拟合渐进成形控制系统及其方法技术方案

本发明专利技术公开了一种拟合渐进成形控制系统，包括触摸屏、激光测距传感器、工业控制计算机、多功能卡、X丝杆位置编码器、Y丝杆位置编码器、R丝杆位置编码器、D丝杆位置编码器、X轴驱动、Y轴驱动、R轴驱动、D轴驱动，所述的触摸屏、工业控制计算机、X轴驱动、Y轴驱动、R轴驱动、D轴驱动安装在控制机柜中，多功能卡包含CAN1、CAN2总线接口，安装在工业控制计算机的插槽内，X丝杆位置编码器、Y丝杆位置编码器、R丝杆位置编码器、D丝杆位置编码器分别安装在X丝杆、Y丝杆、R丝杆、D丝杆的尾部，激光距离传感器2、触摸屏通过电缆分别和工业控制计算机相连。本发明专利技术实现管材拟合渐进成形控制，无需在进行管材退火后有模加工；实现各种管材的自动成形控制，无需变换系统组成及模具。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无模成形等机械加工控制
，特别是一种
技术介绍
金属工件成形方法可以分为两类，即有模成形和无模成形，有模成形指将金属工件放在刚性磨具中直接成形，无模成形加工没有特定磨具，其成形形状由工具及工件的相对运动决定成形形状。无模成形取代传统的整体模具，节省模具设计、制造、调试等所需人力、物力和财力，成形的产品精度高、质量好，并且具有良好加工柔韧性。无模成形控制方法分为多点无模成形装置和单点无模成形装置，专利CN1338367 公开了一种多点无模成形装置，包含带自动调整机构的上基本体控制单元群和下基本体控制单元群，上基本体控制单元群、下基本体控制单元群上下相对应。利用上、下基本体控制单元群，随意改变成形面的形状，取代传统的模具来实现板类件的多点成形。金属板料无模单点渐近成形控制系统研究(《锻压机械》2002年01期)描述了一种单点无模成形控制。 无模多点成形和单点成形控制方法都是利用基本体运动达到加工成形的目的。对于大功率发电机的管材成形，目前国内厂家普遍采用有模成形折弯技术，管材需退火后进行有模折弯，退火后管材的刚强度又往往不能满足使用要求，同时，发电机管材品种多，造成需要的模具种类繁多。为了满足生产需要，国内厂家每年需要从国外进口大批成形管材。多点无模成形装置和单点无模成形装置需要较多基本体控制单元群，系统组成复杂，模具数量多，设备的体积大，成本高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种，实现数控机床对管材进行拟合无模成形控制。实现本专利技术目的的技术解决方案为一种拟合渐进成形控制系统，包括触摸屏、激光测距传感器、工业控制计算机、多功能卡、X丝杆位置编码器、Y丝杆位置编码器、R丝杆位置编码器、D丝杆位置编码器、X轴驱动、Y轴驱动、R轴驱动、D轴驱动，所述的触摸屏、工业控制计算机、X轴驱动、Y轴驱动、R轴驱动、D轴驱动安装在控制机柜中，多功能卡包含CAN1、 CAN2总线接口，安装在工业控制计算机的插槽内，X丝杆位置编码器、Y丝杆位置编码器、R 丝杆位置编码器、D丝杆位置编码器分别安装在X丝杆、Y丝杆、R丝杆、D丝杆的尾部，激光距离传感器2、触摸屏通过电缆分别和工业控制计算机相连；激光测距传感器、下压模、上压模导向块固定安装在压头转台上，上压模设置在上压模导向块上，该上压模相对于压头转台沿上压模导向块具有D向运动，固定待加工管材的固定架固定在数控机床的床身上，压头转台相对于数控机床床身具有X、Y、R三自由度运动功能；X丝杆位置编码器、Y丝杆位置编码器、R丝杆位置编码器、D丝杆位置编码器分别检测数控机床的X、Y、R、D轴的位置，通过CANl总线接口与工业控制计算机实现信号连接， 实时为工业控制计算机提供数控机床的X、Y、R、D轴的位置信息；X轴驱动、Y轴驱动、R轴驱动、D轴驱动通过CAN2总线接口与工业控制计算机实现信号连接，工业控制计算机通过 X轴驱动、Y轴驱动、R轴驱动、D轴驱动实现对各轴运动控制；工业控制计算机通过X轴驱动、Y轴驱动、R轴驱动分别控制压头转台的左右、上下和旋转运动，通过D轴驱动控制上压模上下运动。本专利技术与现有技术相比，其显著优点为1、本专利技术与现有的有模成形相比，其显著优点(1)实现管材拟合渐进成形控制，无需在进行管材退火后有模加工。( 实现各种管材的自动成形控制，无需变换系统组成及模具。(3)本专利技术实践生产表明，某型号发电机 190种管材，通过本专利技术系统进行加工时，控制系统自动提取加工特征参数进行加工，无需更换模具，提高了生产效率，简化了生产操作。2、本专利技术与多点无模成形装置和单点无模成形装置相比，其显著优点(1)本专利技术减少控制轴的数量，简化了控制系统；(2)本专利技术减少了模具数量和结构组成，从而缩小了设备的体积；C3)本专利技术降低了设备的成本。下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。附图说明图1是本专利技术拟合渐进成形控制系统组成示意图。图2是压头转台、固定架等安装示意图。图3是管材加工前后外形示意图。图4是虚拟理论加工圆确定方法。图5是加工过程示意图。具体实施例方式结合图1，本专利技术拟合渐进成形控制系统，包括触摸屏、激光测距传感器、工业控制计算机、多功能卡、X丝杆位置编码器、Y丝杆位置编码器、R丝杆位置编码器、D丝杆位置编码器、X轴驱动、Y轴驱动、R轴驱动、D轴驱动，所述的触摸屏、工业控制计算机、X轴驱动、Y 轴驱动、R轴驱动、D轴驱动安装在控制机柜中，多功能卡包含CANl、CAN2总线接口，安装在工业控制计算机的插槽内，X丝杆位置编码器、Y丝杆位置编码器、R丝杆位置编码器、D丝杆位置编码器分别安装在X丝杆、Y丝杆、R丝杆、D丝杆的尾部，激光距离传感器2、触摸屏通过电缆分别和工业控制计算机相连；激光测距传感器2、下压模4、上压模导向块7固定安装在压头转台1上，上压模3 设置在上压模导向块7上，该上压模3相对于压头转台1沿上压模导向块7具有D向运动， 固定待加工管材5的固定架6固定在数控机床的床身上，压头转台1相对于数控机床床身具有X、Y、R三自由度运动功能；X丝杆位置编码器、Y丝杆位置编码器、R丝杆位置编码器、D丝杆位置编码器分别检测数控机床的X、Y、R、D轴的位置，通过CANl总线接口与工业控制计算机实现信号连接， 实时为工业控制计算机提供数控机床的X、Y、R、D轴的位置信息；X轴驱动、Y轴驱动、R轴驱动、D轴驱动通过CAN2总线接口与工业控制计算机实现信号连接，工业控制计算机通过 X轴驱动、Y轴驱动、R轴驱动、D轴驱动实现对各轴运动控制；工业控制计算机通过X轴驱动、Y轴驱动、R轴驱动分别控制压头转台1的左右、上下和旋转运动，通过D轴驱动控制上压模3上下运动。其中，X轴为压头转台1左右运动，Y轴为压头转台1上下运动，R轴为压头转台1旋转运动，D轴为上压模3的上下运动。本专利技术利用上述拟合渐进成形控制系统进行的拟合渐进成形控制方法，步骤如下第一步，依据要求加工圆形尺寸及公差带，产生一个半径为R的虚拟加工圆形。其中产生半径为R的虚拟加工圆形方法为(1)待加工管材5成形后的加工要求半径为Rl，R2、R3分别为要求的公差带半径 (R2 = Rl+ δ，R3 = Rl- δ，δ是管材成形后的公差要求，一般为0. 2 0. 8mm)；(2)确定虚拟加工圆半径为R，R = R1+0. 8 δ ；(3)依据以下公式确定步进角θ 1 GS1. 6Χ δ = RX (l-cos( θ/2))可得 ^ = 2xarccos(l一~:~)。R第二步，操作人员通过触摸屏输入工件代号ID，工业控制计算机从数据库中读取工件相关信息，包括a.管材的成形角与上压模下压量之间的函数关系，即上压模的下压行程和管材加工成形角的函数关系y = f (χ)，y为下压量，χ为目标成形角，这个函数是依据试验进行标定拟合，不同的管材变形特性不同，函数关系也不相同，采用一次曲线拟合或二次曲线拟合； b.管材成形后的加工要求半径Rl ；c.精度要求士 δ。第三步，管材5加工过程，即工业控制计算机通过X轴驱动、Y轴驱动、R轴驱动控制压头转台1运动到加工的起点Α，管材AB段、BC段.......均为直线，由这些直线段拟合成成形加工需要的圆弧段，其中B、C.......是管材加工成形点，产生变形角。其中采用直线拟合成圆弧的步骤为a本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种拟合渐进成形控制系统，其特征在于包括触摸屏、激光测距传感器、工业控制计算机、多功能卡、Ｘ丝杆位置编码器、Ｙ丝杆位置编码器、Ｒ丝杆位置编码器、Ｄ丝杆位置编码器、Ｘ轴驱动、Ｙ轴驱动、Ｒ轴驱动、Ｄ轴驱动，所述的触摸屏、工业控制计算机、Ｘ轴驱动、Ｙ轴驱动、Ｒ轴驱动、Ｄ轴驱动安装在控制机柜中，多功能卡包含ＣＡＮ１、ＣＡＮ２总线接口，安装在工业控制计算机的插槽内，Ｘ丝杆位置编码器、Ｙ丝杆位置编码器、Ｒ丝杆位置编码器、Ｄ丝杆位置编码器分别安装在Ｘ丝杆、Ｙ丝杆、Ｒ丝杆、Ｄ丝杆的尾部，激光距离传感器［２］、触摸屏通过电缆分别和工业控制计算机相连；激光测距传感器［２］、下压模［４］、上压模导向块［７］固定安装在压头转台［１］上，上压模［３］设置在上压模导向块［７］上，该上压模［３］相对于压头转台［１］沿上压模导向块［７］具有Ｄ向运动，固定待加工管材［５］的固定架［６］固定在数控机床的床身上，压头转台［１］相对于数控机床床身具有Ｘ、Ｙ、Ｒ三自由度运动功能；Ｘ丝杆位置编码器、Ｙ丝杆位置编码器、Ｒ丝杆位置编码器、Ｄ丝杆位置编码器分别检测数控机床的Ｘ、Ｙ、Ｒ、Ｄ轴的位置，通过ＣＡＮ１总线接口与工业控制计算机实现信号连接，实时为工业控制计算机提供数控机床的Ｘ、Ｙ、Ｒ、Ｄ轴的位置信息；Ｘ轴驱动、Ｙ轴驱动、Ｒ轴驱动、Ｄ轴驱动通过ＣＡＮ２总线接口与工业控制计算机实现信号连接，工业控制计算机通过Ｘ轴驱动、Ｙ轴驱动、Ｒ轴驱动、Ｄ轴驱动实现对各轴运动控制；工业控制计算机通过Ｘ轴驱动、Ｙ轴驱动、Ｒ轴驱动分别控制压头转台１的左右、上下和旋转运动，通过Ｄ轴驱动控制上压模［３］上下运动。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：万其，瞿亦峰，吴冰，周建华，高嵩，陈亚峰，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十四研究所，
类型：发明
国别省市：84