多軸聯(lián)動數(shù)控相貫線切割機(jī)編程系統(tǒng)的開發(fā)與實(shí)際應(yīng)用

趙壽寬，龔君，王麗

多軸聯(lián)動數(shù)控相貫線切割機(jī)編程系統(tǒng)的開發(fā)與實(shí)際應(yīng)用

趙壽寬，龔君，王麗

（正德職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 南京 210000）

在工程中，鋼管與鋼管的相貫搭接被廣泛應(yīng)用在油氣管道以及壓力容器當(dāng)中。通常，針對數(shù)控相貫線切割設(shè)備而言，其是專門對鋼管相貫部位切割下料的設(shè)備。可以說，合理利用這一設(shè)備，能夠很大程度上提升工程的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。因此，為了使設(shè)備精準(zhǔn)地對管件進(jìn)行相貫線切割，應(yīng)該強(qiáng)化對相貫線數(shù)控編程系統(tǒng)的開發(fā)，高效對其進(jìn)行利用。基于此，對多軸聯(lián)動數(shù)控相貫線切割機(jī)編程系統(tǒng)的開發(fā)與實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行了分析，希望可以為相關(guān)人員提供一定的幫助。

多軸聯(lián)動數(shù)控；相貫線切割；編程系統(tǒng)；開發(fā)應(yīng)用

1 多軸聯(lián)動數(shù)控相貫線切割機(jī)編程系統(tǒng)相關(guān)概述

1.1 相貫線切割技術(shù)現(xiàn)狀分析

通常情況下，對于管件的相貫線來說，其屬于一種較為復(fù)雜的空間曲線，切割工藝也十分煩瑣。現(xiàn)階段，在中國，針對鋼管相貫斷面的數(shù)控下料切割，由于受到相貫線編程技術(shù)缺乏成熟性等因素的干擾，最終使得相貫情況的編程具有較強(qiáng)的困難性，多軸聯(lián)動控制無法最大限度地滿足切割工藝需求。同時，相貫線數(shù)控切割的各項關(guān)鍵技術(shù)難度也比較大，在國內(nèi)的數(shù)控切割領(lǐng)域中，并不能夠?qū)@一技術(shù)進(jìn)行全面的掌握[1]。因此，因?yàn)榧夹g(shù)上的瓶頸，也使得中國相貫線數(shù)控切割設(shè)備的價格相對較高，部分設(shè)備仍然需要依賴進(jìn)口。

1.2 相貫線數(shù)控編程系統(tǒng)總體構(gòu)成

通過對目前多軸聯(lián)動數(shù)控相貫線切割機(jī)編程系統(tǒng)的深層次分析和研究得知，無論是在提取數(shù)據(jù)的技術(shù)方法層面，還是在系統(tǒng)的應(yīng)用上，其都存在一定的局限性。因此，為了能夠更好地滿足當(dāng)前發(fā)展需求，一定要從宏觀的角度上精準(zhǔn)地把握相貫線數(shù)控編程系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)。只有這樣，才能夠有針對性地開展編程工作，科學(xué)地進(jìn)行開發(fā)和利用。

在具體的工程生產(chǎn)過程中，為了可以最大限度地將多軸聯(lián)動數(shù)控相貫線切割設(shè)備的作用和價值發(fā)揮出來，那么一套功能健全的相貫線數(shù)控編程系統(tǒng)，一定要具備節(jié)點(diǎn)參數(shù)化編程功能[2]。此外，編程功能應(yīng)該與AutoCAD設(shè)計圖無縫接口，有效達(dá)到各種相關(guān)節(jié)點(diǎn)的計算機(jī)自動放樣的目的，精準(zhǔn)地對大型管桁架各種復(fù)雜結(jié)構(gòu)等數(shù)據(jù)進(jìn)行提取，相貫線編程系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。

2 多軸聯(lián)動數(shù)控相貫線切割機(jī)編程系統(tǒng)的開發(fā)分析

2.1 軟件性能及功能分析

2.1.1 性能需求分析

通常情況下，在對多軸聯(lián)動數(shù)控相貫線切割機(jī)編程系統(tǒng)進(jìn)行具體開發(fā)的過程中，其在軟件性能上，一定要滿足三方面需求：①系統(tǒng)的穩(wěn)定性。針對節(jié)點(diǎn)參數(shù)化編程軟件來說，其是構(gòu)建在相關(guān)線數(shù)學(xué)計算模型基礎(chǔ)上的。因此，在相貫線編程過程中，應(yīng)該依照軟件的計算要求，科學(xué)地對相應(yīng)的計算參數(shù)進(jìn)行輸入[3]。并且，軟件能自動地對用戶輸入的各相關(guān)參數(shù)進(jìn)行檢查，了解其是否合理且正確，如果情況較為特殊，那么則需要依照具體現(xiàn)狀，合理地給出警告或者進(jìn)行信息提示，以便軟件在計算以及運(yùn)行期間能夠具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，最大限度地規(guī)避計算錯誤的情況，從而進(jìn)一步提升系統(tǒng)以及軟件應(yīng)用的可靠性。②響應(yīng)的快速性。所謂的響應(yīng)快速性，其主要是指用戶在對軟件系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)際操作期間，對軟件性能有最直觀的印象。③加工數(shù)據(jù)計算的精準(zhǔn)性。數(shù)控設(shè)備在對管件進(jìn)行切割的過程中，相貫線加工數(shù)據(jù)計算的精準(zhǔn)度會對其切割效果以及質(zhì)量產(chǎn)生非常大的影響。因而，依照數(shù)學(xué)計算模型來對軟件進(jìn)行設(shè)計的過程中，務(wù)必要做好各個計算過程以及參數(shù)變量等的數(shù)據(jù)處理，科學(xué)地進(jìn)行存儲，以確保計算以及存儲階段數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度能夠得到綜合提升[4]。

圖1 相貫線編程系統(tǒng)構(gòu)成

2.1.2 功能需求分析

因?yàn)槭菍Ｓ玫墓こ誊浖韵嘭灳€數(shù)控編程變成系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)參數(shù)化編程，在軟件功能層面，也需要滿足兩方面需求：①軟件的設(shè)計一定要嚴(yán)格地遵循用戶需求。在實(shí)際的設(shè)計工作開展過程中，應(yīng)該確保軟件的直觀化以及簡便化。用戶在開始編程的前期，能精準(zhǔn)地找到與圖紙對應(yīng)的節(jié)點(diǎn)形式[5]。②合理的錯誤提示或者報警功能。為了可以有效地規(guī)避因?yàn)槿藛T對編程參數(shù)的錯誤輸入而引發(fā)的各項問題，在參數(shù)輸入完成之后，系統(tǒng)需要依照具體現(xiàn)狀，科學(xué)地對參數(shù)的精準(zhǔn)性和合理性進(jìn)行判斷，然后及時地給出錯誤提示，以便能夠?qū)栴}進(jìn)行快速的修整。

2.2 節(jié)點(diǎn)參數(shù)化編程的軟件整體構(gòu)架

針對相貫線變成系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)參數(shù)化編程功能而言，其主要是依托于MFC單文檔模板，并加上自定義相關(guān)類的框架，充分對各應(yīng)用類以及各控件進(jìn)行利用，讓其能夠與主程序模板的消息響應(yīng)機(jī)制相結(jié)合，然后科學(xué)地對各個功能模塊進(jìn)行操作，具體軟件的總體框架如圖2所示。

圖2 點(diǎn)參數(shù)化編程軟件總體框架

3 多軸聯(lián)動數(shù)控相貫線切割機(jī)編程系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用分析

3.1 主要功能模塊的程序流程

第一，單節(jié)點(diǎn)編輯模塊序流程。對于單節(jié)點(diǎn)編輯模塊來說，其與各單節(jié)點(diǎn)相關(guān)形式對應(yīng)的節(jié)點(diǎn)編輯模塊的軟件框架具有較強(qiáng)的相似性，都是對MFC的單文檔框架進(jìn)行利用。

第二，桁架雙端通用編輯程序流程。通過對桁架雙端通用編輯的進(jìn)一步研究，其也屬于單個節(jié)點(diǎn)的計算模型。對于這一部分來說，相當(dāng)于兩端數(shù)據(jù)進(jìn)行自動組合計算。

3.2 軟件主要功能模塊實(shí)例及工程應(yīng)用

一般而言，相貫線節(jié)點(diǎn)參數(shù)化編程軟件在開發(fā)期間，其通常是在VC開發(fā)環(huán)境中進(jìn)行的。而對于VC而言，其本身屬于一個功能性較為強(qiáng)大，并且適合可視化應(yīng)用軟件開發(fā)的工具。第一，編程引導(dǎo)界面。因?yàn)楣芗恼w切割數(shù)據(jù)通常是依照各個不同節(jié)點(diǎn)模型來開展計算工作的。所以，單節(jié)點(diǎn)在實(shí)際的編輯過程中，也需要將參數(shù)化編程作為依據(jù)。通過對工程中節(jié)點(diǎn)類型的有效整理、歸納和分析得知，在實(shí)際的編程引導(dǎo)界面中，應(yīng)該盡可能地在采用簡單且直觀的可視化圖形引導(dǎo)手段，為用戶呈現(xiàn)出主管插入式接口以及主管開孔等不同節(jié)點(diǎn)類型，以確保可以滿足用戶的多種需求。第二，單節(jié)點(diǎn)編程。對于單節(jié)點(diǎn)參數(shù)化編程來說，在編程界面上，可以對可視化的編程界面進(jìn)行有效的利用和選擇，相關(guān)的編程參數(shù)引導(dǎo)，能讓用戶直觀地了解各項變成參數(shù)的意義，確保可以最大限度地降低編程出現(xiàn)錯誤的概率。第三，桁架雙端通用編輯。對于絕大部分的桁架結(jié)構(gòu)來說，用戶可以不對兩端節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行組合，直接借助桁架雙端通用編輯，有效對管件兩端加工數(shù)據(jù)進(jìn)行提取，合理進(jìn)行利用。第四，具體應(yīng)用。某公司在發(fā)展過程中，對本次研究的節(jié)點(diǎn)參數(shù)化編程系統(tǒng)進(jìn)行了利用，對塔架相貫線加工數(shù)據(jù)進(jìn)行了精準(zhǔn)的提取，并科學(xué)運(yùn)用到了實(shí)際切割工作中，獲得的成效相對良好。因此，這一背景下，也充分證明了該系統(tǒng)對相關(guān)數(shù)據(jù)計算的精準(zhǔn)度較高。

4 結(jié)束語

綜合而言，隨著研究的日益深入，軸聯(lián)動相貫線數(shù)控編程系統(tǒng)在相貫線數(shù)控切割機(jī)現(xiàn)場的具體利用過程中，因?yàn)槭艿揭恍┲饔^因素和客觀因素的影響和干擾，致使其還存在了很多的不足和問題，仍然需要進(jìn)一步改進(jìn)和提升。因此，在今后的發(fā)展階段，一定要強(qiáng)化對這一層面的重視，能夠結(jié)合具體現(xiàn)狀，借助相對合理的方法，加大對多軸聯(lián)動數(shù)控相貫線切割機(jī)編程系統(tǒng)的開發(fā)，對節(jié)點(diǎn)參數(shù)編程進(jìn)行不斷優(yōu)化，對軟件的操作進(jìn)行科學(xué)簡化，然后有針對性地對其進(jìn)行利用，以便能夠?qū)⒑附悠驴趩栴}出現(xiàn)的概率降到最低。

［1］曹國龍，鐘裕華.數(shù)控相貫線切割機(jī)在海洋平臺中的應(yīng)用［J］.金屬加工（熱加工），2017（10）：28-29.

［2］苗天祺.相貫線坡口切割原理及運(yùn)動仿真模型研究［D］.哈爾濱：哈爾濱理工大學(xué)，2018.

［3］周楊.相貫線切割控制算法的研究及軟件的開發(fā)［D］.北京：北方工業(yè)大學(xué)，2019.

［4］譚肖.管件相貫線坡口切割數(shù)控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究［D］.湘潭：湘潭大學(xué)，2018.

［5］周敏.多軸聯(lián)動數(shù)控相貫線切割機(jī)編程系統(tǒng)的研究與開發(fā)［D］.武漢：中國地質(zhì)大學(xué)，2017.

2095－6835（2020）20－0158－02

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10.15913/j.cnki.kjycx.2020.20.069

〔編輯：王霞〕