CN105974888B - 一种数控卷圆机控制算法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种数控卷圆机控制算法，所述算法对数控卷圆机进行控制，所述数控卷圆机包括控制单元、同步齿轮、主滚、左滚和右滚，左滚和右滚并排左右排列，主滚位于左滚和右滚的上方，采用线性导轨和高精度丝杆作为主滚、左滚和右滚三者间距的运动调节执行机构，同步齿轮使主滚、左滚和右滚同步运动，所述算法根据工件长度，自行给出卷圆时左滚和右滚需要的运动量。本发明算法简单、实用性强，效果好，数据可记录分析，使得数据显示单元上呈现，同时自动调节功能，功能更加完善。
Description
技术领域
本发明属于机械制造技术领域，具体涉及一种数控卷圆机控制算法。
背景技术
近年来，卷圆机在市场上并不少见，但对于铝制工件及其他某些材料的工件存在着塑性变形，这样会影响对圆计算的几何尺寸的结果，特别是容易出现不合格品，严重影响生产产品的质量。当卷园的应力超过材料的弹性极限，则产生的变形在外力去除后不能全部恢复，而残留一部分变形，材料不能恢复到原来的形状，这种残留的变形是不可恢复的。然而，市场上常见的卷圆机功能单一，只能手动调节数据，无法对数据进行记忆，精度低，功耗大。
发明内容
为了克服现有技术的不足，提出了一种数控卷圆机控制算法，所述算法便于数据传输与记录，并进行相关分析；具有自动功能且卷圆数据范围可调；低功耗，安全性高，不仅可以记录以前的卷圆数据，提供历史数据曲线，还可以成为下次卷圆数据段的重要参考数据。
本发明的技术方案为：一种数控卷圆机控制算法，所述算法对数控卷圆机进行控制，所述数控卷圆机包括控制单元、同步齿轮、主滚、左滚和右滚，左滚和右滚并排左右排列，主滚位于左滚和右滚的上方，采用线性导轨和高精度丝杆作为主滚、左滚和右滚三者间距的运动调节执行机构，同步齿轮使主滚、左滚和右滚同步运动，所述算法根据工件长度，自行给出卷圆时左滚和右滚需要的运动量，算法如下：
第一步，初始化，初始状态下，设定卷圆机的右滚和左滚所在圆的上方公切线为水平线：ty0，右滚与水平线ty0相切，位于ty0下方的右滚初始的圆心为D，主滚圆心为B，与右滚起点圆心距为BD，卷圆成型后的圆心为A，主滚圆B与圆A的切点为T，右滚与其相切处圆心C，此时，BC的斜率为135°；
第二步，计算
1)根据第一步可知，工件轨迹圆A,半径为R1，主滚圆心B，半径为R2，右滚运动后的终点圆心为圆心C，与工件A相切，半径R3，右滚初始位置圆心为圆心D，与水平面相切，半径设R3；则相切时的右滚圆C与工件轨迹圆心A的圆心距，
OP1＝R1+R3；
右滚圆初始位置圆心D到与主滚圆心B之间的垂直距离：
OP2＝R2+R3
主滚与工件轨迹圆心距，OP3＝R1-R2
2)求TC线段
三角形ATC与三角形BTC共用边线，
ATC直角三角形的勾股定理：
OP12＝(TC)2+(BT+OP3)2
TC通过上式可求出；
3)求线段X,，即CD的距离，
利用线段及TC的计算，可求出CD之间的距离:
因为
CD＝BD-BC
第三步，修正
当卷圆时工件提前接触到了主滚，此时，工件所在圆与水平线轴有切点E，同时与主滚有切点F，与右滚有相切点G，EFG三切点确认一个新的圆，此时要修正X的值，使之减小，但不能使得卷圆过小，修改X为0.6X。
第四步，内置卷圆统一的公式
1)(x1-x2)/(y1-y2)＝(x3-x4)/(y3-y4)
这里x1,x2,x3,x4指卷圆工件长度，y1,y2,y3,y4指右滚的圆心在横向和纵向的位移量中的纵向位移量；
2)km＝δy/kx
这里的km指的是材料的塑性变形系数对卷圆时，右滚的圆心在横向和纵向的位移量的影响系数，δy指的右滚的圆心在横向和纵向的位移量的差值，kx指的是工件长度。
本发明具有如下有益效果：
1)本发明算法简单、实用性强，效果好，数据可记录分析，使得数据显示单元上呈现，同时自动调节功能，功能更加完善。
2)本发明为了使用户使用的更加方便，使用了无参数操作。当用户使用一种长度工件后，我们不需要要像其他的卷圆机一样输入参数。而是操作先卷一个圆，如果不合适的话，使用机器自带的手轮作为调整工具，调整卷圆的大小。
3)如果用户有许多不同种类的工件，只需要将当前数据按下保存，便会记录工件的加工程序，等下次要使用时，只需要调出即可，非常方便。
附图说明
图1是本发明算法原理示意图。
图2是本发明算法修正原理示意图。
图中：1--圆心A；2-圆心B；3-圆心C；4-圆心D。
下面对本发明进行详细的说明。
具体实施方式：
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
参见图1和图2所示，本发明的所述算法对数控卷圆机进行控制，所述数控卷圆机包括控制单元、同步齿轮、主滚、左滚和右滚，左滚和右滚并排左右排列，主滚位于左滚和右滚的上方，采用线性导轨和高精度丝杆作为主滚、左滚和右滚三者间距的运动调节执行机构，同步齿轮使主滚、左滚和右滚同步运动，所述算法根据工件长度，自行给出卷圆时左滚和右滚需要的运动量，本发明的左滚的计算方法与右滚的类似，下面给出算法如下：
第一步，初始化，初始状态下，设定卷圆机的右滚和左滚所在圆的上方公切线为水平线：ty0，右滚与水平线ty0相切，位于ty0下方的右滚初始的圆心为D，主滚圆心为B，与右滚起点圆心距为BD，卷圆成型后的圆心为A，即圆心A(1)，主滚圆以圆心B(2)的圆B与以圆心A(1)为圆心的圆A的切点为T，右滚与其相切处的圆心C(3),此时，BC的斜率为135°；
第二步，计算
1)根据第一步可知，工件轨迹圆A,半径为R1，主滚圆心为圆心B(2)，半径为R2，右滚运动后的终点圆的圆心为圆心C(3)，与工件A相切，半径R3，右滚初始位置圆心为D，与水平面相切，半径设R3；则相切时的右滚的圆心C(3)与工件轨迹的圆心A(1)的圆心距，
OP1＝R1+R3；
右滚圆初始位置圆心D4到与主滚的圆心B(2)之间的垂直距离：
OP2＝R2+R3
主滚与工件轨迹圆心距，OP3＝R1-R2
2)求TC线段
三角形ATC与三角形BTC共用边线，
ATC直角三角形的勾股定理：
OP12＝(TC)2+(BT+OP3)2
TC通过上式可求出；
3)求线段X,
利用线段及TC的计算，可求出CD之间的距离:
因为
CD＝BD-BC
第三步，修正
当卷圆时工件提前接触到了主滚，此时，工件所在圆与水平线轴有切点F，同时与主滚有切点G，与右滚有相切点H，FGH三切点确认一个新的圆，此时要修正X的值，使之减小，但不能使得卷圆过小，修改X为0.6X；
第四步，内置卷圆统一的公式
1)(x1-x2)/(y1-y2)＝(x3-x4)/(y3-y4)
这里x1,x2,x3,x4指卷圆工件长度，y1,y2,y3,y4指右滚的圆心在横向和纵向的位移量中的纵向位移量；
2)km＝δy/kx
这里的km指的是材料的塑性变形系数对卷圆时，右滚的圆心在横向和纵向的位移量的影响系数，δy指的右滚的圆心在横向和纵向的位移量的差值，kx指的是工件长度。
3)塑性变形方面
铝制工件及其他材料的工件存在着塑性变形，会影响我们对圆计算的几何尺寸的结果；当应力超过材料的弹性极限，则产生的变形在外力去除后不能全部恢复，而残留一部分变形，材料不能恢复到原来的形状，这种残留的变形是不可逆的塑性变形。此时要修正X的值，使之减小，经验值为：修改X为0.6X。
本发明的无参数化编程
为了使用户使用的更加方便，本发明创新的使用了无参数操作。
当用户使用一种长度工件后，不需要要像其他的卷圆机一样输入参数。而是操作先卷一个圆，如果不合适的话，使用机器自带的手轮作为调整工具，调整卷圆的大小。
本发明的数据保存
如果用户有许多不同种类的工件，只需要将当前数据按下保存，便会记录工件的加工程序，等下次要使用时，只需要调出即可，非常方便。
Claims (1)
1.一种数控卷圆机控制算法，所述算法对数控卷圆机进行控制，所述数控卷圆机包括控制单元、同步齿轮、主滚、左滚和右滚，左滚和右滚并排左右排列，主滚位于左滚和右滚的上方，采用线性导轨和高精度丝杆作为主滚、左滚和右滚三者间距的运动调节执行机构，同步齿轮使主滚、左滚和右滚同步运动，所述算法根据工件长度，自行给出卷圆时左滚和右滚需要的运动量，其特征是：
具体计算算法如下：
第一步，初始化，初始状态下，设定卷圆机的右滚和左滚所在圆的上方公切线为水平线：ty0，右滚与水平线ty0相切，位于ty0下方的右滚初始的圆心为D，主滚圆心为B，与右滚起点圆心距为BD，卷圆成型后的圆心为A，主滚圆B与圆A的切点为T，右滚与其相切处圆心C,此时，BC的斜率为135°；
第二步，计算
1）根据第一步可知，工件轨迹圆A,半径为R1，主滚圆心B，半径为R2，右滚运动后的终点圆心为圆心C，与工件A相切，半径R3，右滚初始位置圆心为圆心D，与水平面相切 ，半径设R3；则相切时的右滚圆C与工件轨迹圆心A的圆心距，
OP1=R1+R3；
右滚圆初始位置圆心D到与主滚圆心B之间的垂直距离：
OP2=R2+R3
主滚与工件轨迹圆心距，OP3=R1-R2
2）求TC线段
三角形ATC与三角形BTC 共用边线，
ATC直角三角形的勾股定理：
OP1²=(TC)²+(BT+OP3)²
TC通过上式可求出；
3）求线段X,即CD的距离，
利用线段BD=OP2*，求出CD之间的距离:
因为BC= TC* ，CD=BD-BC，所以，
X=OP2*- TC* =*（OP2-TC）；
第三步，修正
当卷圆时工件提前接触到了主滚，此时，工件所在圆与水平线轴有切点E，同时与主滚有切点F，与右滚有相切点G，EFG三切点确认一个新的圆， 此时要修正X的值，使之减小，但不能使得卷圆过小，修改X为0.6X；
第四步，内置卷圆统一的公式
1） (x1-x2)/(y1-y2)=(x3-x4)/(y3-y4)
这里x1, x2, x3, x4指卷圆工件长度，y1, y2, y3, y4指右滚的圆心在横向和纵向的位移量中的纵向位移量；
2） km=δy/kx
这里的km指的是材料的塑性变形系数对卷圆时，右滚的圆心在横向和纵向的位移量的影响系数，δy指的右滚的圆心在横向和纵向的位移量的差值，kx指的是工件长度。
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