[发明专利]坡口机智能控制系统

说明书

技术领域

本发明属于金属切削技术领域，特别涉及一种应用于端面坡口的坡口机控制系统。

背景技术

坡口加工是金属构件焊接成形的前序，坡口机是坡口加工的专用设备，它是一种对金属管道管口进行加工的机械，是管道换接修复过程中不可缺少的专业设备，它广泛应用于石油管道、城市地下铺设管道等。

目前普遍使用的坡口机包括便携式坡口机、简易坡口设备和普通破口机，但这些简易设备柔性差、加工效率低；目前采用的传统液压调速进给，是以行程调速阀和液压装置来控制进给速度，这种形式虽然可实现大范围无级调速、无间隙传动以及运动平稳等优点，但由于切削刃与工件接触面积的不断变化，切削力也会相应变化，对机械部分的冲击力度大；不仅如此，采用调速阀的液压驱动平台的低速稳定性差，容易出现爬行现象，而采用比例伺服阀控制的液压系统又价格昂贵。

传统的电控调速切削进给是采用变频电机或伺服电机，根据P＝F_z×v₁，通过切削速度v₁和切削力F_z的同时改变来满足恒功率切削的目的。但这种形式设备的输出扭矩会受到影响，并且，配置成本高、还需要增加其他附属装置。

随着电气化、智能化要求的提高，上述传统的设备越来越难以满足要求。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在不足之处是，提供一种低成本、高效率的坡口机智能控制系统。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

本发明坡口机智能控制系统的特点是由检测单元和控制单元组成；

所述检测单元是由检测刀具是否到位的到位传感器，以及两端的两个极限位置传感器所组成；

所述控制单元是由PLC、触摸屏、执行机构，以及包括有伺服驱动器和伺服电机的伺服系统所构成；通过触摸屏选定或设置产品的参数，由PLC和伺服系统控制执行机构运动，通过安装于伺服电机的转轴上的编码器实现对运动位置的定位，进而实现智能进给切削；

所述智能进给切削过程是按如下方式进行恒功率切削控制：

依据：P＝F_z×v₁，式中P为切削功率；F_z为主切削力；v₁为切削速度；

设置切削速度v₁为恒定值，按式(1)调节进给量f，以保证主切削力F_z为恒定值，从而实现切削功率P的恒定；

F_z＝K_c×α_p×f＝K_c×(y-y₀)×tanα×f    (1)

式中K_c为单位切削力；α_p为背吃刀量；f为进给量；y为通过检测获得的当前位置；y₀为初始位置；α为坡口角度。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

1、本发明实现了智能切削进给

在切削速度恒定的情况下，本发明因采用PLC加伺服驱动控制的模式，当切削刃与工件接触面增大时，自动的调节进给速度，来保证切削力的恒定，实现恒功率切削的智能进给。这样保证了切削的质量、避免了切削过程中对刀具及设备的冲击。同时完成低成本，高效率的目标；

2、本发明实现了参数的可调性

由于本发明采用触摸屏、PLC和伺服系统的组合作为控制单元，可以很好地实现对产品参数的可调性，包括快速移动、退回速度，初始工进速度。同时可以保证低速进给的稳定性，避免了液压滑台低速爬行的缺点。

3、对毛坯尺寸误差大的自适应性

本发明中由于检测系统的引入，可自动探测到工件的实际尺寸，由控制系统自动确定最佳工进起点，既可以避免打刀现象的发生，又可以提高生产效率。

附图说明

图1为本发明坡口机示意图；

图2为被加工工件示意图；

图3为本发明伺服控制系统图；

图4为本发明PLC实现智能进给功能图；

图5为本实例切削进给原理示意图；

图6为本实例智能三通坡口机工作流程图；

图中标号：1伺服电机；2滚珠丝杠；3皮带轮；4三相异步电机；5刀架及刀具；6到位检测传感器；7被加工工件；9正极限位置传感器；10滑台；11动力箱；12原点位置传感器；13负极限位置传感器；14刀具切削刃；

具体实施方式