自動切管機刀具伺服進給曲線優化分析

朱紀剛，李 麗

（中國重型機械研究院股份公司，陜西 西安 710018）

連續生產中較多采用車削的切管方式。車削有兩種方式：一種是鋼管旋轉，刀具進給；另外一種是鋼管固定，刀具旋轉并進給［1-6］。第一種方式類似于車床，由于鋼管需要旋轉，對臺架要求較高，轉動慣量大，啟停需要時間長，不適合于快速連續生產。第二種方式為鋼管被夾具夾持固定不動，切管機刀盤邊旋轉邊進給，刀盤上可以安裝多組刀片，因此生產效率較高，以美國PMC 公司生產的切管機為代表［1］。其優點轉動慣量小，生產節奏快，特別適合比較長、質量大的鋼管，在實際生產中應用效果很好。目前設備已經國產化，廣泛應用于鋼管生產中。這種切管機刀具進給一般是采用伺服油缸或伺服電機驅動，在切割過程中平穩高效的進給就成為影響切割質量與工作節奏的主要問題。本文就以這種切管方式為研究對象，分析刀具伺服進給過程并給出合理的進給曲線。

1 切管進給結構模型

切管機刀具旋轉切管原理如圖1 所示，刀具從初始位置邊旋轉邊向下運動切斷鋼管壁厚后繼續過切一段，然后退回到起始位置。s1是刀具距離鋼管外表面初始距離，s 為鋼管壁厚，s3是過切距離。切割過程為：刀具位于初始距離s1，刀盤旋轉，刀具向下快速運動（快進），到距離鋼管表面s2的時候停止快進，轉換為慢速進給（工進），切入管壁中，走完壁厚s 后繼續工進到離開鋼管內表面s3處停止工進，然后快速回退到起始位置。……