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1、第6期(总第199期)机械工程与自动化No.62016年12月MECHANICALENGINEERING&AUTOMATIONDec.文章编号:1672-6413(2016)06-0201-02坡口轨迹控制郭修安,陈晨,王军领,张春祥,黄建民(扬力集团股份有限公司精机研究所,江苏扬州225127)摘要:为达到机器全自动坡口的目的,在已知钢管壁常用坡口形状的基础上,将其运动轨迹简化分解,分别计算出刀具的运动轨迹和参数,并推理出必须输入参数以便由触摸屏输入,达到只需输入钢管壁厚和坡口形状参数就可以完成全自动坡口动作的目的。最
2、后对其运动轨迹进行测试观察,得到坡口需要的时间、坡口效果并对出现的问题进行改进。关键词:坡口机;钢管壁;坡口控制中图分类号:TH161.+22文献标识码:A0引言X=(a-c)tanα.(3)管道在焊接前必须先用特殊的坡口机将钢管端部水平进给坡口后,每次刀盘竖直方向下移距离[4-5]坡成特定的坡口形状,焊接时再将坡口部分焊平,以增ΔY并再次进行坡口,ΔY的计算公式为:加焊接强度。一般情况下V形坡口或VU形坡口就ΔY=(a-c-Lcosα)／(n-1).(4)可以满足焊接要求,但当钢管壁厚很大时,为保证焊接1.2VU形坡口
3、强度,减少焊接填补量,就必须进行特殊形状的坡口,图2为VU形坡口和VU形刀盘。VU形坡口比即VV形坡口或VVU形坡口。为提高生产效率,此V形坡口最下面的底部多了一个半径为r的圆弧,对时就要求机器不仅能完成坡口,而且要自动完成坡口,应的刀盘形状也如此。在达到此目的同时,又要简化运动轨迹和控制程序,本[1-3]文对此进行了研究和实践。1坡口形状和轨迹参数1.1V形坡口图1为V形坡口和V形刀盘。V形坡口形状多用于薄壁钢管,加工此类坡口利用V形刀盘最为简单便捷。图2VU形坡口和VU形刀盘VU形坡口轨迹计算公式推导思路和方法与V形
4、坡口完全一样,其ΔX、n和ΔY的计算公式分别为:ΔX=(a-c-(r-rsinα)-m·ΔY)tanα+r·cosα.(5)n=(a-c-(r-rsinα))／(Lcosα-(r-rsinα)).(6)a-c-(r-rsinα)-(Lcosα-(r-rsinα))ΔY=图1V形坡口和V形刀盘n-1每次坡口水平进给量ΔX的计算公式为:a-c-Lcosα=.(7)ΔX=(a-c-(n-1)·ΔY)tanα.(1)n-1其中:n为坡口次数;ΔY为每次刀盘竖直方向下移距公式(7)和公式(4)结果一样,说明刀盘圆弧不影离。由于刀盘
5、长度L的限制,较厚的钢管壁不一定能响刀盘在Y方向的运动参数量。一刀完成,此时就需要多次坡口,坡口次数n的计算公1.3VV形坡口式为:图3为VV形坡口和VV形刀盘。n=(a-c)／(Lcosα).(2)VV形坡口比V形坡口多了一段,第一段坡口的若计算值n带小数则取较大整数值。当n=0时,ΔX1、n1和ΔY1计算公式分别为:第一次刀盘满刀坡口的水平进给量X为:ΔX1=(a-b-(n1-1)·ΔY1)tanα.(8)收稿日期:2016-06-03;修订日期:2016-10-30作者简介:郭修安(1986-),男,江苏扬州人,助
6、理工程师,本科,从事机械设计等方面的工作。·202·机械工程与自动化2016年第6期cosα迹时间如表2所示。置零点为刀盘运动的起始点,第n1=(a-b)／(L·).(9)2一次返回倒退-2mm,是防止端面不平,引起碰刀进cosα而影响坡口精度或造成其他事故,计时结束代表坡口ΔY1=(a-b-L·)／(n1-1).(10)[7]2完成,返回置零点的初始状态。第二段坡口的ΔX2、n2和ΔY2计算公式分别为:ΔX2=(b-c-(n2-1)·ΔY2)tanβ.(11)cosβn2=(b-c)／(L·).(12)2cosβΔY2
7、=(b-c-L·)／(n2-1).(13)2图5VV形坡口和刀盘图6VV形刀盘行走轨迹表2VV形刀盘运动轨迹时间ΔXΔY时间点计时点备注说明阶段时间(s)mmmmmin图3VV形坡口和VV形刀盘1置零点开始0001.4VVU形坡口图4为VVU形坡口和VVU刀盘。2第一次坡口11.5102.241坡口:14431返回结束-202.321返回:841Y轴调刀结束-23.462.401Y轴调刀:952坡完结束10.773.465.202坡口:16062返回结束-23.465.282返回:872Y轴调刀结束-27.925.392
8、Y轴调刀:1183坡完结束7.997.927.453坡口:12593返回结束007.563返回:12总用时(min)8图4VVU形坡口和VVU刀盘2.3坡口效果和问题VVU形坡口由V形坡口和VU形坡口组成,坡自动坡口后的效果如图7所示,由常规V形刀盘口轨迹计算公式推导思路为V形坡口和VU形坡口的改造后的VV形刀盘如图
