周期液控快速锯切装置及其控制方法与流程

本发明涉及金属带锯床技术，尤其是一种周期液控快速锯切装置及其控制方法。

背景技术：

在普通金属带锯床中带锯条的切削过程中，受到切割材料固有切割频率的影响，在锯切过程中会产生的锯屑，这些锯屑有长有短，而且锯屑在冷却后会自然呈卷状形，并充满容屑槽，特别是长条锯屑，因为具有一定的长度，故及其容易缠绕于带锯条上，加上呈卷状形的锯屑会，长条锯屑充满容屑槽导致带锯条拉齿的问题，阻止了锯齿的正常下锯，因此很难达到快速锯切。

技术实现要素：

本发明要解决上述现有技术的缺点，提供一种结构合理，使用方便的周期液控快速锯切装置及其控制方法，避免了锯齿的非常规损坏，提高了锯切效率和锯切的精度，实现了高精度快速锯切，方便快捷。

本发明解决其技术问题采用的技术方案：这种周期液控快速锯切装置，包括锯床、控制系统，锯床内设有通过控制系统控制的液压装置，液压装置包括伺服电机、主传动轮、从传动轮、驱动液压缸、三通接头、第一液压管、第二液压管、第三液压管、第一执行液压缸、第二执行液压缸、第一压块、第二压块、第一压块定位销轴、第二压块定位销轴、带锯条，其中控制系统用于控制伺服电机，伺服电机用于驱动主传动轮，从传动轮位于主传动轮下方，从传动轮的外圈表面与主传动轮的外圈表面呈紧密贴合，驱动液压缸位于从传动轮下方，驱动液压缸的活塞杆随从传动轮的转动而实现上下运动，驱动液压缸的压缩腔通过第一液压管与三通接头的输入口连通，三通接头的输出口通过第二液压管、第三液压管分别与第一执行液压缸、第二执行液压缸的压缩腔连通，第一压块、第二压块的上表面分别与第一执行液压缸、第二执行液压缸的伸出端端面紧密贴合，第一压块、第二压块 的下表面与带锯条的背部紧密贴合，第一压块、第二压块上均开有条形孔，条形孔内设有用于加固第一压块、第二压块的压块定位销轴。这样，带锯条通过液压装置实现传动，这比机械传动优越，可借助阀或变量泵、变量马达在大范围内实现无级调速，调速范围可达1：2000，并可在液压装置运行的过程中进行调速，传递运动均匀平稳，负载变化时速度较稳定，而且液压装置借助于溢流阀等易于实现过载保护，同时具有自润滑功能，因此使用寿命长，液压传动容易实现自动化，特别是采用液压控制和电器控制结合使用时，能很容易地实现复杂的自动工作循环，而且可以实现遥控。液压装置经实现标准化、系列化、通用化，便于设计、制造和推广使用，且重量轻，结构紧凑，惯性小。

进一步完善，伺服电机的活塞杆置于主传动轮的偏心位置处。这样，主传动轮的偏心设置使得液控装置可实现上升、下降两个运动方式，结构简单、合理，使用方便。

进一步完善，主传动轮和从传动轮为凸轮机构，从传动轮的正反面上均开有内槽，其中驱动液压缸的活塞杆上安装有一对沿内槽内周面轮廓运行的柱体。这样，采用凸轮机构是因为凸轮机构可实现高速化，提高驱动液压缸的运动频率，增加液体流量的流动速度，从而提高执行液压缸的运动频率，实现带锯条的快速往复运动，快速切断锯屑，提高效率。内槽和柱体的设置是为了防止从传动轮与驱动液压缸的活塞杆失去配合关系，增加使用稳定性。

进一步完善，控制系统包括里氏硬度计、测距传感器、压力传感器、交流变频器、光栅尺、数据转换器、比例阀放大器、上位机、下位机，上位机通过RS接口与下位机进行信息交互，下位机包括相连的MCU、CPLD，其中MCU分别与里氏硬度计、测距传感器、压力传感器、上位机的触摸液晶屏相连、伺服电机相连，CPLD与数据转换器、比例阀放大器相连。这样，控制系统利用这些硬件实现对带锯条智能控制，上位机的触摸液晶屏用于设定锯床运行参数，设置锯切工件有关横截面的宽度等运行参数，下发运行控制命令和运行参数，上位机同时负责显示、存储下位机上传的各种信息，下位机用于接收上位机发送的命令、参数等信息，控制和管理锯床的锯切工艺流程，上传实时的锯切工况参数，测距传感器实现对锯齿与工件横截面进行一个距离测试，制定一个有效参考间距，用于监测带锯条上是否缠有锯屑，从而保证正常加工，十分合理。

进一步完善，在控制系统的上位机触摸液晶屏上预设有多种工件横截面类型和参数， 根据锯切工件的横截面形状在触摸液晶屏上进行选择和参数设定，或建立自定义的工件横截面类型和参数；锯切开始，里氏硬度计对工件的硬度进行检测，里氏硬度计将测试值上传给MCU中，MCU根据读取到的硬度进行检测，并结合带锯床行业推荐的金属材料锯切速度和进给量表确定初始锯切速度，并利用测距传感器实现对锯齿与工件横截面进行一个距离测试，定一个有效参考间距，控制系统驱动伺服电机启动，伺服电机带动主传动轮转动，主传动轮带动从传动轮转动，当主传动轮转动到最大位移位置时，将从传动轮往下压，促使驱动液压缸中的液体通过第一液压管、第二液压管、第三液压管和三通接头分别流入到第一执行液压缸、第二执行液压缸中，驱动第一压块、第二压块将带锯条往下压；反之，当主传动轮转动到最小位移位置时，将从传动轮往上带，第一压块、第二压块受到带锯条往上的压力，促使第一执行液压缸、第二执行液压缸中的液体通过第一液压管、第二液压管、第三液压管和三通接头回流到驱动液压缸中，带锯条复位，随着锯切的逐步进行，锯切过程中所产生的锯屑也越来越多，部分长条锯屑缠绕于带锯条上，每一次复位，测距传感器都会对锯齿与工件横截面的间距做一个测距分析，并与有效参考间距进行反复比较，并将这些收集到的间距信息反馈给上位机，上位机根据所得到的信息加快伺服电机的转矩频率，使得缠绕于带锯条上的锯屑可在与工件横截面进行浅接触的过程中被随即切断，脱离带锯条，保证带锯条的正常下锯锯切，同时也对锯齿进行保护。这样，控制装置用于控制液压装置的使用，液控装置实现对带锯条的控制，利用偏心设置的主传动轮实现带锯条的上升、下降两个运动方式，通过对带锯条在锯切过程中不断的下压和复位，从而来改变锯切过程中的固有切割频率，控制系统则将调节切割频率变得简单、快捷，并达到最佳的切割频率，并且在锯切过程中，带锯条不断的下压和复位的往复运动过程中能将长条锯屑破碎，防止在锯切过程中长条锯屑卷成卷后充满容屑槽将带锯条抬起影响锯切效率。

本发明有益的效果是：本发明结构合理、使用效果好，利用控制装置和液压装置的相结合使设备的运行更加智能化，通过改变锯切过程中的固有切割频率，从而达到最佳的切割频率，且能将长条锯屑破碎杜绝了在锯切过程中长条锯屑卷成卷后充满容屑槽将带锯条抬起的问题，从而提高了锯切效率和锯切的精度，实现了高精度快速锯切，值得推广。

附图说明

图1为本发明液压装置的平面示意图；

图2为本发明图1中A部分的局部放大示意图；

图3为本发明图1中B部分的局部放大示意图；

图4为本发明从传动轮和驱动液压缸的结构示意图

图5为本发明锯架进给控制系统的硬件结构框图；

图6为本发明的锯切控制流程图。

附图标记说明：锯床1，控制系统2，液压装置3，伺服电机4，主传动轮5，从传动轮6，驱动液压缸7，三通接头8，第一液压管9，第二液压管10，第三液压管11，第一执行液压缸12，第二执行液压缸13，第一压块14，第二压块15，带锯条16，内槽17，柱体18，条形孔19，压块定位销轴20，里氏硬度计21，测距传感器22，压力传感器23，交流变频器24，光栅尺25，数据转换器26，比例阀放大器27，上位机28，下位机29，MCU29-1，CPLD29-2。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

参照附图1-4：控制系统2用于控制伺服电机4，伺服电机4用于驱动主传动轮5，从传动轮6位于主传动轮5下方，从传动轮6的外圈表面与主传动轮5的外圈表面呈紧密贴合，驱动液压缸7位于从传动轮6下方，驱动液压缸7的活塞杆随从传动轮6的转动而实现上下运动，驱动液压缸7的压缩腔通过第一液压管9与三通接头8的输入口连通，三通接头8的输出口通过第二液压管10、第三液压管11分别与第一执行液压缸12、第二执行液压缸13的压缩腔连通，第一压块14、第二压块15的上表面分别与第一执行液压缸12、第二执行液压缸13的伸出端端面紧密贴合，第一压块14、第二压块15的下表面与带锯条18的背部紧密贴合，第一压块14、第二压块15上均开有条形孔19，条形孔19内设有用于加固第一压块14、第二压块15的压块定位销轴20；伺服电机4的活塞杆置于主传动轮5的偏心位置处；主传动轮5和从传动轮6为凸轮机构，从传动轮6的正反面上均开有内槽17，其中驱动液压缸7的活塞杆上安装有一对沿内槽17内周面轮廓运行的柱体18。

附图5：控制系统2的硬件采用上下位机分层结构，两者通过RS232接口进行信息交互。上位机28是配置触摸屏的嵌入式系统，用户通过上位机触摸液晶屏设定锯床运行参数，设置锯切工件有关横截面的宽度等运行参数，下发运行控制命令和运行参数；上位机28同时负责显示、存储下位机29上传的各种信息，如当前锯切速度、加工尺寸，加工数量等。 下位机29控制器接收上位机28发送的命令、参数等信息，控制和管理锯床的锯切工艺流程，上传实时的锯切工况参数。

附图6：按时间先后顺序、控制系统2的控制流程包括如下主要功能模块：初始化——下载表1，输入工件的横截面类型和参数，生成带锯条位置与工件宽度的关系表。利用测距传感器22与工件横截面之间指定一个有效参考间距。读里氏硬度计21检测值，确定带锯条16的锯切速度。驱动液压缸7启动。第一执行液压缸12、第二执行液压缸13启动。带锯条16快速下降，即切入工进模式，带锯条16的锯切速度减半、进行低进给速度的开环控制，随着带锯条16逐渐与工件形成切割关系后，即锯切工进模式，进行恒锯切力变进给速度的前馈+反馈复合控制，锯切完成后，转入下一工序，带锯条快速上升复位，此时测距传感器实现检测带锯条16与工件横截面之间的间距是否符合有效参考间距，如果符合，那么带锯条将执行下一个切割命令，如果不符合，那么带锯条16将执行不断的下压和复位的往复运动的命令，从而将那些缠绕于带锯条16上的长条锯屑切断，使之与其分离，使得锯齿能够暴露在外。

虽然本发明已通过参考优选的实施例进行了图示和描述，但是，本专业普通技术人员应当了解，在权利要求书的范围内，可作形式和细节上的各种各样变化。