多軸聯動數控相貫線切割機編程系統的開發與實際應用

趙壽寬，龔君，王麗

多軸聯動數控相貫線切割機編程系統的開發與實際應用

趙壽寬，龔君，王麗

（正德職業技術學院，江蘇 南京 210000）

在工程中，鋼管與鋼管的相貫搭接被廣泛應用在油氣管道以及壓力容器當中。通常，針對數控相貫線切割設備而言，其是專門對鋼管相貫部位切割下料的設備。可以說，合理利用這一設備，能夠很大程度上提升工程的質量和生產效率。因此，為了使設備精準地對管件進行相貫線切割，應該強化對相貫線數控編程系統的開發，高效對其進行利用。基于此，對多軸聯動數控相貫線切割機編程系統的開發與實際應用進行了分析，希望可以為相關人員提供一定的幫助。

多軸聯動數控；相貫線切割；編程系統；開發應用

1 多軸聯動數控相貫線切割機編程系統相關概述

1.1 相貫線切割技術現狀分析

通常情況下，對于管件的相貫線來說，其屬于一種較為復雜的空間曲線，切割工藝也十分煩瑣。現階段，在中國，針對鋼管相貫斷面的數控下料切割，由于受到相貫線編程技術缺乏成熟性等因素的干擾，最終使得相貫情況的編程具有較強的困難性，多軸聯動控制無法最大限度地滿足切割工藝需求。同時，相貫線數控切割的各項關鍵技術難度也比較大，在國內的數控切割領域中，并不能夠對這一技術進行全面的掌握[1]。因此，因為技術上的瓶頸，也使得中國相貫線數控切割設備的價格相對較高，部分設備仍然需要依賴進口。

1.2 相貫線數控編程系統總體構成

通過對目前多軸聯動數控相貫線切割機編程系統的深層次分析和研究得知，無論是在提取數據的技術方法層面，還是在系統的應用上，其都存在一定的局限性。因此，為了能夠更好地滿足當前發展需求，一定要從宏觀的角度上精準地把握相貫線數控編程系統的總體結構。只有這樣，才能夠有針對性地開展編程工作，科學地進行開發和利用。

在具體的工程生產過程中，為了可以最大限度地將多軸聯動數控相貫線切割設備的作用和價值發揮出來，那么一套功能健全的相貫線數控編程系統，一定要具備節點參數化編程功能[2]。此外，編程功能應該與AutoCAD設計圖無縫接口，有效達到各種相關節點的計算機自動放樣的目的，精準地對大型管桁架各種復雜結構等數據進行提取，相貫線編程系統構成如圖1所示。

2 多軸聯動數控相貫線切割機編程系統的開發分析

2.1 軟件性能及功能分析

2.1.1 性能需求分析

通常情況下，在對多軸聯動數控相貫線切割機編程系統進行具體開發的過程中，其在軟件性能上，一定要滿足三方面需求：①系統的穩定性。針對節點參數化編程軟件來說，其是構建在相關線數學計算模型基礎上的。因此，在相貫線編程過程中，應該依照軟件的計算要求，科學地對相應的計算參數進行輸入[3]。并且，軟件能自動地對用戶輸入的各相關參數進行檢查，了解其是否合理且正確，如果情況較為特殊，那么則需要依照具體現狀，合理地給出警告或者進行信息提示，以便軟件在計算以及運行期間能夠具有較強的穩定性，最大限度地規避計算錯誤的情況，從而進一步提升系統以及軟件應用的可靠性。②響應的快速性。所謂的響應快速性，其主要是指用戶在對軟件系統進行實際操作期間，對軟件性能有最直觀的印象。③加工數據計算的精準性。數控設備在對管件進行切割的過程中，相貫線加工數據計算的精準度會對其切割效果以及質量產生非常大的影響。因而，依照數學計算模型來對軟件進行設計的過程中，務必要做好各個計算過程以及參數變量等的數據處理，科學地進行存儲，以確保計算以及存儲階段數據的準確度能夠得到綜合提升[4]。

圖1 相貫線編程系統構成

2.1.2 功能需求分析

因為是專用的工程軟件，所以相貫線數控編程變成系統節點參數化編程，在軟件功能層面，也需要滿足兩方面需求：①軟件的設計一定要嚴格地遵循用戶需求。在實際的設計工作開展過程中，應該確保軟件的直觀化以及簡便化。用戶在開始編程的前期，能精準地找到與圖紙對應的節點形式[5]。②合理的錯誤提示或者報警功能。為了可以有效地規避因為人員對編程參數的錯誤輸入而引發的各項問題，在參數輸入完成之后，系統需要依照具體現狀，科學地對參數的精準性和合理性進行判斷，然后及時地給出錯誤提示，以便能夠對問題進行快速的修整。

2.2 節點參數化編程的軟件整體構架

針對相貫線變成系統節點參數化編程功能而言，其主要是依托于MFC單文檔模板，并加上自定義相關類的框架，充分對各應用類以及各控件進行利用，讓其能夠與主程序模板的消息響應機制相結合，然后科學地對各個功能模塊進行操作，具體軟件的總體框架如圖2所示。

圖2 點參數化編程軟件總體框架

3 多軸聯動數控相貫線切割機編程系統的實際應用分析

3.1 主要功能模塊的程序流程

第一，單節點編輯模塊序流程。對于單節點編輯模塊來說，其與各單節點相關形式對應的節點編輯模塊的軟件框架具有較強的相似性，都是對MFC的單文檔框架進行利用。

第二，桁架雙端通用編輯程序流程。通過對桁架雙端通用編輯的進一步研究，其也屬于單個節點的計算模型。對于這一部分來說，相當于兩端數據進行自動組合計算。

3.2 軟件主要功能模塊實例及工程應用

一般而言，相貫線節點參數化編程軟件在開發期間，其通常是在VC開發環境中進行的。而對于VC而言，其本身屬于一個功能性較為強大，并且適合可視化應用軟件開發的工具。第一，編程引導界面。因為管件的整體切割數據通常是依照各個不同節點模型來開展計算工作的。所以，單節點在實際的編輯過程中，也需要將參數化編程作為依據。通過對工程中節點類型的有效整理、歸納和分析得知，在實際的編程引導界面中，應該盡可能地在采用簡單且直觀的可視化圖形引導手段，為用戶呈現出主管插入式接口以及主管開孔等不同節點類型，以確保可以滿足用戶的多種需求。第二，單節點編程。對于單節點參數化編程來說，在編程界面上，可以對可視化的編程界面進行有效的利用和選擇，相關的編程參數引導，能讓用戶直觀地了解各項變成參數的意義，確保可以最大限度地降低編程出現錯誤的概率。第三，桁架雙端通用編輯。對于絕大部分的桁架結構來說，用戶可以不對兩端節點的數據進行組合，直接借助桁架雙端通用編輯，有效對管件兩端加工數據進行提取，合理進行利用。第四，具體應用。某公司在發展過程中，對本次研究的節點參數化編程系統進行了利用，對塔架相貫線加工數據進行了精準的提取，并科學運用到了實際切割工作中，獲得的成效相對良好。因此，這一背景下，也充分證明了該系統對相關數據計算的精準度較高。

4 結束語

綜合而言，隨著研究的日益深入，軸聯動相貫線數控編程系統在相貫線數控切割機現場的具體利用過程中，因為受到一些主觀因素和客觀因素的影響和干擾，致使其還存在了很多的不足和問題，仍然需要進一步改進和提升。因此，在今后的發展階段，一定要強化對這一層面的重視，能夠結合具體現狀，借助相對合理的方法，加大對多軸聯動數控相貫線切割機編程系統的開發，對節點參數編程進行不斷優化，對軟件的操作進行科學簡化，然后有針對性地對其進行利用，以便能夠將焊接坡口問題出現的概率降到最低。

［1］曹國龍，鐘裕華.數控相貫線切割機在海洋平臺中的應用［J］.金屬加工（熱加工），2017（10）：28-29.

［2］苗天祺.相貫線坡口切割原理及運動仿真模型研究［D］.哈爾濱：哈爾濱理工大學，2018.

［3］周楊.相貫線切割控制算法的研究及軟件的開發［D］.北京：北方工業大學，2019.

［4］譚肖.管件相貫線坡口切割數控系統關鍵技術的研究［D］.湘潭：湘潭大學，2018.

［5］周敏.多軸聯動數控相貫線切割機編程系統的研究與開發［D］.武漢：中國地質大學，2017.

2095－6835（2020）20－0158－02

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10.15913/j.cnki.kjycx.2020.20.069

〔編輯：王霞〕