CN109365610A - 旋压机的横向三旋轮力平衡控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种旋压机的横向三旋轮力平衡控制方法，包括设置旋轮的初始压下位置和旋轮之间的错距量；分别确定旋轮的初始压下量校正时刻以及压下量校正采样周期；旋轮就位后，采集旋轮的压力数据；确定第三旋轮的轨迹，并确定旋轮标准压力值；在第一旋轮的初始压下量校正时刻，根据所采集的第一旋轮的压力数据与标准压力值，对第一旋轮的压下量进行第一次校正，之后每个压下量校正采样周期对第一旋轮的压下量进行校正。本发明能够解决在旋压加工过程中控制三个旋轮横向力平衡的方法，本发明通过先后主动调节第一旋轮和第二旋轮的旋压力大小，经数控系统计算并自动调整三个旋轮的径向位移变量，逐步达到三个旋轮的横向力平衡控制的目的。

Description

旋压机的横向三旋轮力平衡控制方法

技术领域

本发明涉及金属管材压力加工技术领域，具体涉及一种旋压机的横向三旋轮力平衡控制方法。

背景技术

旋压成形技术是利用旋轮和工件的近似点接触、单位高压力，使加工材料局部发生塑性变形的一种压力加工技术，此成形技术有着材料利用率高、加工性能显著提高，适用于高强度难变形材料加工、无缝回转体空心件的整体加工等特点。其中，三旋轮强力旋压是旋压成形的主要技术之一，有着旋压吨位大、三旋轮可自动对心、旋压精度高等特点，被广泛应用于薄壁筒形零件、带外环向加强筋和小锥角零件的旋压成形。

横向三旋轮力平衡技术一直是旋压成形技术追求的目标，如果能实现旋压力自动检测和反馈功能，将给旋压成形技术带来创新，会大大提高旋压工件的精度以及旋压设备的使用寿命等。目前，现有的三旋轮强力旋压成形技术还无法实现上述旋压力的自动检测和反馈功能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种旋压机的横向三旋轮旋压力自动检测及平衡控制方法，能够解决在旋压加工过程中控制三个旋轮横向力平衡的方法，本发明适用于三旋轮旋压的错距旋压加工工艺，通过先后主动调节第一旋轮和第二旋轮的旋压力大小，经数控系统计算并自动调整三个旋轮的径向位移变量，逐步达到三个旋轮的横向力平衡控制的目的。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种旋压机的横向三旋轮力平衡控制方法，包括：

分别设置第一旋轮、第二旋轮和第三旋轮的初始压下位置，分别设置第一旋轮与第二旋轮之间、第二旋轮与第三旋轮之间的错距量；

分别确定第一旋轮和第二旋轮的初始压下量校正时刻，以及压下量校正采样周期；

旋轮就位后，分别采集第一旋轮、第二旋轮和第三旋轮的压力数据；

确定第三旋轮的轨迹，并确定旋轮标准压力值；

在第一旋轮的初始压下量校正时刻，根据所采集的第一旋轮的压力数据与标准压力值，对第一旋轮的压下量进行第一次校正，之后每个压下量校正采样周期对第一旋轮的压下量进行校正；

在第二旋轮的初始压下量校正时刻，根据所采集的第二旋轮压力数据与标准压力值，对第二旋轮的压下量进行第一次校正，之后每个压下量校正采样周期对第二旋轮的压下量进行校正。

在上述的旋压机的横向三旋轮力平衡控制方法中，作为优选的，所述分别设置第一旋轮、第二旋轮和第三旋轮的初始压下位置，分别设置第一旋轮与第二旋轮之间、第二旋轮与第三旋轮之间的错距量，包括：

根据旋压工件毛坯的壁厚要求、旋压工件产品的壁厚要求以及材料的极限减薄率、旋压道次安排计算三个旋轮的初始压下位置、旋轮之间的错距量以及纵向进给速度；

其中，将第一旋轮、第二旋轮和第三旋轮的初始压下位置分别记为H₁、H₂和H₃，第一旋轮和第二旋轮之间、第二旋轮与第三旋轮之间的错距量分别记为S₁、S₂，纵向进给速度记为V。

在上述的旋压机的横向三旋轮力平衡控制方法中，作为优选的，所述分别确定第一旋轮和第二旋轮的初始压下量校正时刻，以及压下量校正采样周期，包括：

第一旋轮、第二旋轮和第三旋轮均到达初始压下位置后，选择任意时刻作为第一旋轮的初始压下量校正时刻，记为T_1-1；

第一旋轮的初始压下量校正时刻后，先经历第一旋轮校正持续时间t，再经历第二旋轮与第一旋轮校正的间隔时间△t，确定第二旋轮的初始压下量校正时刻，记为T_2-1，经历第二旋轮校正持续时间t，再经历第一旋轮与第二旋轮校正的间隔时间△t，确定第一旋轮的第2次压下量校正时刻，记为T_1-2，如此按周期循环，设定第一旋轮和第二旋轮的校正持续时间均为t；

压下量校正采样周期记为△T，△T＝2t+2×△t；

其中，△t＞S/V，S∈max(S1，S2)；△T＞(S₁+S₂)/V。

在上述的旋压机的横向三旋轮力平衡控制方法中，作为优选的，所述选择任意时刻作为第一旋轮的初始压下量校正时刻，包括：

第一旋轮、第二旋轮和第三旋轮与旋压工件接触，分别到达的初始压下位置，三个旋轮同时开始旋转，并沿着旋压工件方向轴向进给，前进一个行程L后，三个旋轮均进入稳定工作状态，开始同时采集三个旋轮横向旋压力数据，第一旋轮开始第一次压下量校正，记为时刻T_1-1。

在上述的旋压机的横向三旋轮力平衡控制方法中，作为优选的，所述旋轮就位后，分别采集第一旋轮、第二旋轮和第三旋轮的压力数据，包括：

第一旋轮、第二旋轮和第三旋轮均到达初始压下位置后，根据所采集的压力数据，对第一旋轮、第二旋轮和第三旋轮的实际压下位置进行旋轮就位判定；

若任一旋轮未到达初始压下位置，则重新进行旋轮就位判定；

若第一旋轮、第二旋轮和第三旋轮均到达初始压下位置，则继续采集第一旋轮、第二旋轮和第三旋轮的压力数据。

在上述的旋压机的横向三旋轮力平衡控制方法中，作为优选的，所述确定第三旋轮的轨迹，包括：

根据旋压工件产品的壁厚，通过系统预设第三旋轮的轨迹。

在上述的旋压机的横向三旋轮力平衡控制方法中，作为优选的，所述确定旋轮标准压力值，包括：

选择第一旋轮、第二旋轮和第三旋轮的平均压力值作为旋轮标准压力值，即p₀＝(p₁+p₂+p₃)/3，其中，p₀为旋轮标准压力值，p₁为所采集的第一旋轮的压力数据，p₂为所采集的第二旋轮的压力数据，p₃为所采集的第三旋轮的压力数据。

在上述的旋压机的横向三旋轮力平衡控制方法中，作为优选的，所述对第一旋轮的压下量进行第一次校正，包括：

对第一旋轮的压下状态进行判定；

根据第一旋轮的压下状态对第一旋轮进行校正；

优选地，所述对第一旋轮的压下状态进行判定，包括：

计算第一旋轮的压力值与旋轮标准压力值之间的差值△p₁，其中△p₁＝p₁-p₀；

若△p₁＜0，判定第一旋轮处于欠压状态；

若△p₁＞0，判定第一旋轮处于过压状态；

若△p₁＝0，判定第一旋轮处于正压状态；

再优选地，所述根据第一旋轮的压下状态对第一旋轮进行校正，包括：

根据第一旋轮的压下状态，改变第一旋轮的压下位置，即第一旋轮的压下位置由初始压下位置H₁改变为H₁’，令△H₁＝H₁’-H₁；

第一旋轮处于欠压状态时，△H₁＞0，增加第一旋轮的压下量，

第一旋轮处于过压状态时，△H₁＜0，减少第一旋轮的压下量，

第一旋轮处于正压状态时，△H₁＝0，第一旋轮的压下量变化为0。

在上述的旋压机的横向三旋轮力平衡控制方法中，作为优选的，所述对第二旋轮的压下量进行第一次校正，包括：

对第二旋轮的压下状态进行判定；

根据第二旋轮的压下状态对第二旋轮进行校正；

优选地，所述对第二旋轮的压下状态进行判定，包括：

第一旋轮压下量校正后，第二旋轮的压下位置发生改变，即第二旋轮的压下位置由初始压下位置H₂改变为H₂’，其中H₂’＝H₂+△H₁；

间隔时间△t后，重新采集第一旋轮、第二旋轮和第三旋轮的压力数据；

计算第二旋轮的压力值与旋轮标准压力值之间的差值△p₂，其中△p₂＝p₂-p₀；

若△p₂＜0，判定第二旋轮处于欠压状态；

若△p₂＞0，判定第二旋轮处于过压状态；

若△p₂＝0，判定第二旋轮处于正压状态；

再优选地，所述根据第二旋轮的压下状态对第二旋轮进行校正，包括：

根据第二旋轮的压下状态，改变第二旋轮的压下位置，即第二旋轮的压下位置由H₂’改变为H₂”，令△H₂＝H₂”-H₂’；

第二旋轮处于欠压状态时，△H₂＞0，增加第二旋轮的压下量，

第二旋轮处于过压状态时，△H₂＜0，减少第二旋轮的压下量，

第二旋轮处于正压状态时，△H₂＝0，第二旋轮的压下量变化为0。

在上述的旋压机的横向三旋轮力平衡控制方法中，作为优选的，所述对第二旋轮的压下量进行第一次校正之后，还包括：

第一旋轮第一次校正后，每间隔△T，重新采集第一旋轮、第二旋轮和第三旋轮的压力数据，判断第一旋轮的压下状态，对第一旋轮进行矫正；

第二旋轮第一次校正后，每间隔△T，重新采集第一旋轮、第二旋轮和第三旋轮的压力数据，判断第二旋轮的压下状态，对第二旋轮进行矫正。

与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有如下优异效果：

本发明能够实现三轮旋压机的横向三旋轮旋压力自动检测和反馈功能控制，大幅度提高旋压工件精度，特别是直线度、圆度精度；

本发明能够实现三轮旋压机在旋压加工过程中主轴和旋轮的受力均衡，大幅度提高旋压机的使用寿命；

本发明能够自动采集工艺数据，形成包含材料及工艺的数据库，有助于旋压工艺在智能制造领域的应用。

本发明能够实现三轮旋压机在旋压加工过程中的过程控制，特别是针对复杂结构的异形筒形件，成形质量可靠，技术效益、经济效益显著。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。其中：

图1为本发明实施例所提供的旋压机的横向三旋轮力平衡控制方法旋压工件加工过程示意图；

图2为本发明实施例所提供的旋压机的横向三旋轮力平衡控制方法第一旋轮和第二旋轮校正时间周期示意图；

图3为本发明实施例所提供的旋压机的横向三旋轮力平衡控制方法的先调整第一旋轮后调整第二旋轮压下量情况下的程序流程图；

图4为本发明实施例所提供的旋压机的横向三旋轮力平衡控制方法横向三旋轮的截面示意图；

图5为本发明实施例所提供的旋压机的横向三旋轮力平衡控制方法工件成形角、旋轮成形角以及旋轮间的成形角叫示意图；

图6为旋轮校正周期组成示意图。

附图标记说明：

1-第一旋轮；2-第二旋轮；3-第三旋轮；4-旋压工件。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

图3中，旋轮1指第一旋轮1，旋轮2指第二旋轮2，旋轮3指第三旋轮3。

如图4所示，旋压机的横向三旋轮的位置分别位于旋压工件4周边呈等边三角形状态分布。

如图5所示，本发明针对的是错距旋压法，即三个旋轮沿着旋压工件4方向彼此间隔一定距离，称之为轴向错距S₁和S₂，同时又沿着直径方向彼此间隔一定距离，称之为径向(横向)错距△h₁和△h₂。其中，旋压工件4成形角为r，三个旋轮成形角均为α，第一旋轮1与第二旋轮2间的成形角为β₁，第二旋轮2与第三旋轮3间的成形角为β₂，分别满足tanβ₁＝△h₁/S₁，tanβ₂＝△h₂/S₂。上述成形角满足r＜α＜β₁\β₂是错距旋压法的前提条件。

如图6所示，图6为旋轮校正周期组成示意图。图6中t₁为第一旋轮1矫正持续时间，△t₂为第一旋轮1矫正后，与第二旋轮2校正的间隔时间；t₂为第二旋轮2矫正持续时间；△t₁为第二旋轮2矫正后，与第一旋轮1校正的间隔时间；△T为矫正周期，在本发明的实施例中，令t₁＝t₂＝t，△t₁＝△t₂＝△t。

如图1至图6所示，根据本发明的实施例，提供了一种旋压机的横向三旋轮力平衡控制方法，包括以下步骤：

步骤S1、分别设置第一旋轮1、第二旋轮2和第三旋轮3的初始压下位置，分别设置第一旋轮1与第二旋轮2之间、第二旋轮2与第三旋轮3之间的错距量。

步骤S2、分别确定第一旋轮1和第二旋轮2的初始压下量校正时刻，以及压下量校正采样周期。

步骤S3、旋轮就位后，分别采集第一旋轮1、第二旋轮2和第三旋轮3的压力数据。

步骤S4、确定第三旋轮3的轨迹，并确定旋轮标准压力值。

步骤S5、在第一旋轮1的初始压下量校正时刻，根据所采集的第一旋轮1的压力数据与标准压力值，对第一旋轮1的压下量进行第一次校正，之后每个压下量校正采样周期对第一旋轮1的压下量进行校正。

步骤S6、在第二旋轮2的初始压下量校正时刻，根据所采集的第二旋轮2压力数据与标准压力值，对第二旋轮2的压下量进行第一次校正，之后每个压下量校正采样周期对第二旋轮2的压下量进行校正。

在上述的旋压机的横向三旋轮力平衡控制方法中，作为优选方案，步骤S1具体包括：

根据旋压旋压工件4毛坯的壁厚要求、旋压旋压工件4产品的壁厚要求以及材料的极限减薄率、旋压道次安排计算三个旋轮的初始压下位置、旋轮之间的错距量以及纵向进给速度；

其中，将第一旋轮1、第二旋轮2和第三旋轮3的初始压下位置分别记为H₁、H₂和H₃，第一旋轮1和第二旋轮2之间、第二旋轮2与第三旋轮3之间的轴向错距量分别记为S₁、S₂，纵向进给速度记为V。

在上述的旋压机的横向三旋轮力平衡控制方法中，作为优选方案，步骤S2具体包括：

第一旋轮1、第二旋轮2和第三旋轮3均到达初始压下位置后，选择任意时刻作为第一旋轮1的初始压下量校正时刻，记为T_1-1；

第一旋轮1的初始压下量校正时刻后，间隔时间△t，确定第二旋轮2的初始压下量校正时刻，记为T_2-1；

压下量校正采样周期记为△T；其中，△t＞S/V，S∈max(S₁，S₂)；

△T＞(S₁+S₂)/V。。

整个旋压过程，主轴带动模具转动，旋压旋压工件4安装在模具上，模具带动旋压旋压工件4转动，旋轮与旋压工件4接触后，旋压工件4主动旋转，旋轮被动旋转。各个旋轮的运动轨迹如下：第一旋轮1首先绕旋压工件4运动一圈，形成螺纹轨迹，第二旋轮2碾压第一旋轮1轨迹，第三旋轮3又碾压第二旋轮2残留下的螺纹轨迹，这样有规律的减薄旋压工件4，从而达到成形的目的。

在上述的旋压机的横向三旋轮力平衡控制方法中，作为优选方案，所述选择任意时刻作为第一旋轮1的初始压下量校正时刻，包括：

第一旋轮1、第二旋轮2和第三旋轮3同时与旋压工件4起旋端的斜坡接触，各自到达的初始位置如图4所示，三个旋轮同时开始旋转，并沿着旋压工件4方向轴向进给，前进一个行程L后，三个旋轮均进入稳定工作状态，开始同时采集三个旋轮横向旋压力数据，第一旋轮1开始第一次(时刻T_1-1)压下量校正。

在上述的旋压机的横向三旋轮力平衡控制方法中，作为优选方案，步骤S3具体包括：

第一旋轮1、第二旋轮2和第三旋轮3均到达初始压下位置后，根据所采集的压力数据，对第一旋轮1、第二旋轮2和第三旋轮3的实际压下位置进行旋轮就位判定；

若任一旋轮未到达初始压下位置，则重新进行旋轮就位判定；

若第一旋轮1、第二旋轮2和第三旋轮3均到达初始压下位置，沿着旋压工件4轴向行驶一个行程L后，三个旋轮均进入稳定工作状态，同时采集第一旋轮1、第二旋轮2和第三旋轮3的压力数据。

在上述的旋压机的横向三旋轮力平衡控制方法中，作为优选方案，步骤S4中，确定第三旋轮3的轨迹，具体包括以下步骤：

根据旋压旋压工件4产品的壁厚，通过系统预设第三旋轮3的轨迹。

在上述的旋压机的横向三旋轮力平衡控制方法中，作为优选方案，步骤S4中，确定旋轮标准压力值，具体包括以下步骤：

选择第一旋轮1、第二旋轮2和第三旋轮3的平均压力值作为旋轮标准压力值，即p₀＝(p₁+p₂+p₃)/3，其中，p₀为旋轮标准压力值，p₁为所采集的第一旋轮1的压力数据，p₂为所采集的第二旋轮2的压力数据，p₃为所采集的第三旋轮3的压力数据。

在上述的旋压机的横向三旋轮力平衡控制方法中，作为优选方案，步骤S5中，对第一旋轮1的压下量进行第一次校正，具体包括以下方法：

S51、对第一旋轮1的压下状态进行判定；

S52、根据第一旋轮1的压下状态对第一旋轮1进行校正。

其中，对第一旋轮1的压下状态进行判定，包括：

计算第一旋轮1的压力值与旋轮标准压力值之间的差值△p₁，其中△p₁＝p₁-p₀；

若△p₁＜0，判定第一旋轮1处于欠压状态；

若△p₁＞0，判定第一旋轮1处于过压状态；

若△p₁＝0，判定第一旋轮1处于正压状态。

其中，根据第一旋轮1的压下状态对第一旋轮1进行校正，包括：

根据第一旋轮1的压下状态，改变第一旋轮1的压下位置，即第一旋轮1的压下位置由初始压下位置H₁改变为H₁’，令△H₁＝H₁’-H₁；

第一旋轮1处于欠压状态时，△H₁＞0，增加第一旋轮1的压下量，

第一旋轮1处于过压状态时，△H₁＜0，减少第一旋轮1的压下量，

第一旋轮1处于正压状态时，△H₁＝0，第一旋轮1的压下量变化为0。

在上述的旋压机的横向三旋轮力平衡控制方法中，作为优选方案，步骤S6中，对第二旋轮2的压下量进行第一次校正，具体包括以下步骤：

S61、对第二旋轮2的压下状态进行判定；

S62、根据第二旋轮2的压下状态对第二旋轮2进行校正。

其中，对第二旋轮2的压下状态进行判定，包括：

第一旋轮1压下量校正后，第二旋轮2的压下位置发生改变，即第二旋轮2的压下位置由初始压下位置H₂改变为H₂’，其中H₂’＝H₂+△H₁；

间隔时间△t后，重新采集第一旋轮1、第二旋轮2和第三旋轮3的压力数据；

计算第二旋轮2的压力值与旋轮标准压力值之间的差值△p₂，其中△p₂＝p₂-p₀；

若△p₂＜0，判定第二旋轮2处于欠压状态；

若△p₂＞0，判定第二旋轮2处于过压状态；

若△p₂＝0，判定第二旋轮2处于正压状态。

其中，所述根据第二旋轮2的压下状态对第二旋轮2进行校正，包括：

根据第二旋轮2的压下状态，改变第二旋轮2的压下位置，即第二旋轮2的压下位置由H₂’改变为H₂”，令△H₂＝H₂”-H₂’；

第二旋轮2处于欠压状态时，△H₂＞0，增加第二旋轮2的压下量，

第二旋轮2处于过压状态时，△H₂＜0，减少第二旋轮2的压下量，

第二旋轮2处于正压状态时，△H₂＝0，第二旋轮2的压下量变化为0。

在上述的旋压机的横向三旋轮力平衡控制方法中，作为优选方案，还包括步骤S7，步骤S7具体为：

第一旋轮1第一次校正后，每间隔△T，重新采集第一旋轮1、第二旋轮2和第三旋轮3的压力数据，判断第一旋轮1的压下状态，对第一旋轮1进行矫正；

第二旋轮2第一次校正后，每间隔△T，重新采集第一旋轮1、第二旋轮2和第三旋轮3的压力数据，判断第二旋轮2的压下状态，对第二旋轮2进行矫正。

在具体实施本发明方法时，按照以下的操作过程：

第一步：输入初始参数：

(1)确定三个旋轮的初始压下位置H₁、H₂和H₃，第一旋轮1与第二旋轮2之间的错距量S₁、第二旋轮2与第三旋轮3之间的错距量S₂，旋轮沿着旋压工件4轴向前进的纵向进给速度V；

依据旋压毛坯的壁厚要求、旋压产品的壁厚要求以及材料的极限减薄率、旋压道次等安排计算三个旋轮的初始压下位置、旋轮之间的错距量以及纵向进给速度。

(2)确定第一旋轮1和第二旋轮2的初始压下量校正时刻T_1-1、T_2-1及压下量校正采样周期△T。T_2-1需满足的条件：△T＝t₁+t₂+2×△t，T_2-1＝T_1-1+△T。

压下量校正周期与旋轮间错距和纵向进给速度有关。整个旋压过程，主轴带动模具转动，模具带动旋压工件4转动，旋轮与旋压工件4接触后，旋压工件4主动旋转，旋轮被动旋转。各个旋轮的运动轨迹如下：第一旋轮1首先绕旋压工件4运动一圈，形成螺纹轨迹，第二旋轮2碾压第一旋轮1轨迹，第三旋轮3又碾压第二旋轮2残留下的螺纹轨迹，这样有规律的减薄旋压工件4，从而达到成形的目的。

第一旋轮1、第二旋轮2和第三旋轮3同时与旋压工件4起旋端的斜坡处接触，各自到达的初始位置如图4所示，三个旋轮同时开始旋转，并沿着旋压工件4方向轴向进给，前进一个行程L后，三个旋轮均进入稳定工作状态，开始同时采集三个旋轮横向旋压力数据，第一旋轮1开始第一次(时刻T_1-1)压下量校正。随后按△T周期采样校正。

第一旋轮1第一次压下量校正后间隔时间△t，采集处理三个横向油缸压力传感器数据，第二旋轮2开始第一次(时刻T_2-1)压下量校正，随后亦按△T周期采样校正。其中，第二旋轮2和第一旋轮1第一次压下量校正时间间隔应满足△t＞S₁/V，校正采样周期应满足△T＞(S₁+S₂)/V。

第二步：旋轮就位，采集三个旋轮的横向压力数据：

A2.1、三个旋轮按照预设程序到达指定压下位置H₁、H₂和H₃；

A2.2、系统根据采集的压力信号对三个旋轮的实际压下位置进行旋轮就位判定，；电动自动调节，属于观察过程，系统100％调节到位，判定调节时间根据旋轮距旋压工件4表面距离与旋轮横向进给速度有关；

A2.3、若显示三个旋轮均已到达指定位置，系统判定旋轮已就位，继续采集三个旋轮压力数据。

第三步：判定第一旋轮1的压下状态：

A3.1、确定判定标准值p₀，判定标准值p₀可以选用三个旋轮的平均压力值p，也可以选用第三旋轮3(成形轮)的压力值p₃，此处选取三个旋轮的平均压力值p作为判定标准值，即p₀＝p。

A3.2、计算三个旋轮的平均压力值p，

p＝(p₁+p₂+p₃)/3，

其中，p₁为系统采集的第一旋轮1的压力数据，

p₂为系统采集的第二旋轮2的压力数据，

p₃为系统采集的第三旋轮3的压力数据。

A3.3、计算第一旋轮1与标准值的差值△p，△p＝p₁-p₀，

A3.4、根据压力差值△p对第一旋轮1的压下状态进行判定，判定依据如下，

若△p＜0，判定第一旋轮1处于欠压状态，

若△p＞0，判定第一旋轮1处于过压状态，

若△p＝0，判定第一旋轮1处于正压状态。

第四步：确定第三旋轮3的轨迹：

第三旋轮3一般为定形轮，压下位置根据产品的壁厚要求而定，由系统预设程序确定轨迹，对于壁厚要求固定的产品，对第三旋轮3的轨迹不做调整，即第三旋轮3的压下位置不变，对于壁厚要求有变化的产品，第三旋轮3的位置变化仅由系统预设程序确定，不受第一旋轮1轨迹调节所影响。

第五步：调整第一旋轮1：

A5.1、在第三旋轮3轨迹确定的基础上，系统根据第一旋轮1所处的压下状态，在时刻T_1-1开始对第一旋轮1的第1次压下量校正，校正持续时间t和校正压力F可调，校正持续时间t一般取10～50ms，校正压力F一般取2～10kN；

A5.2、经第1次压下量校正后，第一旋轮1从位置H₁改变到位置H₁’，压下量为△H₁＝H₁＇-H₁，

其中，H₁为调整前第一旋轮1压下的位置，

H₁＇为调整后第一旋轮1压下的位置，

第一旋轮1处于欠压状态时，△H₁＞0，系统自动增加第一旋轮1的压下量，

第一旋轮1处于过压状态时，△H₁＜0，系统自动减少第一旋轮1的压下量，

第一旋轮1处于正压状态时，△H₁＝0，第一旋轮1的压下量变化为0；

A5.3、第一旋轮1压下位置更新为H₁＇，第一旋轮1第1次调节结束，随后按周期△T采样校正。

第六步：判定第二旋轮2的压下状态：

A6.1、在T_1-1时刻，第一旋轮1进行压下量校正后，压下位置由H₁变为H₁＇，第二旋轮2的位置随之变化，由H₂变为H₂＇，满足H₂＇＝H₂+△H₁，经历间隔时间△t，采集处理三个横向油缸压力传感器数据；

A6.2、重复步骤第三步，计算第二旋轮2与标准值的差值，判定第二旋轮2的压下状态。

第七步：调整第二旋轮2以确定第二旋轮2的轨迹：

A7.1、系统根据第二旋轮2在T_1-1所处的压下状态，在时刻T_2-1开始对第二旋轮2的第1次压下量校正，校正持续时间t和校正压力F与第一旋轮1相同；

A7.2、第二旋轮2从位置H₂＇改变到位置H₂＇＇，第二旋轮2第1次调节结束，随后按周期△T采样校正。

第八步：确定第一旋轮1和第二旋轮2的轨迹

重复步骤第三步至第七步，在T_1-n时刻对第一旋轮1进行压下量校正，并判定T_1-n时刻第二旋轮2的压下状态，在T_2-n时刻对第二旋轮2进行压下量校正，并判定T_2-n时刻第一旋轮1的压下状态，最终确定第一旋轮1和第二旋轮2的轨迹。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种旋压机的横向三旋轮力平衡控制方法，其特征在于，包括：

分别设置第一旋轮、第二旋轮和第三旋轮的初始压下位置，分别设置第一旋轮与第二旋轮之间、第二旋轮与第三旋轮之间的错距量；

分别确定第一旋轮和第二旋轮的初始压下量校正时刻，以及压下量校正采样周期；

旋轮就位后，分别采集第一旋轮、第二旋轮和第三旋轮的压力数据；

确定第三旋轮的轨迹，并确定旋轮标准压力值；

在第一旋轮的初始压下量校正时刻，根据所采集的第一旋轮的压力数据与标准压力值，对第一旋轮的压下量进行第一次校正，之后每个压下量校正采样周期对第一旋轮的压下量进行校正；

在第二旋轮的初始压下量校正时刻，根据所采集的第二旋轮压力数据与标准压力值，对第二旋轮的压下量进行第一次校正，之后每个压下量校正采样周期对第二旋轮的压下量进行校正。

2.如权利要求1所述的旋压机的横向三旋轮力平衡控制方法，其特征在于，所述分别设置第一旋轮、第二旋轮和第三旋轮的初始压下位置，分别设置第一旋轮与第二旋轮之间、第二旋轮与第三旋轮之间的错距量，包括：

根据旋压工件毛坯的壁厚要求、旋压工件产品的壁厚要求以及材料的极限减薄率、旋压道次安排计算三个旋轮的初始压下位置、旋轮之间的错距量以及纵向进给速度；

其中，将第一旋轮、第二旋轮和第三旋轮的初始压下位置分别记为H₁、H₂和H₃，第一旋轮和第二旋轮之间、第二旋轮与第三旋轮之间的错距量分别记为S₁、S₂，纵向进给速度记为V。

3.如权利要求2所述的旋压机的横向三旋轮力平衡控制方法，其特征在于，所述分别确定第一旋轮和第二旋轮的初始压下量校正时刻，以及压下量校正采样周期，包括：

第一旋轮、第二旋轮和第三旋轮均到达初始压下位置后，选择任意时刻作为第一旋轮的初始压下量校正时刻，记为T_1-1；

第一旋轮的初始压下量校正时刻后，先经历第一旋轮校正持续时间t，再经历第二旋轮与第一旋轮校正的间隔时间△t，确定第二旋轮的初始压下量校正时刻，记为T_2-1，经历第二旋轮校正持续时间t，再经历第一旋轮与第二旋轮校正的间隔时间△t，确定第一旋轮的第2次压下量校正时刻，记为T_1-2，如此按周期循环，设定第一旋轮和第二旋轮的校正持续时间均为t；

压下量校正采样周期记为△T，△T＝2t+2×△t；

其中，△t＞S/V，S∈max(S1，S2)；

△T＞(S₁+S₂)/V。

4.如权利要求3所述的旋压机的横向三旋轮力平衡控制方法，其特征在于，所述选择任意时刻作为第一旋轮的初始压下量校正时刻，包括：

第一旋轮、第二旋轮和第三旋轮与旋压工件接触，分别到达的初始压下位置，三个旋轮同时开始旋转，并沿着旋压工件方向轴向进给，前进一个行程L后，三个旋轮均进入稳定工作状态，开始同时采集三个旋轮横向旋压力数据，第一旋轮开始第一次压下量校正，记为时刻T_1-1。

5.如权利要求3所述的旋压机的横向三旋轮力平衡控制方法，其特征在于，所述旋轮就位后，分别采集第一旋轮、第二旋轮和第三旋轮的压力数据，包括：

第一旋轮、第二旋轮和第三旋轮均到达初始压下位置后，根据所采集的压力数据，对第一旋轮、第二旋轮和第三旋轮的实际压下位置进行旋轮就位判定；

若任一旋轮未到达初始压下位置，则重新进行旋轮就位判定；

若第一旋轮、第二旋轮和第三旋轮均到达初始压下位置，则继续采集第一旋轮、第二旋轮和第三旋轮的压力数据。

6.如权利要求3所述的旋压机的横向三旋轮力平衡控制方法，其特征在于，所述确定第三旋轮的轨迹，包括：

根据旋压工件产品的壁厚，通过系统预设第三旋轮的轨迹。

7.如权利要求3所述的旋压机的横向三旋轮力平衡控制方法，其特征在于，所述确定旋轮标准压力值，包括：

选择第一旋轮、第二旋轮和第三旋轮的平均压力值作为旋轮标准压力值，即p₀＝(p₁+p₂+p₃)/3，其中，p₀为旋轮标准压力值，p₁为所采集的第一旋轮的压力数据，p₂为所采集的第二旋轮的压力数据，p₃为所采集的第三旋轮的压力数据。

8.如权利要求7所述的旋压机的横向三旋轮力平衡控制方法，其特征在于，所述对第一旋轮的压下量进行第一次校正，包括：

对第一旋轮的压下状态进行判定；

根据第一旋轮的压下状态对第一旋轮进行校正；

优选地，所述对第一旋轮的压下状态进行判定，包括：

计算第一旋轮的压力值与旋轮标准压力值之间的差值△p₁，其中△p₁＝p₁-p₀；

若△p₁＜0，判定第一旋轮处于欠压状态；

若△p₁＞0，判定第一旋轮处于过压状态；

若△p₁＝0，判定第一旋轮处于正压状态；

再优选地，所述根据第一旋轮的压下状态对第一旋轮进行校正，包括：

根据第一旋轮的压下状态，改变第一旋轮的压下位置，即第一旋轮的压下位置由初始压下位置H₁改变为H₁’，令△H₁＝H₁’-H₁；

第一旋轮处于欠压状态时，△H₁＞0，增加第一旋轮的压下量，

第一旋轮处于过压状态时，△H₁＜0，减少第一旋轮的压下量，

第一旋轮处于正压状态时，△H₁＝0，第一旋轮的压下量变化为0。

9.如权利要求8所述的旋压机的横向三旋轮力平衡控制方法，其特征在于，所述对第二旋轮的压下量进行第一次校正，包括：

对第二旋轮的压下状态进行判定；

根据第二旋轮的压下状态对第二旋轮进行校正；

优选地，所述对第二旋轮的压下状态进行判定，包括：

第一旋轮压下量校正后，第二旋轮的压下位置发生改变，即第二旋轮的压下位置由初始压下位置H₂改变为H₂’，其中H₂’＝H₂+△H₁；

间隔时间△t后，重新采集第一旋轮、第二旋轮和第三旋轮的压力数据；

计算第二旋轮的压力值与旋轮标准压力值之间的差值△p₂，其中△p₂＝p₂-p₀；

若△p₂＜0，判定第二旋轮处于欠压状态；

若△p₂＞0，判定第二旋轮处于过压状态；

若△p₂＝0，判定第二旋轮处于正压状态；

再优选地，所述根据第二旋轮的压下状态对第二旋轮进行校正，包括：

根据第二旋轮的压下状态，改变第二旋轮的压下位置，即第二旋轮的压下位置由H₂’改变为H₂”，令△H₂＝H₂”-H₂’；

第二旋轮处于欠压状态时，△H₂＞0，增加第二旋轮的压下量，

第二旋轮处于过压状态时，△H₂＜0，减少第二旋轮的压下量，

第二旋轮处于正压状态时，△H₂＝0，第二旋轮的压下量变化为0。

10.如权利要求9所述的旋压机的横向三旋轮力平衡控制方法，其特征在于，所述对第二旋轮的压下量进行第一次校正之后，还包括：

第一旋轮第一次校正后，每间隔△T，重新采集第一旋轮、第二旋轮和第三旋轮的压力数据，判断第一旋轮的压下状态，对第一旋轮进行矫正；

第二旋轮第一次校正后，每间隔△T，重新采集第一旋轮、第二旋轮和第三旋轮的压力数据，判断第二旋轮的压下状态，对第二旋轮进行矫正。