管道一体化数控加工工艺与控制方案设计
白婉妮
摘 ?要：随着石油化工、航天航空和城市供水供气等管道输送工程的不断发展，管道的市场需求加大。另外，空调、冰箱、热水器等生活必需品的应用，对不同材质和不同型号的管道、管件都有了更多的需要。因此，对于管道的加工工艺就提出了严格的要求。管件的一体化数控加工和控制，可以优化加工程序，提高自动化的程度，大幅度节省人力、物力在加工过程中的投入。本文针对管道一体化数控加工工艺与控制方案设计进行研究讨论。
关键词：管道一体化;数控加工;控制方案
一、管道一体化数控加工工艺
（一）管道开料加工工艺。管件的开料加工是一种定尺切割加工方法。开料加工的方式主要有机械式开料加工、液压式开料加工以及电气式开料加工。机械式开料加工是通过轮带传动进行开料加工的方式，但由于其加工工艺粗糙，已经不被现代的管件市场所接受。液压式开料加工是以液压缸驱动连杆，连杆与活塞相连接，连杆与活塞同时运动带动刀具对工件进行切割。现在采用最多的开料加工方式是电气式开料加工，以异步电机作为驱动系统，将切割刀具连接到异步电机的转轴上，由异步电机转动带动刀具旋转，再通过其他机构的辅助，实现对加工管件的切割[1]。
（二）管道管端成型工艺。将成型模具置于关键的端口，根据需要对端口进行加工，改变其形状是管端成型工艺的原理。管端成型工艺方法主要有机械冲压式、管端偏心回转式和NC工作机驱动成型模具式等几种。机械冲压式成型通过对管端冲压而使端口形状发生改变的成型方法。管端偏心回转式成型主要用于管端成型加工的初始阶段。NC工作机驱动成型模具式成型是应用半球形成型模具在管件沿轴心进行转动时进行移动，进行管件端口加工来改变端口形状。
（三）管道弯管成型工艺。弯管成型工艺是借助弯曲模具对管件进行一定角度的弯曲，对同一管件进行多次弯曲后而形成一定的形状，是管道一体化数控成型的核心工艺。目前，三维弯曲成型是应用最广泛的管件成型工艺，其加工方式是管件在模具的作用下发生一定程度的弯曲，辗压式加工和拉式加工是最主要的两种加工方式。辗压式加工是事先将管件和模具装置固定，利用辊轮围绕弯曲模具的滚动进行管件弯曲加工。而拉式加工是靠弯曲模具拖动管件进行弯曲[2]。
（四）卸料工艺。在管件成型加工完成后，将产品从设备上人工卸下，然后进行分料悬挂弯管件，是管道开料加工工艺中的卸料工序。为了提高卸料的效率，开始采用机械手卸料，其原理是在伺服电机的驱动下，通过滚珠丝杆将完成工件平稳地卸下取出。凭借其精确的自动卸料功能，机械手卸料得到了更多的应用。
二、管道一体化数控加工的控制方案
管件数控成型加工是以开料加工、管端成型和弯管成型等加工工艺为主，精确控制好每个加工程序的过程。该过程中会产生大量的数据信息，需要对其进行准确的处理，以提高整个加工系统的工作效率。建立一套管道一体化数控加工的控制方案，能够做到对各项加工工艺的控制和转换。结合管道的一体化数控成型工艺，需要对整个管道数控加工的控制结构进行设计，得出一个完备的方案。
建立以伺服系统为核心部分的控制系统，将其作为整个管道一体化数控加工系统的控制核心。以管道一体化数控加工工艺作为控制对象，准确的接受指令信号，自动完成对管件的加工。结合管件数控加工中存在的问题，需要对伺服控制系统进行合理的设计。伺服控制系统的主要构成包括气动伺服控制、电液伺服控制和机电伺服控制系统。管件一体化加工大多选择机电伺服系统，以交流电机作为执行机构，数控成型加工控制的精确度会大幅度提高。伺服控制结构主要采用半闭环的控制方式，是针对于管件一体化加工整体机械性和传动精度较高特性的设计。
根据管件一体化加工工艺的分析，有如下特点：一，控制系统应该具有可靠性高和抗干扰能力强的特点;二，具备自动精确检测的控制系统，符合管件加工工艺对精度的要求;三，操作简单，执行人员可以很容易选择需要的管件加工方式，并能够及时得到管件加工的工艺参数;四，系统进行改造和升级更加简单快捷，做到实时通讯，便于参数的更改。对管道数控加工控制的一体化设计，实现了控制加工系统的数字化和智能化，大幅度节约了成本。通过对管件加工工艺条件、要求以及成本问题综合考虑，设计了以交流伺服控制系统为主体的控制方案。
结论：数控加工工艺成为了管道一体化数控加工的核心内容，确定了以交流伺服控制系统为主体数控加工的控制方案设计，加速提高了数控加工工艺的完善和进步。高速化、高精度化、加工过程复合化将成为未来管道一体化数控加工技术的发展目标。应用多媒体技术，智能化控制，是未来管道一体化数控加工技术的发展方向。管道一体化数控加工工艺将越来越多的应用于我们的生活当中。
参考文献：
[1]徐艳. 管道一体化数控加工工艺与控制方案研究及实现[D].武汉理工大学，2014.
[2]汪露. 管件一体化加工在线检测方法与控制系统方案研究[D].武汉理工大学，2013.
摘 ?要：随着石油化工、航天航空和城市供水供气等管道输送工程的不断发展，管道的市场需求加大。另外，空调、冰箱、热水器等生活必需品的应用，对不同材质和不同型号的管道、管件都有了更多的需要。因此，对于管道的加工工艺就提出了严格的要求。管件的一体化数控加工和控制，可以优化加工程序，提高自动化的程度，大幅度节省人力、物力在加工过程中的投入。本文针对管道一体化数控加工工艺与控制方案设计进行研究讨论。
关键词：管道一体化;数控加工;控制方案
一、管道一体化数控加工工艺
（一）管道开料加工工艺。管件的开料加工是一种定尺切割加工方法。开料加工的方式主要有机械式开料加工、液压式开料加工以及电气式开料加工。机械式开料加工是通过轮带传动进行开料加工的方式，但由于其加工工艺粗糙，已经不被现代的管件市场所接受。液压式开料加工是以液压缸驱动连杆，连杆与活塞相连接，连杆与活塞同时运动带动刀具对工件进行切割。现在采用最多的开料加工方式是电气式开料加工，以异步电机作为驱动系统，将切割刀具连接到异步电机的转轴上，由异步电机转动带动刀具旋转，再通过其他机构的辅助，实现对加工管件的切割[1]。
（二）管道管端成型工艺。将成型模具置于关键的端口，根据需要对端口进行加工，改变其形状是管端成型工艺的原理。管端成型工艺方法主要有机械冲压式、管端偏心回转式和NC工作机驱动成型模具式等几种。机械冲压式成型通过对管端冲压而使端口形状发生改变的成型方法。管端偏心回转式成型主要用于管端成型加工的初始阶段。NC工作机驱动成型模具式成型是应用半球形成型模具在管件沿轴心进行转动时进行移动，进行管件端口加工来改变端口形状。
（三）管道弯管成型工艺。弯管成型工艺是借助弯曲模具对管件进行一定角度的弯曲，对同一管件进行多次弯曲后而形成一定的形状，是管道一体化数控成型的核心工艺。目前，三维弯曲成型是应用最广泛的管件成型工艺，其加工方式是管件在模具的作用下发生一定程度的弯曲，辗压式加工和拉式加工是最主要的两种加工方式。辗压式加工是事先将管件和模具装置固定，利用辊轮围绕弯曲模具的滚动进行管件弯曲加工。而拉式加工是靠弯曲模具拖动管件进行弯曲[2]。
（四）卸料工艺。在管件成型加工完成后，将产品从设备上人工卸下，然后进行分料悬挂弯管件，是管道开料加工工艺中的卸料工序。为了提高卸料的效率，开始采用机械手卸料，其原理是在伺服电机的驱动下，通过滚珠丝杆将完成工件平稳地卸下取出。凭借其精确的自动卸料功能，机械手卸料得到了更多的应用。
二、管道一体化数控加工的控制方案
管件数控成型加工是以开料加工、管端成型和弯管成型等加工工艺为主，精确控制好每个加工程序的过程。该过程中会产生大量的数据信息，需要对其进行准确的处理，以提高整个加工系统的工作效率。建立一套管道一体化数控加工的控制方案，能够做到对各项加工工艺的控制和转换。结合管道的一体化数控成型工艺，需要对整个管道数控加工的控制结构进行设计，得出一个完备的方案。
建立以伺服系统为核心部分的控制系统，将其作为整个管道一体化数控加工系统的控制核心。以管道一体化数控加工工艺作为控制对象，准确的接受指令信号，自动完成对管件的加工。结合管件数控加工中存在的问题，需要对伺服控制系统进行合理的设计。伺服控制系统的主要构成包括气动伺服控制、电液伺服控制和机电伺服控制系统。管件一体化加工大多选择机电伺服系统，以交流电机作为执行机构，数控成型加工控制的精确度会大幅度提高。伺服控制结构主要采用半闭环的控制方式，是针对于管件一体化加工整体机械性和传动精度较高特性的设计。
根据管件一体化加工工艺的分析，有如下特点：一，控制系统应该具有可靠性高和抗干扰能力强的特点;二，具备自动精确检测的控制系统，符合管件加工工艺对精度的要求;三，操作简单，执行人员可以很容易选择需要的管件加工方式，并能够及时得到管件加工的工艺参数;四，系统进行改造和升级更加简单快捷，做到实时通讯，便于参数的更改。对管道数控加工控制的一体化设计，实现了控制加工系统的数字化和智能化，大幅度节约了成本。通过对管件加工工艺条件、要求以及成本问题综合考虑，设计了以交流伺服控制系统为主体的控制方案。
结论：数控加工工艺成为了管道一体化数控加工的核心内容，确定了以交流伺服控制系统为主体数控加工的控制方案设计，加速提高了数控加工工艺的完善和进步。高速化、高精度化、加工过程复合化将成为未来管道一体化数控加工技术的发展目标。应用多媒体技术，智能化控制，是未来管道一体化数控加工技术的发展方向。管道一体化数控加工工艺将越来越多的应用于我们的生活当中。
参考文献：
[1]徐艳. 管道一体化数控加工工艺与控制方案研究及实现[D].武汉理工大学，2014.
[2]汪露. 管件一体化加工在线检测方法与控制系统方案研究[D].武汉理工大学，2013.
