专利名称：数控球面切割机以及数控球面切割方法
技术领域：
本发明涉及切割设备技术领域，具体涉及一种可对斜面和球面进行直线、圆弧和投影面的孔切割的数控龙门式多功能球面切割机，以及相应的数控球面切割方法。
背景技术：
龙门式切割机是一种常见的数控切割机，其由数控系统控制主横梁上的小车沿纵向运动，同时控制带有割炬的小车沿横向运动，其横、纵向的运动合成为割炬的运动轨迹，也就是所要切割的工件的平面形状。割炬上还配备有自动调高装置，使割炬在在切割时随钢板的平整度上下微动或基本不动，以保持切割机头与钢板之间的距离不变。由上可知，龙门式切割机的切割轨迹是平面，仅具有二维数控切割功能，只能用于对钢板的平面切割；而对于具有空间位置的球面或斜度大的形状轨迹，在垂直方向是跟踪不到的。因此，目前对斜面和球面的直线、圆弧和投影面孔的切割都是采用人工放样，操作复杂，加工精度差，工人劳动强度大。采用数控三维切割机来加工固然可行，但数控三维切割机的控制系统和三维切割软件非常复杂，制造成本高，其昂贵的设备价格是一般用户无法接受的。
发明内容
针对目前龙门式切割机在三维切割功能上存在的不足，申请人经过了研究改进，现提供一种数控球面切割机以及数控球面切割方法。通过在二维数控龙门式切割机设备上增加对斜面和球面的直线、圆弧和投影面孔的数控切割功能，使设备功能从二维切割延伸到三维切割；在没有增加多少成本的基础上，实现了价廉物美，发挥到一机多用之功能。本发明的技术方案如下:一种数控球面切割机，包括二维数控龙门式切割机、等离子弧压调高升降系统、等离子切割装置、伺服控制升降系统、等离子/氧/燃气切割装置以及带示教功能的数控系统；所述等离子切割装置安装在等离子弧压调高升降系统上，所述等离子/氧/燃气切割装置安装在伺服控制升降系统上；所述等离子弧压调高升降系统、伺服控制升降系统以及带示教功能的数控系统安装在二维数控龙门式切割机上。本发明还提供一种数控球面切割方法，在二维数控龙门式切割机上，配置等离子弧压调高功能，在等离子切割时利用弧压调高功能，在斜面、球面上或筒体上进行直线、圆弧和投影面的孔的等离子切割；同时在二维数控龙门式切割机上，配置伺服升降轴，使用带示教功能的数控系统，采用示教或示教加编程方式，在斜面、球面或筒体上进行直线、圆弧和投影面孔的等离子或氧、燃气切割。本发明的有益技术效果是:本发明通过在二维数控龙门式切割机上增加对斜面和球面的直线、圆弧和投影面孔的数控切割功能，使设备功能从二维切割延伸到三维切割。相对二维数控龙门式切割机而言，本发明并未增加多少成本。相对三维数控切割机而言，本发明控制及软件简化，制造成本低，实用性强，价廉物美，发挥到一机多用之功能。本发明非常适用于锅炉、压力容器的孔切割。对该行业的球形体或筒体上的孔加工，从人工放样、手工切割，进入了高效自动化切割，其功能灵活运用，有效地提高了加工精度和工作效率。本发明附加的优点将在下面具体实施方式
部分的描述中给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
图1是本发明装置的主视图。图2是本发明装置的俯视图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体实施方式
做进一步说明。一、本发明的机械结构。如图1、图2所示，本发明的组成部件包括:二维数控龙门式切割机1、等离子弧压调高升降系统2、等离子切割装置3、伺服控制升降系统4、等离子/氧/燃气切割装置5以及带示教功能的数控系统6。如图1、图2所示，等离子切割装置3安装在等离子弧压调高升降系统2上，等离子/氧/燃气切割装置5安装在伺服控制升降系统4上；等离子弧压调高升降系统2、伺服控制升降系统4均安装在二维数控龙门式切割机I上；带示教功能的数控系统6也安装在二维数控龙门式切割机I上。其中，等离子弧压调高升降系统2、等离子切割装置3和带示教功能的数控系统6组成第一组切割装置，伺服控制升降系统4和等离子/氧/燃气切割装置5组成第二组切割装置。上述等离子弧压调高升降系统2、伺服控制升降系统4、等离子切割装置3、等离子/氧/燃气切割装置5均采用现有技术。二、本发明的运行方式。本发明包括以下两种斜面或球面上的直线、圆弧和投影面孔的切割方式。功能一:在二维数控龙门式切割机I基础上，配以等离子弧压调高升降系统2、等离子切割装置3以及带示教功能的数控系统6，可进行斜面、球面或筒体上的直线、圆弧和投影面孔的等离子切割。其工作原理为:在等离子切割过程中，利用等离子弧压调高功能，结合数控系统6(此方式不采用其示教功能)二维伺服控制，对工件的几何形状自动高度控制切割出所需图形。功能二:在二维数控龙门式切割机I基础上，配以伺服控制升降系统4、等离子/氧/燃气切割装置5以及带示教功能的数控系统6，采用示教或示教加编程方式，在斜面、球面或筒体上进行直线、圆弧和投影面孔的等离子(或氧、燃气)切割。其工作原理为:使用伺服控制升降系统4，进行球面工件高度位置值的定位，定位后赋予的数值由带示教功能的数控系统6进行记忆编程，控制系统把伺服控制升降系统4当前的物理位置赋予程序位置值。在定义程序段时可以使用任一位置值编程。程序段将自动的添加到程序中并插入到光标指示的程序段后。CNC光标将定位在新编辑的程序段，编辑区将被清除以便纺车其他程序段。数据的储存和读取通过软件系统工具可以事先对整个切割程序进行编程，并能预算出大概的节拍时间。编好的程序可以通过系统直接导入控制器中。新工件上料后就可以由等离子/氧/燃气切割装置5进行切割。所述“示教”的含义为:机器人代替人作业时，必须与西安对机器人发出指示，规定机器人进行应该完成的动作和作业的具体内容。这个过程就称为对机器人的示教或对机器人的编程。对机器人的示教有不同的方法，要想让机器人实现人们所期望的动作，必须赋予机器人各种信息，首先是机器人动作顺序的信息以及外部设备的协调信息；其次是与机器人工作时的附加条件信息；再次是机器人的位置和姿态信息。具体可参见文献“机器人示教编程方法，张爱红，张秋菊，江南大学，机械工程学院，江苏，无锡214000”以下对上述功能一和功能二进行对比说明:功能一和功能二的区别在于:功能一用于切割平板平面或小斜度工件；功能二是示教加切割，用于切割球面或斜度大的工件。功能一通过弧压调高跟踪高度控制切割；功能二通过数控系统的示教编程功能，寻找空间轨迹再进行切割，示教功能中高度控制需要加伺服轴控制。功能一和功能二所采用的机构既类似又有区别。在切割平板和小斜度工件时只需要直接使用功能一，通过弧压调高跟踪高度控制切割，效率高；但在切割大斜度坡口或球体时，由于轨迹是空间位置，割枪头若通过弧压跟踪高度容易碰撞斜面，终止切割程序。因此，需使用功能二通过数控系统的示教编程功能，加伺服轴控制高度点寻找切割轨迹的空间位置，将切割轨迹的空间位置点读入数控系统进行编程，再进行切割。功能一因不配备伺服轴而不能用来示教，功能二因不配备弧压调高而不能用来完成弧压调高切割。这是基于现有的数控系统最多控制三轴，因此不能同时控制伺服轨和弧压调高，因而只能在一台设备上分两种控制来完成二维平面和三维空间大斜度及球面的切割。以上所述的仅是本发明的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的基本构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种数控球面切割机，其特征在于:包括二维数控龙门式切割机(I)、等离子弧压调高升降系统(2)、等离子切割装置(3)、伺服控制升降系统(4)、等离子/氧/燃气切割装置(5)以及带示教功能的数控系统(6);所述等离子切割装置(3)安装在等离子弧压调高升降系统(2)上，所述等离子/氧/燃气切割装置(5)安装在伺服控制升降系统(4)上；所述等离子弧压调高升降系统(2)、伺服控制升降系统(4)以及带示教功能的数控系统(6)安装在二维数控龙门式切割机(I)上。
2.一种数控球面切割方法，其特征在于:在二维数控龙门式切割机上，配置等离子弧压调高功能，在等离子切割时利用弧压调高功能，在斜面、球面上或筒体上进行直线、圆弧和投影面的孔的等离子切割；同时在二维数控龙门式切割机上，配置伺服升降轴，使用带示教功能的数控系统，采用示教或示教加编程方式，在斜面、球面或筒体上进行直线、圆弧和投影面孔的等离子或氧、燃气切割。
全文摘要
本发明提供一种数控球面切割机以及数控球面切割方法。本发明采用在二维数控龙门式切割机上，配置等离子弧压调高功能，在等离子切割时利用弧压调高功能，在斜面、球面上或筒体上进行直线、圆弧和投影面的孔的等离子切割；并配置伺服升降轴，使用控制系统，采用示教或示教加编程方式，在斜面、球面或筒体上进行直线、圆弧和投影面孔的等离子或氧、燃气切割。本发明控制简化，制造成本低，实用性强，在没有增加多少成本的基础上，实现了从二维切割延伸到三维切割，发挥一机多用之功能，广泛适用于锅炉、压力容器的孔切割。
文档编号B23K7/00GK103192157SQ20131012361
公开日2013年7月10日 申请日期2013年4月10日 优先权日2013年4月10日
发明者吴美琴, 邵燕瑛, 周冰峰, 董立锋, 刘升荣 申请人:无锡华联精工机械有限公司