鄒運(yùn)文　何學(xué)明　毋英波　王民　熊露

摘 要：本文總結(jié)了焊接自動(dòng)線伺服點(diǎn)焊槍電極修磨刀片的一般管理方法，并在此基礎(chǔ)上提出了一種伺服點(diǎn)焊槍修磨刀片精細(xì)化管理的方法，通過修磨刀片精細(xì)化管理，達(dá)到削減修磨故障停機(jī)、節(jié)省修磨刀片備件更換成本的目的。

關(guān)鍵詞：伺服點(diǎn)焊槍 修磨刀片 精細(xì)化管理 修磨故障 修磨量自動(dòng)補(bǔ)償

Discussion on Fine Management Method of Electrode Dressing Blade of Servo Spot Welding Gun

Zou Yunwen，He Xueming，Wu Yingbo，Wang Min，Xiong Lu

Abstract：This article summarizes the general management method of electrode sharpening blades for welding automatic line servo spot welding guns， and on this basis， proposes a method of fine management of servo spot welding gun sharpening blades. Through the fine management of sharpening blades， the purpose of cutting down the grinding fault and saving the replacement cost of grinding blade spare parts is achieved.

Key words：servo spot welding gun， grinding blade， fine management， grinding failure， automatic compensation of grinding amount

1 引言

焊接是汽車制造工業(yè)中一種很常見的工藝，用于實(shí)現(xiàn)白車身大大小小板件的拼接。目前，點(diǎn)焊仍是國內(nèi)白車身焊接的主流方式之一。為了確保點(diǎn)焊的品質(zhì)，伺服點(diǎn)焊槍電極自動(dòng)修磨是必不可少的環(huán)節(jié)，而其中電極修磨刀片的精細(xì)化管理方法值得研究和探討。

2 伺服點(diǎn)焊槍電極修磨刀片一般管理方法

通常每把伺服點(diǎn)焊槍會(huì)配備一臺(tái)電極修磨器，修磨器通常由控制箱、修磨電機(jī)、支架、吹氣裝置、刀盤及修磨刀片等零部件組成。修磨器工作時(shí)，修磨電機(jī)帶動(dòng)修磨刀盤以一定的速度旋轉(zhuǎn)，伺服點(diǎn)焊槍電極對刀盤加壓，旋轉(zhuǎn)的刀盤帶動(dòng)刀片對電極端面進(jìn)行切削、打磨，從而達(dá)到恢復(fù)電極端面形狀、尺寸，清除電極端面氧化物的目的。

隨著修磨次數(shù)的增多，修磨刀片的刃口會(huì)逐漸磨損、鈍化、切削能力變差，繼而引發(fā)修磨故障，甚至引發(fā)焊接品質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)。另外，不同焊接自動(dòng)線焊接鋼板的種類、鋼板鍍層厚度、焊接電流、焊接點(diǎn)數(shù)等情況的不同，造成伺服點(diǎn)焊槍電極端面情況迥異，從而刀片的磨損情況也相差很大。所以，修磨刀片的管理是十分重要和疑難的課題。

修磨刀片屬于損耗件，一般都是采取更換的方式進(jìn)行管理，具體包括以下三種常見管理方式：

2.1 根據(jù)刀片磨損量更換修磨刀片

修磨刀片刀刃的磨損一般通過目視檢查，比較難有定量的基準(zhǔn)，通常因檢查人員的經(jīng)驗(yàn)不同，得到判定結(jié)果不同，導(dǎo)致造成這兩種可能的不良影響：（1）修磨刀片切削能力已不能滿足電極切削的要求，因判斷差異，未及時(shí)更換，引發(fā)修磨故障和焊接品質(zhì)風(fēng)險(xiǎn);（2）修磨刀片切削能力尚足，因判斷差異，提前更換，造成修磨刀片浪費(fèi)、增加備件使用成本。

2.2 根據(jù)電極修磨效果更換修磨刀片

根據(jù)最終的電極修磨效果決定是否更換修磨刀片，這種管理方式屬于事后保全的范疇，雖然刀片達(dá)到最大化使用程度，但是由此造成的設(shè)備停機(jī)損失已經(jīng)產(chǎn)生。比如，通常伺服點(diǎn)焊槍電極修磨具備修磨量自動(dòng)檢測功能，當(dāng)檢測到修磨量小于設(shè)定值時(shí)，觸發(fā)報(bào)警和停機(jī)功能，此時(shí)需要人工確認(rèn)、對電極端面和修磨刀片進(jìn)行進(jìn)一步檢查，然后更換修磨刀片。這種方式，雖避免了刀片更換成本浪費(fèi)，但是造成的停機(jī)也是一種浪費(fèi)，尤其在快速運(yùn)行的汽車生產(chǎn)自動(dòng)線，停機(jī)造成的損失是巨大的。

2.3 定期更換修磨刀片

總結(jié)上述兩種管理方式存在的缺陷，參照修磨刀片的理論使用壽命，定出修磨刀片的大致更換周期，進(jìn)行定期更換。這種方式較好地平衡了刀片更換成本和停機(jī)成本，是目前較受推崇的一種管理方式。

以極動(dòng)品牌KTW修磨刀片為例，在修磨時(shí)間設(shè)定為1秒鐘的情況下，采用未使用的電極帽對刀片進(jìn)行耐久測試，極動(dòng)廠家給出的最大修磨次數(shù)為30000次（圖1），并且指出，在修磨壓力和時(shí)間一定的情況下，此時(shí)一次的修磨量為初期一次的修磨量的一半，表明刀片到了使用期限，需要更換[1]。

舉例說明：參照刀片生產(chǎn)廠家給出的參照值（未使用的電極帽，修磨極限30000次）及電極帽端面氧化物實(shí)際情況，進(jìn)行刀片耐用測試，確定KTW修磨刀片的最大修磨次數(shù)約為10000次，按照生產(chǎn)工藝每天約修磨50次，每月生產(chǎn)約22天，那么設(shè)定刀片更換周期為：10000÷50÷22≈9（月）。那么，按照定期更換修磨刀片的管理方式，每9個(gè)月左右需要對修磨刀片進(jìn)行更換。這是一種容易操作的管理方法，屬于預(yù)防保全范疇，較大程度削減了刀片更換備件成本及停機(jī)成本。

3 伺服點(diǎn)焊槍電極修磨刀片精細(xì)化管理方法

通過總結(jié)伺服點(diǎn)焊槍電極修磨刀片一般管理方法發(fā)現(xiàn)，定期更換修磨刀片是比較合理的一種方式。但是，這種管理方法也存在兩點(diǎn)不足之處：第一，更換周期的設(shè)定，隨每日產(chǎn)量、每月工作天數(shù)等因素變化影響，會(huì)存在偏差。第二，對于多車型混線生產(chǎn)的自動(dòng)化線體，因不同車型板件材質(zhì)、板材厚度及焊點(diǎn)數(shù)等情況不同，電極帽端面的氧化物情況也會(huì)有較大的差異，導(dǎo)致修磨效果及修磨刀片的磨損情況也有較大差異?；谝陨蟽牲c(diǎn)，單純的按照統(tǒng)一的周期去更換修磨刀片，已經(jīng)不能很好滿足電極修磨品質(zhì)的要求，需要在此基礎(chǔ)上檢討更為精細(xì)化的管理方法。正因如此，本文提出了一種伺服點(diǎn)焊槍電極修磨刀片精細(xì)化管理方法。

3.1 開發(fā)伺服點(diǎn)焊槍電極修磨量自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)

開發(fā)伺服點(diǎn)焊槍電極修磨量自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)的目的是，通過對電極氧化物狀態(tài)及修磨刀片磨損程度、實(shí)際修磨量等因素采集、轉(zhuǎn)換和設(shè)定，實(shí)現(xiàn)電極修磨壓力自動(dòng)、實(shí)時(shí)及柔性化設(shè)置及調(diào)整，達(dá)到保證修磨效果、延長修磨刀片使用壽命（修磨次數(shù)）的目的。下面通過具體的案例簡要說明開發(fā)伺服點(diǎn)焊槍電極修磨量自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)的思路和方法。

首先，從軟件、硬件兩個(gè)方面明確伺服點(diǎn)焊槍電極修磨效果的影響因素。硬件方面的主要影響因素包括：（1）電極氧化物狀態(tài);（2）修磨刀片磨損程度;（3）電極對中度;（4）刀盤油污情況。軟件方面的主要影響因素包括：（1）電極修磨時(shí)間;（2）電極修磨壓力;（3）機(jī)器人修磨軌跡;（4）修磨頻次。結(jié)合焊接自動(dòng)線的實(shí)際情況，對上述主要影響因素進(jìn)行針對性分析、對比，表明電極氧化物狀態(tài)和修磨刀片磨損這兩個(gè)關(guān)鍵因素影響最大。

其次，設(shè)定電極修磨量自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)的控制流程及模型（圖2），對電極氧化物狀態(tài)和修磨刀片磨損進(jìn)行精細(xì)控制和計(jì)算，并由此實(shí)時(shí)控制電極修磨壓力，從而實(shí)現(xiàn)修磨壓力柔性、精細(xì)化控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電極修磨量自動(dòng)補(bǔ)償功能。相關(guān)的參數(shù)可根據(jù)不同生產(chǎn)線體實(shí)際情況做精細(xì)化設(shè)置，部分參數(shù)根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可做相應(yīng)調(diào)整。

通過該伺服點(diǎn)焊槍電極修磨量自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)，可以保證電極修磨品質(zhì)，進(jìn)而保證焊接品質(zhì)。同時(shí)，也可以對修磨刀片的實(shí)際修磨次數(shù)進(jìn)行精確記錄和處理，當(dāng)修磨刀片達(dá)到一定的修磨次數(shù)后，可以自動(dòng)完成修磨壓力的適度提升，進(jìn)一步保證電極修磨品質(zhì)、延長修磨刀片的使用周期。

3.2 修磨次數(shù)精確指導(dǎo)修磨刀片更換周期

基于伺服點(diǎn)焊槍電極修磨量自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)，可以精確記錄修磨刀片的修磨次數(shù)，再以此為基準(zhǔn)，指導(dǎo)修磨刀片更換周期，提升修磨刀片管理的精細(xì)程度。同時(shí)，在自動(dòng)線體人機(jī)交互界面設(shè)置相應(yīng)的目視化指示和刀片更換提醒，提醒保全人員在規(guī)定的周期及時(shí)更換刀片。

4 電極修磨刀片管理方法總結(jié)

對目前常見的三種伺服點(diǎn)焊槍電極修磨刀片管理方法進(jìn)行對比、總結(jié)，在此基礎(chǔ)上提出了一種伺服點(diǎn)焊槍修磨刀片精細(xì)化管理的方法。該方法通過開發(fā)伺服點(diǎn)焊槍電極修磨量自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)，利用修磨次數(shù)精確指導(dǎo)刀片更換周期，保證電極修磨效果、延長刀片使用壽命，從而達(dá)到削減修磨故障停機(jī)、節(jié)省修磨刀片備件更換成本的目的。這種伺服點(diǎn)焊槍修磨刀片精細(xì)化管理方法具有很大的開發(fā)和應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]廣州市極動(dòng)焊接機(jī)械有限公司.高速電極修磨機(jī)（CDK-R）：P6-7.