管道一體化數控加工工藝與控制方案設計

白婉妮

摘 ?要：隨著石油化工、航天航空和城市供水供氣等管道輸送工程的不斷發展，管道的市場需求加大。另外，空調、冰箱、熱水器等生活必需品的應用，對不同材質和不同型號的管道、管件都有了更多的需要。因此，對于管道的加工工藝就提出了嚴格的要求。管件的一體化數控加工和控制，可以優化加工程序，提高自動化的程度，大幅度節省人力、物力在加工過程中的投入。本文針對管道一體化數控加工工藝與控制方案設計進行研究討論。

關鍵詞：管道一體化;數控加工;控制方案

一、管道一體化數控加工工藝

（一）管道開料加工工藝。管件的開料加工是一種定尺切割加工方法。開料加工的方式主要有機械式開料加工、液壓式開料加工以及電氣式開料加工。機械式開料加工是通過輪帶傳動進行開料加工的方式，但由于其加工工藝粗糙，已經不被現代的管件市場所接受。液壓式開料加工是以液壓缸驅動連桿，連桿與活塞相連接，連桿與活塞同時運動帶動刀具對工件進行切割。現在采用最多的開料加工方式是電氣式開料加工，以異步電機作為驅動系統，將切割刀具連接到異步電機的轉軸上，由異步電機轉動帶動刀具旋轉，再通過其他機構的輔助，實現對加工管件的切割[1]。

（二）管道管端成型工藝。將成型模具置于關鍵的端口，根據需要對端口進行加工，改變其形狀是管端成型工藝的原理。管端成型工藝方法主要有機械沖壓式、管端偏心回轉式和NC工作機驅動成型模具式等幾種。機械沖壓式成型通過對管端沖壓而使端口形狀發生改變的成型方法。管端偏心回轉式成型主要用于管端成型加工的初始階段。NC工作機驅動成型模具式成型是應用半球形成型模具在管件沿軸心進行轉動時進行移動，進行管件端口加工來改變端口形狀。

（三）管道彎管成型工藝。彎管成型工藝是借助彎曲模具對管件進行一定角度的彎曲，對同一管件進行多次彎曲后而形成一定的形狀，是管道一體化數控成型的核心工藝。目前，三維彎曲成型是應用最廣泛的管件成型工藝，其加工方式是管件在模具的作用下發生一定程度的彎曲，輾壓式加工和拉式加工是最主要的兩種加工方式。輾壓式加工是事先將管件和模具裝置固定，利用輥輪圍繞彎曲模具的滾動進行管件彎曲加工。而拉式加工是靠彎曲模具拖動管件進行彎曲[2]。

（四）卸料工藝。在管件成型加工完成后，將產品從設備上人工卸下，然后進行分料懸掛彎管件，是管道開料加工工藝中的卸料工序。為了提高卸料的效率，開始采用機械手卸料，其原理是在伺服電機的驅動下，通過滾珠絲桿將完成工件平穩地卸下取出。憑借其精確的自動卸料功能，機械手卸料得到了更多的應用。

二、管道一體化數控加工的控制方案

管件數控成型加工是以開料加工、管端成型和彎管成型等加工工藝為主，精確控制好每個加工程序的過程。該過程中會產生大量的數據信息，需要對其進行準確的處理，以提高整個加工系統的工作效率。建立一套管道一體化數控加工的控制方案，能夠做到對各項加工工藝的控制和轉換。結合管道的一體化數控成型工藝，需要對整個管道數控加工的控制結構進行設計，得出一個完備的方案。

建立以伺服系統為核心部分的控制系統，將其作為整個管道一體化數控加工系統的控制核心。以管道一體化數控加工工藝作為控制對象，準確的接受指令信號，自動完成對管件的加工。結合管件數控加工中存在的問題，需要對伺服控制系統進行合理的設計。伺服控制系統的主要構成包括氣動伺服控制、電液伺服控制和機電伺服控制系統。管件一體化加工大多選擇機電伺服系統，以交流電機作為執行機構，數控成型加工控制的精確度會大幅度提高。伺服控制結構主要采用半閉環的控制方式，是針對于管件一體化加工整體機械性和傳動精度較高特性的設計。

根據管件一體化加工工藝的分析，有如下特點：一，控制系統應該具有可靠性高和抗干擾能力強的特點;二，具備自動精確檢測的控制系統，符合管件加工工藝對精度的要求;三，操作簡單，執行人員可以很容易選擇需要的管件加工方式，并能夠及時得到管件加工的工藝參數;四，系統進行改造和升級更加簡單快捷，做到實時通訊，便于參數的更改。對管道數控加工控制的一體化設計，實現了控制加工系統的數字化和智能化，大幅度節約了成本。通過對管件加工工藝條件、要求以及成本問題綜合考慮，設計了以交流伺服控制系統為主體的控制方案。

結論：數控加工工藝成為了管道一體化數控加工的核心內容，確定了以交流伺服控制系統為主體數控加工的控制方案設計，加速提高了數控加工工藝的完善和進步。高速化、高精度化、加工過程復合化將成為未來管道一體化數控加工技術的發展目標。應用多媒體技術，智能化控制，是未來管道一體化數控加工技術的發展方向。管道一體化數控加工工藝將越來越多的應用于我們的生活當中。

參考文獻：

[1]徐艷. 管道一體化數控加工工藝與控制方案研究及實現[D].武漢理工大學，2014.

[2]汪露. 管件一體化加工在線檢測方法與控制系統方案研究[D].武漢理工大學，2013.