智能控制系统在大管径管接头坡口加工中的应用.pdf

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1、2013年5月机床与液压Mav2013第41卷第9期MACHINETOOL&HYDRAULICSVo1.41No.9DOI:10.3969/j.issn.1001—3881.2013.09.029智能控制系统在大管径管接头坡口加工中的应用吴焱明,胡鑫,王磊,董相文(合肥工业大学机械与汽车工程学院,安徽合肥230009)摘要:由于大管径工件坡口加工对设备要求高,而普通设备柔性较差,难以保证加工质量等问题,为此开发一台主轴采用三相异步电机、进给采用伺服电机的自动坡口机,在加工大管径工件时,采用智能变速进给,降低坡口过程中的大负载对设备的冲击,以较低的成本实现智能、快

2、速与高精度的坡口加工。关键词:坡口机;控制系统;大管径工件;变速进给中图分类号:TPZ3文献标识码:A文章编号:1801—3881(2013)9—105—3ApplicationofIntelligentControlSystemintheBevelingforLargeDiameterWOrkpieceWuYanming,HUXin,WANGLei。DONGXiangwen(SchoolofMechanicalandAutomotiveEngineering,HefeiUniversityofTechnology,HefeiAnhui230009.China)

3、Abstract:Whenbevelingworkpiecewithlargediameter,highstandardsforequipmentarerequiredwhileordinaryequipmentislessflexibleanddifficulttomeetthedemandoftheprocessingquality.Tosolvetheproblem,abevelingmachinewasdevelopedwhichspindlewasdrivenbyordinarythree—phaseasynchronousmotorandthefee

4、dmovementwasdrivenbyselTomotor.Theintelligentfeed—ingwithvariablespeedwasadoptedinbeveling.Soimpactoftheloadontheequipmentisreducedandintelligent,high—speedandhigh—accuracybevelingisrealizedwithlowercost.Keywor~:Bevelingmachine;Controlsystem;Largediameterworkpiece;Feedingwithvariable

5、speed坡口机是一种对金属管道管口进行加工的机械,例,如图1所示。工件由夹具装夹单元定位完成后,是管道换接修复过程中不可缺少的专业设备,它广泛三相异步电动机通过皮带轮、动力箱带动主轴和刀架应用于石油管道加工、城市地下管道铺设等。针对部分旋转运动;伺服电机通过滚珠丝杠带动滑台在导大管径(大直径、大壁厚)工件坡口加工,高档设轨上运动,构成进给运动。检测到位传感器、正极限备多为进口,主轴采用变频调速系统或伺服系统,进位置、负极限位置和原点位置如图1所示。滑台的进给采用电液或液压伺服进给系统,价格昂贵。而给速度和位移量由PLC程序中的相关指令来控制。4国内中低端坡口设

6、备普遍存在柔性差、加工效率低、精度不高等问题,主轴一般采用三相异步电机、进给采用液压系统,以恒定工进速度进给,则随着切削刃与工件接触面积的不断增加,切削力也会相应增大,对刀具磨损、设备寿命和加工质量带来严重影响。因此,以较低的成本开发自动变速进给的坡口机具有现89l0It1213l一伺服电机2一滚珠丝杠3一皮带轮4一三相异步电机5一刀架及刀具实意义和市场价值。6一到位传感器7一被加工工件(固定)8一导轨9一正极限位置传感器1工作原理lO一滑台l1一动力箱12一原点位置传感器l3一负极限位置传感器为实现对常用的直管、直角弯头和T型管接头图1侄0角机刁意图工件进行坡

7、口加工,设计了由左工作台、中工作台、右工作台和夹紧定位装置等组成的坡口机,其中左、2控制系统硬件设计中、右工作台呈T型分布,每个工作台由伺服单元与控制系统的硬件主要由PLC、触摸屏和伺服电主轴单元两大部分组成。伺服单元包括伺服电机、滚机、三相异步电机等组成。采用伺服电机进给系统具珠丝杠副、滑台以及3个接近开关,主轴单元由三相有一定的优势,它具有进给精度高、低速性好、方便异步电机、动力箱、刀架等组成。以单个工作台为维护等特点,而且相比于一般的液压系统,其动态特收稿日期:2012—04—08作者简介:吴焱明(1968一),男,工学博士,副教授,主要研究智能控制、数字

8、化设计与制造等。E—ma

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