)地卸下取出。憑借其精確的自動卸料功能,機械手卸料得到了更多的應(yīng)用。

        二、管道一體化數(shù)控加工的控制方案

        管件數(shù)控成型加工是以開料加工、管端成型和彎管成型等加工工藝為主,精確控制好每個加工程序的過程。該過程中會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)信息,需要對其進行準確的處理,以提高整個加工系統(tǒng)的工作效率。建立一套管道一體化數(shù)控加工的控制方案,能夠做到對各項加工工藝的控制和轉(zhuǎn)換。結(jié)合管道的一體化數(shù)控成型工藝,需要對整個管道數(shù)控加工的控制結(jié)構(gòu)進行設(shè)計,得出一個完備的方案。

        建立以伺服系統(tǒng)為核心部分的控制系統(tǒng),將其作為整個管道一體化數(shù)控加工系統(tǒng)的控制核心。以管道一體化數(shù)控加工工藝作為控制對象,準確的接受指令信號,自動完成對管件的加工。結(jié)合管件數(shù)控加工中存在的問題,需要對伺服控制系統(tǒng)進行合理的設(shè)計。伺服控制系統(tǒng)的主要構(gòu)成包括氣動伺服控制、電液伺服控制和機電伺服控制系統(tǒng)。管件一體化加工大多選擇機電伺服系統(tǒng),以交流電機作為執(zhí)行機構(gòu),數(shù)控成型加工控制的精確度會大幅度提高。伺服控制結(jié)構(gòu)主要采用半閉環(huán)的控制方式,是針對于管件一體化加工整體機械性和傳動精度較高特性的設(shè)計。

        根據(jù)管件一體化加工工藝的分析,有如下特點:一,控制系統(tǒng)應(yīng)該具有可靠性高和抗干擾能力強的特點;二,具備自動精確檢測的控制系統(tǒng),符合管件加工工藝對精度的要求;三,操作簡單,執(zhí)行人員可以很容易選擇需要的管件加工方式,并能夠及時得到管件加工的工藝參數(shù);四,系統(tǒng)進行改造和升級更加簡單快捷,做到實時通訊,便于參數(shù)的更改。對管道數(shù)控加工控制的一體化設(shè)計,實現(xiàn)了控制加工系統(tǒng)的數(shù)字化和智能化,大幅度節(jié)約了成本。通過對管件加工工藝條件、要求以及成本問題綜合考慮,設(shè)計了以交流伺服控制系統(tǒng)為主體的控制方案。

        結(jié)論:數(shù)控加工工藝成為了管道一體化數(shù)控加工的核心內(nèi)容,確定了以交流伺服控制系統(tǒng)為主體數(shù)控加工的控制方案設(shè)計,加速提高了數(shù)控加工工藝的完善和進步。高速化、高精度化、加工過程復(fù)合化將成為未來管道一體化數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展目標。應(yīng)用多媒體技術(shù),智能化控制,是未來管道一體化數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展方向。管道一體化數(shù)控加工工藝將越來越多的應(yīng)用于我們的生活當中。

        參考文獻:

        [1]徐艷. 管道一體化數(shù)控加工工藝與控制方案研究及實現(xiàn)[D].武漢理工大學(xué),2014.

        [2]汪露. 管件一體化加工在線檢測方法與控制系統(tǒng)方案研究[D].武漢理工大學(xué),2013.

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