一種繩鋸線弓角度的控制方法及控制裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種繩鋸線弓角度的控制方法及控制裝置，包括：安裝在繩鋸機(jī)的導(dǎo)向輪上、用于測(cè)量繩鋸進(jìn)給方向的切割力f和垂直于進(jìn)給方向的切割力F的數(shù)值的力傳感器；與該力傳感器相連接的電荷放大器；與該電荷放大器相連接的數(shù)據(jù)采集卡；與該數(shù)據(jù)采集卡相連接、用于計(jì)算繩鋸線弓角度值θn并控制繩鋸的進(jìn)給速度的數(shù)控系統(tǒng)；如果數(shù)控系統(tǒng)計(jì)算得出的線弓角度值θn＞工件臨界線弓角度值θ，則數(shù)控系統(tǒng)控制繩鋸的進(jìn)給速度降低10％-30％。本發(fā)明可以對(duì)繩鋸加工過程線弓角度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并實(shí)時(shí)調(diào)整繩鋸的進(jìn)給速度，從而保證線弓角度不超過臨界值，進(jìn)而保證繩鋸加工的精度，特別適用于異形曲面的高精度加工。
【專利說明】一種繩鋸線弓角度的控制方法及控制裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種繩鋸線弓角度的控制方法及控制裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 繩鋸被廣泛應(yīng)用于石材板材的切割加工，繩鋸屬于一種柔性加工工具，因此在其 切割過程當(dāng)中，繩鋸受到進(jìn)給方向的阻力作用，會(huì)發(fā)生彎曲變形，形成"線弓"，繩鋸彎曲的 撓度也稱為線弓角度。
[0003] 在切割平面時(shí)，線弓對(duì)已加工表面的影響較小,但是會(huì)嚴(yán)重影響繩鋸的使用壽命； 在切割異形曲面時(shí)，線弓角度對(duì)已加工表面會(huì)造成很大影響，過大的線弓角度會(huì)引起曲面 的過切等現(xiàn)象，會(huì)極大的影響異形曲面的面型精度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明提供了一種繩鋸線弓角度的控制方法及控制裝置，提高了繩鋸的使用壽命 和工件的加工精度。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：
[0005] -種繩鋸線弓角度的控制方法，包括
[0006] 步驟A :力傳感器測(cè)量出繩鋸進(jìn)給方向的切割力f和垂直于進(jìn)給方向的切割力F ;
[0007] 步驟B :力傳感器測(cè)量獲得的切割力f與切割力F的數(shù)據(jù)經(jīng)過電荷放大器和數(shù)據(jù) 采集卡，傳遞給數(shù)控系統(tǒng)；
[0008] 步驟C :數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)獲得的切割力f與切割力F的數(shù)據(jù)，通過公式
[0009] fn+1 = fncos Θ n-Fnsin θ n
[0010] Fn+1 = fnsin Θ n+Fncos θ η toon] 計(jì)算出不同時(shí)刻繩鋸線弓角度值θη;
[0012] 步驟D :如果數(shù)控系統(tǒng)計(jì)算得出的線弓角度值θη>工件臨界線弓角度值Θ，則數(shù) 控系統(tǒng)控制繩鋸的進(jìn)給速度降低10%-30%，工件臨界線弓角度值Θ通過公式
[0013] s^R-Jr2-^- V 16
[0014] 計(jì)算得出，δ是工件的過切量，R是工件的曲率半徑，1是工件的長度。
[0015] 一較佳實(shí)施例之中：數(shù)控系統(tǒng)控制繩鋸的進(jìn)給速度降低10% -30%的同時(shí)，發(fā)出 報(bào)警信號(hào)。
[0016] 一種繩鋸線弓角度的控制裝置，包括：安裝在繩鋸機(jī)的導(dǎo)向輪上、用于測(cè)量繩鋸進(jìn) 給方向的切割力f和垂直于進(jìn)給方向的切割力F的數(shù)值數(shù)據(jù)的力傳感器；與該力傳感器相 連接的電荷放大器；與該電荷放大器相連接的數(shù)據(jù)采集卡；與該數(shù)據(jù)采集卡相連接、用于 計(jì)算繩鋸線弓角度值θ n并控制繩鋸的進(jìn)給速度的數(shù)控系統(tǒng)，如果數(shù)控系統(tǒng)計(jì)算得出的線 弓角度值θη>工件臨界線弓角度值Θ，則數(shù)控系統(tǒng)控制繩鋸的進(jìn)給速度降低1〇%-30%， 繩鋸線弓角度值9"與工件臨界線弓角度值Θ通過公式
[0017] fn+1 = fncos Θ n-Fnsin Θ n
[0018] Fn+1 = fnsin Θ n+Fncos Θ n
[0019] s^R-AR2-1-^- V 16
[0020] 計(jì)算獲得，δ是工件的過切量，R是工件的曲率半徑，1是工件的長度。
[0021] 一較佳實(shí)施例之中：該力傳感器采用軸瓦式力傳感器。
[0022] 一較佳實(shí)施例之中：該力傳感器的測(cè)力范圍為-5000-5000N，測(cè)力精度高于0· 1N， 采樣頻率高于100Hz，無線傳輸信號(hào)。
[0023] 本技術(shù)方案與【背景技術(shù)】相比，它具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0024] 繩鋸線弓角度超過設(shè)定值后，數(shù)控系統(tǒng)通過降低繩鋸進(jìn)給速度達(dá)到減小線弓角 度，保證繩鋸加工的精度。本發(fā)明可以對(duì)繩鋸加工過程線弓角度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并實(shí)時(shí)調(diào)整繩鋸 的進(jìn)給速度，從而保證線弓角度不超過臨界值，進(jìn)而保證繩鋸加工的精度，特別適用于異形 曲面的高精度加工。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0026] 圖1繪示了工件的主視圖。
[0027] 圖2繪示了工件的側(cè)視圖。
[0028] 圖3繪示了工件的局部放大示意圖。
[0029] 圖4為本發(fā)明繩鋸線弓角度的控制裝置的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0030] 請(qǐng)參照?qǐng)D1至圖3,圖中虛線表示線弓運(yùn)動(dòng)軌跡，繩鋸切割圓弧板材工件001時(shí)的 過切量S與圓弧板材工件001的曲率半徑R、圓弧板材工件001的長度1和線弓角度Θ有 關(guān)，表達(dá)式為：
[0031] s = R-AR2 - V 16
[0032] 利用上式就可以根據(jù)切割精度要求計(jì)算出設(shè)定線弓角度的臨界值。比如當(dāng)圓弧板 材工件001的曲率半徑R是0. 5m、圓弧板材工件001的長度1是lm，要求繩鋸切割圓弧板 材工件001時(shí)的過切量δ小于1mm時(shí)，可計(jì)算出臨界線弓角度Θ為7°。
[0033] 請(qǐng)參照?qǐng)D4,本發(fā)明的的繩鋸線弓角度的控制裝置，包括：安裝在繩鋸機(jī)的導(dǎo)向 輪002上、用于測(cè)量繩鋸進(jìn)給方向的切割力f和垂直于進(jìn)給方向的切割力F的數(shù)值數(shù)據(jù)的 力傳感器20 ;與該力傳感器20相連接的電荷放大器40 ;與該電荷放大器40相連接的數(shù) 據(jù)采集卡60 ;與該數(shù)據(jù)采集卡60相連接、用于計(jì)算繩鋸線弓角度值θ n并控制繩鋸的進(jìn) 給速度的數(shù)控系統(tǒng)80。該力傳感器20采用軸瓦式力傳感器。該力傳感器20的測(cè)力范圍 為-5000-5000N，測(cè)力精度高于0. 1N，采樣頻率高于100Hz，無線傳輸信號(hào)。
[0034] 在任一時(shí)刻，繩鋸線弓角度值0"通過公式
[0035] fn+1 = fncos Θ n-Fnsin θ n
[0036] Fn+i = fnsin Θ n+Fncos θ η
[0037] 計(jì)算得出。
[0038] 具體地：（1)對(duì)采集的切割力信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)分塊，每個(gè)數(shù)據(jù)塊包括足夠長時(shí)間 內(nèi)內(nèi)采集的兩方向切割力f和F的數(shù)據(jù)，所有數(shù)據(jù)塊按照采集時(shí)間順序依次編號(hào)η = 1.2.3, ……；（2)對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)塊內(nèi)兩向切割力f和F的數(shù)據(jù)進(jìn)行平均，得到fn和Fn(η = 1.2.3, ……）；（3)繩鋸線弓角度變化與切割力的關(guān)系可以表示為：
[0039] fn+1 = fncos Θ n-Fnsin θ n
[0040] Fn+i = fnsin Θ n+Fncos θ η
[0041] 根據(jù)上式就可以計(jì)算出一系列的Θ "值（n = 1，2, 3……）；(4)假定初始值Θ。= 〇,將所有θη值相加即可得到不同時(shí)刻繩鋸線弓角度計(jì)算值。
[0042] 工作時(shí)：
[0043] 首先：力傳感器測(cè)20量出繩鋸進(jìn)給方向的切割力f和垂直于進(jìn)給方向的切割力 F ；
[0044] 然后：力傳感器20測(cè)量獲得的切割力f與切割力F的數(shù)據(jù)經(jīng)過電荷放大器40和 數(shù)據(jù)采集卡60,傳遞給數(shù)控系統(tǒng)80 ;
[0045] 然后：數(shù)控系統(tǒng)80根據(jù)獲得的切割力f與切割力F的數(shù)據(jù)，計(jì)算出此時(shí)繩鋸線弓 角度值θ η;
[0046] 然后：如果數(shù)控系統(tǒng)80計(jì)算得出的線弓角度值θη>工件臨界線弓角度值Θ，
[0047] 則數(shù)控系統(tǒng)80控制繩鋸的進(jìn)給速度降低10% -30%，同時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。
[0048] 如果，數(shù)控系統(tǒng)80再次計(jì)算出繩鋸的實(shí)時(shí)線弓角度值0"仍然超過臨界線弓角度 值Θ，數(shù)控系統(tǒng)80再次將進(jìn)給速度降低10%-30%，重復(fù)上述過程直到繩鋸的線弓角度θ η 小于臨界線弓角度值Θ。
[〇〇49] 以上所述，僅為本發(fā)明較佳實(shí)施例而已，故不能依此限定本發(fā)明實(shí)施的范圍，即依 本發(fā)明專利范圍及說明書內(nèi)容所作的等效變化與修飾，皆應(yīng)仍屬本發(fā)明涵蓋的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種繩鋸線弓角度的控制方法，其特征在于，包括 步驟A :力傳感器測(cè)量出繩鋸進(jìn)給方向的切割力f和垂直于進(jìn)給方向的切割力F ; 步驟B :力傳感器測(cè)量獲得的切割力f與切割力F的數(shù)據(jù)經(jīng)過電荷放大器和數(shù)據(jù)采集 卡，傳遞給數(shù)控系統(tǒng)； 步驟C :數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)獲得的切割力f與切割力F的數(shù)據(jù)，通過公式 fn+1 = fncos Θ n-Fnsin θ n Fn+i = fnsin Θ n+Fncos θ η 計(jì)算出不同時(shí)刻繩鋸線弓角度值θη; 步驟D:如果數(shù)控系統(tǒng)計(jì)算得出的線弓角度值θη>工件臨界線弓角度值Θ，則數(shù)控系 統(tǒng)控制繩鋸的進(jìn)給速度降低10%-30%，工件臨界線弓角度值Θ通過公式 0. R-Jr2-^- V 16 計(jì)算得出，S是工件的過切量，R是工件的曲率半徑，1是工件的長度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于：數(shù)控系統(tǒng)控制繩鋸的進(jìn)給速度降低 10% -30%的同時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。
3. -種采用權(quán)利要求1或2所述的控制方法的控制裝置，其特征在于，包括：安裝在繩 鋸機(jī)的導(dǎo)向輪上、用于測(cè)量繩鋸進(jìn)給方向的切割力f和垂直于進(jìn)給方向的切割力F的數(shù)值 的力傳感器；與該力傳感器相連接的電荷放大器；與該電荷放大器相連接的數(shù)據(jù)采集卡； 與該數(shù)據(jù)采集卡相連接、用于計(jì)算繩鋸線弓角度值9"并控制繩鋸的進(jìn)給速度的數(shù)控系統(tǒng)； 如果數(shù)控系統(tǒng)計(jì)算得出的線弓角度值θ η>工件臨界線弓角度值Θ，則數(shù)控系統(tǒng)控制繩鋸 的進(jìn)給速度降低10%-30%，繩鋸線弓角度值0"與工件臨界線弓角度值Θ通過公式 fn+1 = fncos Θ n-Fnsin θ n Fn+i = fnsin Θ n+Fncos θ η V 16 計(jì)算獲得，S是工件的過切量，R是工件的曲率半徑，1是工件的長度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制裝置，其特征在于：該力傳感器采用軸瓦式力傳感器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制裝置，其特征在于：該力傳感器的測(cè)力范圍 為-5000-5000N，測(cè)力精度高于0. 1N，采樣頻率高于100Hz，無線傳輸信號(hào)。
【文檔編號(hào)】B28D1/10GK104108138SQ201410325377
【公開日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2014年7月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月9日
【發(fā)明者】郭樺, 姜峰, 黃輝, 徐西鵬 申請(qǐng)人:華僑大學(xué)