CN105562880A - 切割圆钢管相贯线加工工装及加工方法 - Google Patents

Abstract

一种切割圆钢管相贯线加工工装及加工方法，主要是以通用平面数控切割设备的大车轨道及与其活动连接的大车，与大车连接且带有割炬的小车，大车上设置的推动机构，以及设置在通用平面数控切割设备工作台上的工件滚动轨道为切割圆钢管相贯线加工工装。将由专用程序生成的相贯线加工G代码复制到通用平面数控切割设备，形成相贯线加工G代码数控加工程序，通用平面数控切割设备在相贯线加工G代码数控加工程序的控制下，完成圆钢管相贯线的切割加工。由于利用工厂现已有通用平面数控切割设备，可有效地减少设备投资，降低成本，且操作简单。同时，加工好的相贯线表面光滑平整，精度高，可以直接使用，无需进行人工修整打磨，能有效地提高钢管相贯线的加工质量及效率。可产生明显的经济效益。

Description

切割圆钢管相贯线加工工装及加工方法

技术领域

本发明涉及一种切割圆钢管的加工工装及加工方法，特别是切割圆钢管相贯线加工工装及加工方法。它适用于利用平面数控切割设备对圆钢管相贯线的切割加工。

背景技术

圆钢管相贯节点是直接交汇节点，连接简单并节省材料，但是对圆钢管杆端加工比较复杂，节点处受力状态复杂。通常，圆钢管相贯节点有两种相贯结合方式。其一，弦杆(主管)完整，腹杆(支管)端部加工成相贯面后，吻合焊接在弦杆的管壁上；其二，弦杆(主管)和腹杆(支管)均加工出相贯面后焊接到一起。相贯节点因为外形美观，在大跨度结构中应用较多。目前，对圆钢管杆端相贯线加工的方法主要有两种，一种是手工放样、划线，手工切割，然后手工修整；一种是专用的钢管相贯线数控切割设备进行数控切割。采用手工切割圆钢管杆端相贯线，既工作效率低，又加工精度差。采用专用的钢管相贯线数控切割设备切割圆钢管杆端相贯线，功能单一，只能切割钢管，且价格较贵。

发明内容

本发明的目的在于提供一种切割圆钢管相贯线加工工装及加工方法，它能够克服已有技术的不足，利用目前钢结构生产厂家已经普及的通用平面数控切割设备，对圆钢管杆端相贯线进行加工，可有效地减少设备投资，降低成本，并能有效地提高钢管相贯线的加工质量及效率。

通常，通用的平面数控切割设备，其大车沿大车轨道做X向平动，小车做Y向平动，而X、Y向运动均可在程序控制下协调工作，切割出任意平面曲线。圆钢管如果作纯滚动，那么滚动一周，圆钢管中心线将平动一个周长长度，相贯线将展开成一个平面曲线，因此用平面数控切割设备加工圆钢管相贯线从原理上是可行的。用大车的X向运动推动钢管滚动，小车带动割炬沿Y向移动，拟合相贯线不同点至钢管端的距离，就可以将相贯线切割出来。

其解决方案是：由通用平面数控切割设备的大车轨道及与其活动连接的大车，与大车轨道式连接且带有割炬的小车，大车上设置的推动机构，以及设置在通用平面数控切割设备工作台上的工件滚动轨道，构成切割圆钢管相贯线加工工装。该切割圆钢管相贯线加工工装在由专用程序生成的相贯线加工G代码复制到通用平面数控切割设备形成的G代码数控加工程序控制下，完成圆钢管相贯线的切割加工。

所述的推动机构由推动架及其上连接的滚动轮构成。

所述生成相贯线加工G代码专用程序是：

1）输入弦杆、腹杆规格，以及弦杆方向向量和弦杆与腹杆交点坐标相关数据；

2）根据弦杆与腹杆方向向量，计算出弦杆与腹杆两杆间夹角；

3）将腹杆内圆周长按约1mm长度均分，均分数为n,求出相贯线上均分各点到过弦杆、腹杆交点且与腹杆轴线垂直平面的距离Li(L1、L2、L3……Li……Ln)，并取最小距离值Lm；

4）求出腹杆中心长度，减去上述两端最小距离值Lm，得到腹杆下料长度，并输出腹杆下料长度数值；

5）腹杆外圆周长按与内圆周长相同均分数均分为n段，得到G代码X坐标，腹杆各均分点距离Li减去其相应的最小距离值Lm，得到G代码Y坐标；

6）按直线插补输出加工G代码文件。

切割圆钢管相贯线加工方法包括如下工艺步骤：

1、根据钢管两端弦杆(主管)方向及交点坐标，确定要加工腹杆(支管)长度及两端相贯线形状，由专用程序生成相贯线加工G代码；所述相贯线加工G代码是指要加工圆钢管腹杆两端相贯线的Ｘ坐标和Ｙ坐标；

2、将上述生成的相贯线加工G代码复制到通用的平面数控切割设备，形成G代码数控加工程序；

3、按要加工腹杆钢管两端相贯线的最高点之间的距离确定要加工腹杆钢管的长度，并沿该腹杆钢管母线定出其两端的起始点，并且两端的起始点在腹杆钢管圆周的同一母线上；

4、将要加工相贯线的腹杆钢管放置在位于工作台上的两条与X向平行的滚动轨道上，使要加工相贯线的腹杆钢管长度方向与Y向平行；

5、将所述的小车上的两个割炬对准要加工相贯线的腹杆钢管母线两端的起始点，即可以开始切割；

6、开始切割，在G代码数控加工程序控制下，大车沿大车轨道作X向平动，大车通过推动架推动要加工相贯线的圆钢管沿两条与X向平行的滚动轨道纯滚动，小车带动割炬沿Y向移动，拟合相贯线不同点至圆钢管腹杆两端的距离，实现自动切割圆钢管腹杆两端相贯线的数控加工。

本发明采用上述技术方案，以通用平面数控切割设备的大车轨道及与其活动连接的大车、与大车轨道式连接且带有割炬的小车、大车上设置的推动机构、以及设置在通用平面数控切割设备工作台上的工件滚动轨道为切割圆钢管相贯线加工工装，将由专用程序生成的相贯线加工G代码，复制到通用平面数控切割设备，形成相贯线加工G代码数控加工程序，通用平面数控切割设备在G代码数控加工程序的控制下，即可完成圆钢管相贯线的切割加工。由于利用工厂现已有的平面数控切割设备，可有效地减少设备投资，降低成本，且操作简单。同时，加工好的相贯线表面光滑平整，精度高，可以直接使用，无需进行人工修整打磨，能有效地提高钢管相贯线的加工质量及效率。可产生明显的经济效益。

附图说明

图1为切割圆钢管相贯线加工工装的结构示意图。

图2为图1中的A-A剖面图。

图3为弦杆与腹杆相贯示意图。

图4为要切割相贯线钢管起始点位置示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细描述本发明的具体实施方式。

图1至图4中，通用平面数控切割设备的大车轨道1及与其活动连接的大车2，与大车2轨道式连接且带有割炬4的小车3，大车2上设置的推动机构，以及设置在通用平面数控切割设备工作台8上的工件滚动轨道6，构成切割圆钢管相贯线加工工装。所说的推动机构由与大车2连接的推动架7，连接在推动架7上的滚动轮9构成。将由专用程序生成的相贯线加工G代码复制到通用平面数控切割设备，形成通用平面数控切割设备G代码数控加工程序，通用平面数控切割设备在G代码数控加工程序的控制下，即可完成圆钢管相贯线的切割加工。

生成相贯线加工G代码的专用程序是：

1）输入上弦杆16、下弦杆10及腹杆5的规格，上弦杆16、下弦杆10的方向向量及上弦杆16、下弦杆10与腹杆5交点坐标等相关数据；

2）根据上弦杆16、下弦杆10与腹杆5方向向量计算出上弦杆16、下弦杆10与腹杆5的杆间夹角；

3）将腹杆5内圆周长按约1mm长度均分，均分数为n，求出相贯线上均分各点到过上弦杆16、下弦杆10与腹杆5交点且与腹杆5轴线垂直平面的距离，Li(L1、L2、L3……Li……Ln)，并取最小距离值Lm；

4）求出腹杆5中心长度，减去上述两端最小距离值Lm，得到腹杆5下料长度，并输出腹杆5下料长度数值；

5）腹杆5外圆周长按与内圆周长相同均分数均分为n段，得到G代码X坐标，腹杆各均分点距离Li减去其相应的最小距离值Lm，得到G代码Y坐标；

6）按直线插补输出加工G代码文件。

所述的上弦杆16、下弦杆10及腹杆5均为圆钢管

切割圆钢管相贯线加工方法包括如下工艺步骤：

1、根据圆钢管腹杆5两端与上弦杆16和下弦杆10的相交方向及交点14和15的坐标，确定要加工圆钢管腹杆5的长度及其两端相贯线12和13的形状，由专用程序生成相贯线加工G代码；所述相贯线加工G代码是指圆钢管腹杆5两端要加工相贯线的Ｘ坐标和Ｙ坐标；

2、将上述生成的相贯线加工G代码复制到通用平面数控切割设备，形成相贯线加工G代码数控加工程序；

3、按要加工圆钢管腹杆5两端相贯线的最高点之间的距离确定要加工圆钢管腹杆5的下料长度，并沿该圆钢管腹杆5的母线定出其两端的起始点17，该两端的起始点17在圆钢管腹杆5圆周的同一母线上；

４、将要加工相贯线的圆钢管腹杆5放置在位于工作台8上的两条与X向平行的滚动轨道6上，使要加工相贯线的圆钢管腹杆5的长度方向与Y向平行；

5、将小车3上的两个割炬4对准相应要加工相贯线的圆钢管腹杆5母线两端的起始点17，即可开始切割；

6、开始切割，在G代码数控加工程序控制下，大车2沿大车轨道1作X向平动，并通过推动架推动圆钢管腹杆5沿两条与X向平行的滚动轨道6纯滚动，随大车2X向平动又沿大车2作Y向移动的小车3带动割炬4沿Y向移动，拟合相贯线不同点至圆钢管腹杆5两端的距离，实现自动切割圆钢管腹杆5两端相贯线的数控加工。

Claims (4)

1.一种切割圆钢管相贯线加工工装，其特征在于，由通用平面数控切割设备的大车轨道（1）及与其活动连接的大车（2），与大车（2）轨道式连接且带有割炬（4）的小车（3），设置在大车（2）上的推动机构，以及设置在通用平面数控切割设备工作台（8）上的工件滚动轨道（6），构成切割圆钢管相贯线加工工装。

2.如权利要求1所述的切割圆钢管相贯线加工工装，其特征在于，所述的推动机构由推动架（7）及其上连接的滚动轮（9）构成。

3.一种切割圆钢管相贯线加工方法，其特征在于，切割圆钢管相贯线加工方法包括如下工艺步骤：

1)根据圆钢管腹杆（5）两端与上弦杆（16）、下弦杆（10）连接的方向及连接交点坐标，确定要加工圆钢管腹杆（5）长度及两端相贯线形状，并由专用程序生成相贯线加工G代码，所述相贯线加工G代码是指要加工圆钢管腹杆（5）两端相贯线的Ｘ坐标和Ｙ坐标；

2)将上述生成的相贯线加工G代码复制到通用平面数控切割设备，形成通用平面数控切割设备G代码数控加工程序；

3)按要加工圆钢管腹杆（5）两端相贯线的最高点之间的距离，确定要加工圆钢管腹杆（5）的下料长度，并沿该圆钢管腹杆（5）圆周母线定出其两端的起始点（17），并且该两端的起始点（17）在圆钢管腹杆（5）圆周的同一母线上；

4）将要加工相贯线的圆钢管腹杆（5）放置在位于工作台（8）上的两条与X向平行的滚动轨道（6）上，使要加工相贯线的圆钢管腹杆（5）的长度方向与Y向平行；

5）将小车（3）上的两个割炬（4）对准要加工相贯线的圆钢管腹杆（5）母线两端的起始点（17），即可开始切割；

6)开始切割，在G代码数控加工程序控制下，大车(2)沿大车轨道（1）作X向平动，并通过推动架推动圆钢管腹杆（5）沿两条与X向平行的滚动轨道(6)纯滚动，随大车(2)X向平动又沿大车(2)作Y向移动的小车(3)带动割炬(4)沿Y向移动，拟合相贯线不同点至圆钢管腹杆（5）两端的距离，实现自动切割圆钢管腹杆（5）两端相贯线的数控加工。

4.如权利要求3所述的切割圆钢管相贯线加工方法，其特征在于，所述生成相贯线加工G代码专用程序是：

1)输入弦杆、腹杆规格，以及弦杆方向向量和弦杆与腹杆交点坐标相关数据；

2)根据弦杆与腹杆方向向量，计算出弦杆与腹杆两杆间夹角；

3)将腹杆内圆周长按约1mm长度均分，均分数为n,求出相贯线上均分各点到过弦杆、腹杆交点且与腹杆轴线垂直平面的距离Li(L1、L2、L3……Li……Ln)，并取最小距离值Lm；

4）求出腹杆中心长度，减去上述两端最小距离值Lm，得到腹杆下料长度，并输出腹杆下料长度数值；

5）腹杆外圆周长按与内圆周长相同均分数均分为n段，得到G代码X坐标，腹杆各均分点距离Li减去其相应的最小距离值Lm，得到G代码Y坐标；

6）按直线插补输出加工G代码文件。