管道一體化數(shù)控加工工藝與控制方案設(shè)計

白婉妮

摘 ?要：隨著石油化工、航天航空和城市供水供氣等管道輸送工程的不斷發(fā)展，管道的市場需求加大。另外，空調(diào)、冰箱、熱水器等生活必需品的應(yīng)用，對不同材質(zhì)和不同型號的管道、管件都有了更多的需要。因此，對于管道的加工工藝就提出了嚴(yán)格的要求。管件的一體化數(shù)控加工和控制，可以優(yōu)化加工程序，提高自動化的程度，大幅度節(jié)省人力、物力在加工過程中的投入。本文針對管道一體化數(shù)控加工工藝與控制方案設(shè)計進(jìn)行研究討論。

關(guān)鍵詞：管道一體化;數(shù)控加工;控制方案

一、管道一體化數(shù)控加工工藝

（一）管道開料加工工藝。管件的開料加工是一種定尺切割加工方法。開料加工的方式主要有機械式開料加工、液壓式開料加工以及電氣式開料加工。機械式開料加工是通過輪帶傳動進(jìn)行開料加工的方式，但由于其加工工藝粗糙，已經(jīng)不被現(xiàn)代的管件市場所接受。液壓式開料加工是以液壓缸驅(qū)動連桿，連桿與活塞相連接，連桿與活塞同時運動帶動刀具對工件進(jìn)行切割。現(xiàn)在采用最多的開料加工方式是電氣式開料加工，以異步電機作為驅(qū)動系統(tǒng)，將切割刀具連接到異步電機的轉(zhuǎn)軸上，由異步電機轉(zhuǎn)動帶動刀具旋轉(zhuǎn)，再通過其他機構(gòu)的輔助，實現(xiàn)對加工管件的切割[1]。

（二）管道管端成型工藝。將成型模具置于關(guān)鍵的端口，根據(jù)需要對端口進(jìn)行加工，改變其形狀是管端成型工藝的原理。管端成型工藝方法主要有機械沖壓式、管端偏心回轉(zhuǎn)式和NC工作機驅(qū)動成型模具式等幾種。機械沖壓式成型通過對管端沖壓而使端口形狀發(fā)生改變的成型方法。管端偏心回轉(zhuǎn)式成型主要用于管端成型加工的初始階段。NC工作機驅(qū)動成型模具式成型是應(yīng)用半球形成型模具在管件沿軸心進(jìn)行轉(zhuǎn)動時進(jìn)行移動，進(jìn)行管件端口加工來改變端口形狀。

（三）管道彎管成型工藝。彎管成型工藝是借助彎曲模具對管件進(jìn)行一定角度的彎曲，對同一管件進(jìn)行多次彎曲后而形成一定的形狀，是管道一體化數(shù)控成型的核心工藝。目前，三維彎曲成型是應(yīng)用最廣泛的管件成型工藝，其加工方式是管件在模具的作用下發(fā)生一定程度的彎曲，輾壓式加工和拉式加工是最主要的兩種加工方式。輾壓式加工是事先將管件和模具裝置固定，利用輥輪圍繞彎曲模具的滾動進(jìn)行管件彎曲加工。而拉式加工是靠彎曲模具拖動管件進(jìn)行彎曲[2]。

（四）卸料工藝。在管件成型加工完成后，將產(chǎn)品從設(shè)備上人工卸下，然后進(jìn)行分料懸掛彎管件，是管道開料加工工藝中的卸料工序。為了提高卸料的效率，開始采用機械手卸料，其原理是在伺服電機的驅(qū)動下，通過滾珠絲桿將完成工件平穩(wěn)地卸下取出。憑借其精確的自動卸料功能，機械手卸料得到了更多的應(yīng)用。

二、管道一體化數(shù)控加工的控制方案

管件數(shù)控成型加工是以開料加工、管端成型和彎管成型等加工工藝為主，精確控制好每個加工程序的過程。該過程中會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)信息，需要對其進(jìn)行準(zhǔn)確的處理，以提高整個加工系統(tǒng)的工作效率。建立一套管道一體化數(shù)控加工的控制方案，能夠做到對各項加工工藝的控制和轉(zhuǎn)換。結(jié)合管道的一體化數(shù)控成型工藝，需要對整個管道數(shù)控加工的控制結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，得出一個完備的方案。

建立以伺服系統(tǒng)為核心部分的控制系統(tǒng)，將其作為整個管道一體化數(shù)控加工系統(tǒng)的控制核心。以管道一體化數(shù)控加工工藝作為控制對象，準(zhǔn)確的接受指令信號，自動完成對管件的加工。結(jié)合管件數(shù)控加工中存在的問題，需要對伺服控制系統(tǒng)進(jìn)行合理的設(shè)計。伺服控制系統(tǒng)的主要構(gòu)成包括氣動伺服控制、電液伺服控制和機電伺服控制系統(tǒng)。管件一體化加工大多選擇機電伺服系統(tǒng)，以交流電機作為執(zhí)行機構(gòu)，數(shù)控成型加工控制的精確度會大幅度提高。伺服控制結(jié)構(gòu)主要采用半閉環(huán)的控制方式，是針對于管件一體化加工整體機械性和傳動精度較高特性的設(shè)計。

根據(jù)管件一體化加工工藝的分析，有如下特點：一，控制系統(tǒng)應(yīng)該具有可靠性高和抗干擾能力強的特點;二，具備自動精確檢測的控制系統(tǒng)，符合管件加工工藝對精度的要求;三，操作簡單，執(zhí)行人員可以很容易選擇需要的管件加工方式，并能夠及時得到管件加工的工藝參數(shù);四，系統(tǒng)進(jìn)行改造和升級更加簡單快捷，做到實時通訊，便于參數(shù)的更改。對管道數(shù)控加工控制的一體化設(shè)計，實現(xiàn)了控制加工系統(tǒng)的數(shù)字化和智能化，大幅度節(jié)約了成本。通過對管件加工工藝條件、要求以及成本問題綜合考慮，設(shè)計了以交流伺服控制系統(tǒng)為主體的控制方案。

結(jié)論：數(shù)控加工工藝成為了管道一體化數(shù)控加工的核心內(nèi)容，確定了以交流伺服控制系統(tǒng)為主體數(shù)控加工的控制方案設(shè)計，加速提高了數(shù)控加工工藝的完善和進(jìn)步。高速化、高精度化、加工過程復(fù)合化將成為未來管道一體化數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展目標(biāo)。應(yīng)用多媒體技術(shù)，智能化控制，是未來管道一體化數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展方向。管道一體化數(shù)控加工工藝將越來越多的應(yīng)用于我們的生活當(dāng)中。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐艷. 管道一體化數(shù)控加工工藝與控制方案研究及實現(xiàn)[D].武漢理工大學(xué)，2014.

[2]汪露. 管件一體化加工在線檢測方法與控制系統(tǒng)方案研究[D].武漢理工大學(xué)，2013.