不锈钢管相贯线等离子切割机数控系统研究

摘要

在实际生产生活中，管管和管板相贯的型式随处可见，每一种相贯型式均对应一种相贯曲线。相贯曲线通常是一种复杂的三维空间曲线，相贯曲线的类型主要取决于相贯体的形状、大小和相对位置。为了加工出满足焊接工艺要求的焊接坡口，实现管管或管板的理想相贯搭接，对相贯线切割提出了较高的技术要求。本课题研究的不锈钢管相贯线等离子切割机主要用于不锈钢相贯端面的成形切割。
　　本课题针对不锈钢圆管-圆管和圆管-方管两种相贯型式，研究了空间相贯线的形成机理，确定了不锈钢管相贯线等离子切割机的机械结构，采用四轴多联动控制方式实现了相贯线的准确切割，利用SolidWorks软件绘制了相贯线等离子切割机的三维实体模型。
　　通过齐次坐标变换建立了圆管-圆管和圆管-方管偏置斜交的相贯线数学模型，针对所建立的相贯线数学模型，运用MATLAB GUI模块进行了编程仿真，实现了输入任意相贯参数，即可获得相应的空间相贯曲线，验证了数学模型的正确性，获得了一系列相贯平面展开曲线上的节点，依据所取得的型值点，采用Origin软件分段拟合出平面展开曲线，进而获得了对应的一般二次曲线方程。
　　一般二次曲线插补常用比较积分插补算法，比较积分法插补算法综合了逐点比较法和DDA法的优点，具有插补精度高、操作简便和速度控制简单的特点。因此，本课题研究分析了比较积分插补算法的插补原理，针对直线和一般二次曲线插补的所有情形进行了概括分析，求解了直线和一般二次曲线的脉冲间隔和公差，设置了数控系统的相贯线专用G代码，通过可视化编程软件VB6.0实现了相贯曲线插补过程的动态模拟仿真。
　　不锈钢管相贯线等离子切割机数控系统的硬件结构采用 PC机+固高运动控制卡实现，数控系统的软件结构采用多任务性和并行处理的方法，应用可视化编程软件VB6.0完成了不锈钢管相贯线等离子切割机CNC系统的软件程序设计。
　　通过加载相贯线 NC加工代码，实现了圆管-圆管和圆管-方管相贯线的插补仿真。实验表明，研究开发的不锈钢管相贯线等离子切割机数控系统具有人机交互界面友好、可操作性强、适用范围广的特点，为圆管-圆管和圆管-方管的相贯线加工制造奠定了理论与实践的技术基础。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 课题研究的背景和意义

1.2 相贯线切割机的研究现状

1.3 等离子切割技术的发展

1.4 数控系统的发展现状及发展趋势

1.5 课题的主要研究内容

1.6 本章小结

第二章 相贯线的形成机理和等离子切割机的机械结构

2.1 相贯线的常见类型

2.2 相贯线形成机理的研究

2.3 不锈钢管相贯线等离子切割机的运动分析

2.4 不锈钢管相贯线等离子切割机的机械结构

2.5 本章小结

第三章 相贯线数学模型的建立

3.1 圆管与圆管相贯的数学模型

3.2 圆管与方管相贯的数学模型

3.3 本章小结

第四章 相贯线比较积分插补算法的研究

4.1 插补算法的设计原则和选择依据

4.2 比较积分法插补算法原理

4.3 数控系统的G代码指令设置

4.4 比较积分插补算法插补相贯线

4.5 本章小结

第五章 不锈钢管相贯线等离子切割机数控系统的研究

5.1 数控系统的硬件结构

5.2 数控系统的软件开发

5.3 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢