仿形铣切锯切割系统的优化算法研究

摘要

本文研究的对象为仿形铣切锯，它装配在连续运动的制管生产线中，可将钢管切割成用户定制的长度。此类设备可满足石油、化工、市政、建筑、造船、军事所需管料切割需求。在直缝焊管生产线中，作为最后的切断设备，其切割精度和效率对于钢管质量和生产成本起着非常重要的作用。 本文的主要工作是针对现有飞锯切割系统的机械系统、控制系统进行分析。根据切割的工艺要求，本文详细分析了切割过程，在此基础上从以下几个方面对现有系统进行了优化分析与设计：1.分析了仿形铣切锯的机械结构、控制系统结构、工作原理、技术指标等。对控制系统的核心设备840D的位置多项式差补、轴的多项式进给、轴的速度加速度方式、上位机数据交换、轮廓误差产生的原因和补偿方法进行了详细讨论。 2.分析了仿形铣切锯在切削过程中的受力情况，对刀具磨损、破损的原因进行了研究。同时对切削振颤进行了分析，在切割不同类型的钢管时，为锯片齿数和转速的选择提供了参考，避免共振对锯片和钢管带来的不利影响。 3.设计了一套通用的计算切削进给速度的方法。对比了线性速度进给和三次多项式进给的优缺点。采用三次B样条曲线拟合理想进给速度曲线，并采用BFGS法使拟合曲线逼近理想曲线，接着采用黄金分割法调整高速点使拟合曲线满足速度加速度限制。最后计算得出了径向轴的速度、加速度和角度轴运动之间的关系，为径向轴电机选择提供了依据。 本文最后简要地讨论了当前设计方案的不足之处，提出了进一步改进的方向。

目录

文摘

英文文摘

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第1章概述

第2章飞锯设备及工艺过程

第3章切削分析

第4章切削速度计算和优化

第5章结论

参考文献

致谢

个人简历，在读期间发表的学术论文与研究成果