2D激光切割机切割圆管

时间:2017/10/21 10:52:00 来源:本网 添加人:admin

  三管相交多管相交交铕对接等径相交带加9板的支管靖头斜交主管孔支管两励头外环管相交支管励头内环管相交支管靖头城与平板内角相交墙头法兰孔斜切励头石油行业的弹架管,在圆管柱面上切出现状各异的孔,孔内放置弹药。是某射孔弹厂的一种弹架管的投影图。

  激光切割机的控制系统(CNC)要求程序给出工件的X轴(平移距离)和A轴(旋转角度)的插补关系。

  本系统的功能是:将任意形状的展开图(如果是投影图,则需首先变换为展开图),自动转换为激光切割机的NC代码。为了达到此目的,要解决的问题是:投影图到展开图的变换,圆管壁厚的补偿(外壁到内壁的映射),根据一定的策略,将展开图转换成激光切割机的NC代码,为了校验NC代码的正确性,还应将NC代码还原为图形,进行模拟。相应地,构成整个系统的主要模块是:投影变换及映射、后处理器、模拟校验。

  AutoCAD是全球使用最广泛的微机CAD平台。故选择在AutoCAD平台上实现圆管切割自动编程系统,利用ADS工具进行开发编程。所有功能均内嵌于AutoCAD内,由菜单和工具栏驱动,成为AutoCAD的组成部分。CAM功能与AutoCAD无缝集成,紧密溶合。

  目前,该系统己应用于多台激光板管切割机和管材切割机上,效果良好。

  二投影变换及映射如前所述,必须将圆管柱面上的投影图形变换为展开图,并将圆管外壁上的展开图映射为圆管内壁展开图。

  由于CNC的局限,平移轴和旋转轴不能直接进行圆弧插补,故要求变换时需事先将圆弧以某种策略转化为折线(如果是整圆,则是多边形)折线必须尽量逼近圆弧。通常以“允差”

  控制通近的精度(如下图所示)。允差越小,则分割的段数越多,越通近圆弧:反之,则折线与圆弧之间的差别就越大。

  (一)展开上图左为投影图,轮廓上任一点A,坐标为(XI,Y1)。Xl=r如此,算出各点的展开坐标,即可绘出展(二)映射上述展开过程,未考虑实际切割时内壁与外壁的差异。假如孔内要放入(穿过)物体,则必须考虑壁厚的影响。为了要容纳这个物体,必须要求最终切割出的圆管内壁上的孔的投影图与原始投影图一致,此即展开图的外壁到内壁的映射。

  首先将投影图映射到内壁,然后将内壁投影图“扩展”到外壁,再据此进行展开。

  上图左,双点划线为投影图,实线为映射后的展开图。己知壁厚为t,P1点的坐标为(XI,Y1),映射展开图上的对应点的坐标为P2三后处理器(一)概述后处理器的功用是生成光切割机NC代码。

  为了处理的便利,将圆管切割中的相贯线单独提出。除此之外,还要能够处理任意图形。

  获取AutoCAD图形实体数据、保证恒定的合成切割速度是关键。另外,去除重叠线、对切割路径优化排序、适配不同的CNC等等,都是后处理器的题中应有之义。

  相贯的两根圆管,一根为主管,一根为支管。主管是以其圆柱面上的孔相贯的,而支管是以其端头相贯。

  两圆管相交,轴线之间可能有间距(0则可视作特例),且夹角可在0度一90度之间变化(90度为最常见的情况)。相贯线在空间上对于大管(或称为主管)小管(或称为支管)都是一样的。但是在进行两轴(X平移轴和A旋转轴)切割时,形成的展开图则完全不一样。

  如果想在管材的表面切割任意图形,则必须绘出其展开图。如果是投影图,则先进行展开及映射。

  绘制展开图时,要求管材轴向与X轴对应,圆周方向与Y轴对应。

  (二)获取实体数据面对屏幕上杂乱的图形,关键的是获取各个实体的数据。将获取AutoCAD的实体名ent的数据,存放在结构EntData中。

  (三)去除重叠线去除重叠线功能,就是检出重叠的直线、圆和圆弧,并删除(合并)重叠部分,以免重复切割。

  2(四)切割速度对于平面切割来说,切割速度是一个容易理解且解决的问题。

  但是,切割圆管时,平移轴的速度单位是mm/min,旋转轴的速度单位是°/min,平移轴和旋转轴被当做两个互相垂直的轴。问题随之产生。

  3当以F代码给定一个速度(比如F2000,对于平移轴表示最终速度是2000mm/min,对于旋转轴表示2000/min)时,CNC将根据平移轴和旋转轴的移动量,分解到两个轴上。

  通常,按以下格式给出轴的位移量和速度:其中,X200表示平移轴X的位移量为200mm,A100表示旋转轴A的位移量为100,F2000表示X轴和A轴合成速度为2000,单位不确定,对于特定数控轴,才有对应的速度单位。

  为使讨论不失一般性,不妨以xx表示X轴的位移(mm),aa表示A轴的位移(°),ff表示速度。则有以下程序段:已知圆管半径为r(mm),要求的切割度为v(mm/min,根据工艺要求而定,此速度值对于一个工件而言是恒定的求ff(随xx和aa而变化)。

  1.A轴对应的平移距离La 2.总位移置L 3.时间t 4.速度分量fit、fa四模拟校验模拟校验程序可说是后处理器的逆过程。在AutoCAD中将激光切割机的圆管切割NC代码还原成展开图,X方向为轴向,Y方向为圆周方向。模拟得到的图形与当初生成程序时的图形必须是一致的。

  实现过程是:分析代码、组合为AutoCAD图形实体数据、绘制显示此外,还需考虑模拟图形的位置、速度、空程的显示等。

  (一)代码分析及图形显示NC程序代码由若干程序段组成(显示时,一个程序段表现为一行,故习惯上称为行)。

  每个程序段组成如下:程序段号(N)准备功能(G)进给率(F)主轴转速(S)刀具号(T)刀具偏置号(D)辅助功能(M)程序段的内容,必须保持上述顺序,但不是必须包含这些信息。

  进行模拟校验时,要分析的主要是几个准备功能(G代码):快速定位。最大可能的速度由机床本身所决定。空程标志。

  直线差补。G01代码后编写的运动必定是直线运动,并以进给率F移动。

  顺时针和逆时针圆弧插补。G02或G03后编写的运动一定是圆弧路径,并以编写的进给率F移动。

  下图左侧为NC程序,右图为对应的模拟校验图形。

  快速定位和直线插补只需将x(Y)坐标取出,然后调用ads图形绘制功能,即可显示出来。

  圆弧插补代码G2(G03)稍复杂。其格式如下:如下图,AutoCAD绘制圆弧时,需要的数据是(xo,yo)、r、a、P.(二)其他基点通定基点,把模拟校验图形放置于规定的位置,模拟校验图形与当前屏幕上的图形不致于重叠。

  速度按键,自动连续显示图形,但是可以设置停顿时间,以便观察。

  显示时,屏幕视图范围根据新生成的实体不断调整。

  空程为了便于观察,需要将空程显示出来。如“迹线颜色”设置为“无”,则模拟校验时不显示空程迹线。选择任何一种颜色,则将空程显示成该种颜色的迹线。

  五余论工具的改进,对劳动生产率的提篼,作用极大。激光切割机圆管切割自动编程系统由于解决了圆管壁厚补偿以及恒定切割速度问题,在石油弹架管的生产方面,收效非常明显。原先比较复杂的弹架管编程,需要反复多次切割试验,不仅费时(需要三天时间)、费力、费料,细节方面的处理还不理想。采用该编程系统后,现在用户编制弹架管的NC程序,效率明显提高。

  激光切割机切割圆管的编程问题解决以后,2D激光切割机切割矩形管问题,接踵而至与圆管相比,矩形管的切割编程,复杂程度大幅度增加:参与编程的数控轴增加到4个(增加了Z轴和Y轴),对于用户来说,切割轮廓(路径)的描述,也比较困难但是,解决矩形管切割编程问题,对于扩展激光切割机的应用,提高其生产效率,意义极大。

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