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：安裝在繩鋸機的導向輪上、用于測量繩鋸進給方向的切割力f和垂直于進給方向的切割力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、用于計算繩鋸線弓角度值θn并控制繩鋸的進給速度的數(shù)控系統(tǒng)；如果數(shù)控系統(tǒng)計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)控制繩鋸的進給速度降低10％-30％。本發(fā)明可以對繩鋸加工過程線弓角度進行監(jiān)測，并實時調整繩鋸的進給速度，從而保證線弓角度不超過臨界值，進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

【技術領域】
[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】
[0002] 繩鋸被廣泛應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 切割過程當中，繩鋸受到進給方向的阻力作用，會發(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，線弓對已加工表面的影響較小,但是會嚴重影響繩鋸的使用壽命； 在切割異形曲面時，線弓角度對已加工表面會造成很大影響，過大的線弓角度會引起曲面 的過切等現(xiàn)象，會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)明解決其技術問題所采用的技術方案是：
[0005] -種繩鋸線弓角度的控制方法，包括
[0006] 步驟A :力傳感器測量出繩鋸進給方向的切割力f和垂直于進給方向的切割力F ;
[0007] 步驟B :力傳感器測量獲得的切割力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] 計算出不同時刻繩鋸線弓角度值θη;
[0012] 步驟D :如果數(shù)控系統(tǒng)計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] 一較佳實施例之中：數(shù)控系統(tǒng)控制繩鋸的進給速度降低10% -30%的同時，發(fā)出 報警信號。
[0016] 一種繩鋸線弓角度的控制裝置，包括：安裝在繩鋸機的導向輪上、用于測量繩鋸進 給方向的切割力f和垂直于進給方向的切割力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 計算繩鋸線弓角度值θ n并控制繩鋸的進給速度的數(shù)控系統(tǒng)，如果數(shù)控系統(tǒng)計算得出的線 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] 一較佳實施例之中：該力傳感器采用軸瓦式力傳感器。
[0022] 一較佳實施例之中：該力傳感器的測力范圍為-5000-5000N，測力精度高于0· 1N， 采樣頻率高于100Hz，無線傳輸信號。
[0023] 本技術方案與【背景技術】相比，它具有如下優(yōu)點：
[0024] 繩鋸線弓角度超過設定值后，數(shù)控系統(tǒng)通過降低繩鋸進給速度達到減小線弓角 度，保證繩鋸加工的精度。本發(fā)明可以對繩鋸加工過程線弓角度進行監(jiān)測，并實時調整繩鋸 的進給速度，從而保證線弓角度不超過臨界值，進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] 下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[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。

【具體實施方式】
[0030] 請參照圖1至圖3,圖中虛線表示線弓運動軌跡，繩鋸切割圓弧板材工件001時的 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，表達式為：
[0031] s = R-AR2 - V 16
[0032] 利用上式就可以根據(jù)切割精度要求計算出設定線弓角度的臨界值。比如當圓弧板 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時的過切量δ小于1mm時，可計算出臨界線弓角度Θ為7°。
[0033] 請參照圖4,本發(fā)明的的繩鋸線弓角度的控制裝置，包括：安裝在繩鋸機的導向 輪002上、用于測量繩鋸進給方向的切割力f和垂直于進給方向的切割力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、用于計算繩鋸線弓角度值θ n并控制繩鋸的進 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的測力范圍 為-5000-5000N，測力精度高于0. 1N，采樣頻率高于100Hz，無線傳輸信號。
[0034] 在任一時刻，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] 計算得出。
[0038] 具體地：（1)對采集的切割力信號進行數(shù)據(jù)分塊，每個數(shù)據(jù)塊包括足夠長時間 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)塊按照采集時間順序依次編號η = 1.2.3, ……；（2)對每個數(shù)據(jù)塊內(nèi)兩向切割力f和F的數(shù)據(jù)進行平均，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刻繩鋸線弓角度計算值。
[0042] 工作時：
[0043] 首先：力傳感器測20量出繩鋸進給方向的切割力f和垂直于進給方向的切割力 F ；
[0044] 然后：力傳感器20測量獲得的切割力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)，計算出此時繩鋸線弓 角度值θ η;
[0046] 然后：如果數(shù)控系統(tǒng)80計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控制繩鋸的進給速度降低10% -30%，同時發(fā)出報警信號。
[0048] 如果，數(shù)控系統(tǒng)80再次計算出繩鋸的實時線弓角度值0"仍然超過臨界線弓角度 值Θ，數(shù)控系統(tǒng)80再次將進給速度降低10%-30%，重復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)明較佳實施例而已，故不能依此限定本發(fā)明實施的范圍，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，皆應仍屬本發(fā)明涵蓋的范圍內(nèi)。
【權利要求】
1. 一種繩鋸線弓角度的控制方法，其特征在于，包括 步驟A :力傳感器測量出繩鋸進給方向的切割力f和垂直于進給方向的切割力F ; 步驟B :力傳感器測量獲得的切割力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 計算出不同時刻繩鋸線弓角度值θη; 步驟D:如果數(shù)控系統(tǒng)計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)控制繩鋸的進給速度降低 10% -30%的同時，發(fā)出報警信號。
3. -種采用權利要求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 鋸機的導向輪上、用于測量繩鋸進給方向的切割力f和垂直于進給方向的切割力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、用于計算繩鋸線弓角度值9"并控制繩鋸的進給速度的數(shù)控系統(tǒng)； 如果數(shù)控系統(tǒng)計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)權利要求4所述的控制裝置，其特征在于：該力傳感器的測力范圍 為-5000-5000N，測力精度高于0. 1N，采樣頻率高于100Hz，無線傳輸信號。
【文檔編號】B28D1/10GK104108138SQ201410325377
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年7月9日 優(yōu)先權日:2014年7月9日
【發(fā)明者】郭樺, 姜峰, 黃輝, 徐西鵬 申請人:華僑大學