[发明专利]一种数控激光切管机及其环切方法

说明书

本申请涉及一种数控激光切管机以及一种数控激光切管机的环切方法。包括定位环、切割环、控制模块、输入模块以及夹持、平移气缸结构。通过设置激光定位、激光测距传感器，对切管机切割环的角度进行定位，并对刀座的初始位置进行校正，保证了刀具在环切坡口角度时，刀具始终与管道接触，由此提高切割精度。同时，通过数控控制模块，在仅输入切口角度和管道直径的条件下，智能生成对应的轨迹修正数控模型，通过旋转驱动结构旋转驱动模型、径向进给电机进给驱动模型以及高频直线往复电机轨迹修正模型自动对环切过程进行自动化控制。

技术领域

本发明涉及一种管道切割设备，尤其涉及一种数控激光切管机及其使用方法。

背景技术

现有切管机大多是采用锯片方式由上至下对管体进行多角度切除，但针对大直径大壁厚的大型管道，无法放置于传统的切管机进行切除。现有技术中，采用环切的方式，将可绕管道旋转的框架式切管设备固定于管道上，通过刀架绕管道的旋转以及刀具沿管道径向的逐渐进给，最终将管道环切。

在采用环切式切管机进行呈一定角度的管道坡口切割时，由于切管机框架的限制，对于某些大角度的坡口切除，必须对框架进行绝对空间坐标系内的X轴和Y轴的转动。而在进行该模式的转动后，最终管道切割的截面是一个椭圆截面，并且该椭圆截面的正交轴所建立的相对原切管机激光定位的绝对空间坐标系进行了偏离，而刀具环切的轨迹又是以绝对空间坐标系为基础的圆形。由此导致刀具在进行环切时，刀具对管道的切割是不均匀的，每环切一圈至少发生两次刀具的切割和脱离，此种工况导致刀具始终处于应力交替中，降低了刀具的使用寿命。由于刀具的反复脱离和接触管道，也使得切割轨迹不连续，更降低了环切的切割精度。

基于以上技术问题，需要设计一种可以对刀具轨迹进行修正的数控激光切管机，并基于该数控激光切管机，建立切管机环切参数模型，以保证刀具在环切坡口角度时，刀具始终与管道接触，由此提高切割精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以对刀具轨迹进行修正的数控激光切管机，并基于该数控激光切管机，建立切管机环切参数模型，以保证刀具在环切坡口角度时，刀具始终与管道接触，由此提高切割精度。

本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：。

一种数控激光切管机，包括：

定位环、切割环、控制模块以及输入模块；

在定位环一侧的端面上，沿圆周方向均布固定有三个伸缩夹持气缸，通过三个三个伸缩夹持气缸，将管定位环固定在不同外径尺寸的管道的外周上；

在定位环的另一侧的端面上，沿圆周方向均布有三个伸缩平移气缸，在三个伸缩平移气缸的伸缩杆部的自由端，设置有球头连接结构，切割环通过所述三个球头连接结构与伸缩平移气缸连接，从而将定位环与切割环连接；

在切割环上设置有刀座，刀座安装有朝向切割环径向内部的刀具；

刀座上设置有旋转驱动结构以及径向进给电机，其特征在于：

在切割环内圈表面上，对应三个伸缩平移气缸的位置处，分别设置有激光传感器，所述激光传感器可以实现对切割环平面位置的检测与标定，在刀座朝向管道侧的表面上，还设置有激光测距传感器，所述激光测距传感器一方面可以检测刀座与管道表面的径向距离，一方面可以检测刀座的空间位置，在刀具与刀座之间，还安装有高频直线电机，所述高频直线电机可以驱动刀具沿切割环径向方向高频往复运动，进而修正刀具的环切轨迹；

控制模块与激光传感器、激光测距传感器、高频直线电机、径向进给电机以及旋转驱动结构电性连接。

所述环切方法用于刀具轨迹修正，具体包括如下步骤：

步骤一：切割环角度定位；

步骤二：刀座在切割环上进行初始位置校正；

步骤三：生成环切参数模型。