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        工程機(jī)械典型接頭的弧焊機(jī)器人焊接技術(shù)分析

        2020-06-19 07:55:28李森
        理論與創(chuàng)新 2020年7期
        關(guān)鍵詞:焊接技術(shù)工程機(jī)械

        李森

        【摘? 要】科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新與革命不僅可以為我國工程機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造有利的條件,同時(shí)也能夠進(jìn)一步提升工程機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)效率與焊接質(zhì)量。在這種背景下,工程機(jī)械制造企業(yè)就應(yīng)該將具備焊接技術(shù)的弧焊機(jī)器人廣泛的應(yīng)用到各種產(chǎn)品的焊接生產(chǎn)環(huán)節(jié)當(dāng)中,盡量減少環(huán)境與人為等因素對(duì)機(jī)械產(chǎn)品焊接質(zhì)量的影響。為此,本文章就以工程機(jī)械典型接頭為例,對(duì)弧焊機(jī)器人的焊接技術(shù)進(jìn)行了全面的探究。

        【關(guān)鍵詞】工程機(jī)械;典型接頭;弧焊機(jī)器人;焊接技術(shù)

        引言

        通常來講,焊接結(jié)構(gòu)在工程機(jī)械的整體重量中可以占到50%-70%,這也就從側(cè)面決定了焊接質(zhì)量對(duì)于工程機(jī)械的重要性。焊接質(zhì)量不僅會(huì)在一定程度上影響到工程機(jī)械焊接結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性與機(jī)械性能,同時(shí)也會(huì)直接影響到工程機(jī)械的使用壽命。基于此,焊接人員在應(yīng)用弧焊機(jī)器人的過程中,要充分考慮工程機(jī)械典型接頭的總體特征,并在原有的基礎(chǔ)上進(jìn)一步強(qiáng)化弧焊機(jī)器人焊接技術(shù)的深入研究,進(jìn)而全面提高我國現(xiàn)階段的焊接技術(shù)水平。

        1. 機(jī)器人與焊機(jī)的通訊

        1.1機(jī)器人與焊機(jī)的通訊

        在現(xiàn)階段,國內(nèi)焊接加工領(lǐng)域中所用到的焊接機(jī)器人大致分為三種,包括國產(chǎn)、日產(chǎn)以及歐產(chǎn),其中被稱為機(jī)器人四大家族的發(fā)那科、安川、ABB以及庫卡已成為機(jī)器人市場的主流品牌。焊接機(jī)器人所應(yīng)用到的領(lǐng)域較廣,例如汽車加工、工程機(jī)械制造、橋梁以及船舶的建造等。目前,汽車行業(yè)焊接加工生產(chǎn)線多采用機(jī)器人進(jìn)行點(diǎn)焊、弧焊,而工程機(jī)械、船舶等行業(yè)基本是以氣體保護(hù)焊為主。

        焊接電源方面,根據(jù)產(chǎn)品價(jià)格及性能的不同可以分為高端市場如Fronius,中端市場如美國的林肯以及低端市場如麥格米特、米勒等。在不同的應(yīng)用場景下選擇合適的焊機(jī)是非常重要的,比如在重工行業(yè)中、厚板焊接中,為提高焊接效率,可以選擇Fronius或者林肯的雙絲焊,為了降低雙絲焊焊接飛濺可以選用Fronius的CMT功能;又如在使用過程中對(duì)焊接沒有特殊要求,同時(shí)又要減少整體預(yù)算的,可以選擇有價(jià)格優(yōu)勢(shì)的米勒、麥格米特等品牌。不同品牌的焊機(jī)都有自己的通訊接口,大部分焊機(jī)都會(huì)支持通用的DeviceNet或者EtherNet通訊接口,林肯焊機(jī)則擁有自己專用的ArcLink通訊模式,相比于DeviceNet,它具有更高、更穩(wěn)定的通訊性能。為了使機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)焊接功能,并且最大限度的適配不同品牌的焊機(jī),就需要機(jī)器人系統(tǒng)不僅配備通用的通訊接口,還要為特定品牌的焊機(jī)配備專用的通訊模式。

        1.2調(diào)整焊接參數(shù)操作的便捷性

        調(diào)整焊接參數(shù)操作的便捷性主要是從如下兩大方面來實(shí)現(xiàn):一方面,要根據(jù)焊接的情況設(shè)置好對(duì)應(yīng)參數(shù),例如焊接接頭型式、坡口型式、焊件厚度、坡口角度等,然后在焊接專家數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行查詢,如果找到了滿足全部要求的工藝規(guī)范參數(shù),則將其推薦給用戶。另一方面,如果在數(shù)據(jù)庫中沒有找到合適的工藝規(guī)范參數(shù),這時(shí)再把數(shù)據(jù)庫中的樣本數(shù)據(jù)引入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行訓(xùn)練并推理求解,以此來可大大提升調(diào)整焊接參數(shù)操作的便捷性。

        2.焊接尋位技術(shù)

        在具體應(yīng)用中,多數(shù)弧焊機(jī)器人的內(nèi)部結(jié)構(gòu)中都會(huì)攜帶一個(gè)尋位裝置,該裝置不僅具有較高的準(zhǔn)確性,同時(shí)具備一定的靈敏度。基于此,焊接機(jī)器人在實(shí)際焊接工作中,由于其會(huì)與各種工件進(jìn)行頻繁與密切的接觸,因此就不可避免會(huì)因其內(nèi)部電壓壓力過小而導(dǎo)致瞬間短路的情況發(fā)生。針對(duì)這種狀況,尋位裝置就可以發(fā)揮其自身的優(yōu)勢(shì)與特點(diǎn),可以通過對(duì)短路現(xiàn)象的記憶進(jìn)行判別,協(xié)助弧焊機(jī)器人在最短的時(shí)間內(nèi),高效、精準(zhǔn)的計(jì)算出焊縫的三維坐標(biāo),并在此基礎(chǔ)上對(duì)焊槍位置實(shí)施合理的優(yōu)化。并能夠結(jié)合坐標(biāo)上的相關(guān)點(diǎn)實(shí)施科學(xué)的計(jì)算,進(jìn)而進(jìn)一步對(duì)焊槍的位置進(jìn)行優(yōu)化。

        焊接人員只需一次確定與糾正焊槍的位置,并將尋位偏差疊加到相應(yīng)點(diǎn)位即可準(zhǔn)確地判斷典型接頭焊縫的起始點(diǎn)位置,優(yōu)化焊接環(huán)境,創(chuàng)造有利的焊接條件。在這一過程中,焊接工作人員需要注意,在對(duì)工程機(jī)械典型接頭焊接起始點(diǎn)位置進(jìn)行正式的判斷之前,焊接機(jī)器人要先自動(dòng)清理焊槍的內(nèi)部,根據(jù)實(shí)際情況來修整焊絲的干伸長長度,一旦確定則不可變更,這主要是因?yàn)楫?dāng)工程機(jī)械典型接頭焊接起始點(diǎn)位置確定后,再實(shí)施后續(xù)的焊接操作,若隨意更改焊絲伸出長度,就極有可能會(huì)導(dǎo)致焊縫起始點(diǎn)位置出現(xiàn)不同程度的偏移。

        3.智能跟蹤技術(shù)

        3.1電弧傳感技術(shù)

        在科學(xué)技術(shù)不斷變革的背景下,我國現(xiàn)傳感器技術(shù)的各項(xiàng)功能也得到了進(jìn)一步的豐富與完善,整體功能性也越來越強(qiáng)。最初,傳感器技術(shù)僅僅局限于利用單純的信號(hào)來變換元件,但隨著傳感器技術(shù)的不斷成熟與完善,傳感器就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)信號(hào)的特定處理了。尤其是工程機(jī)械焊接領(lǐng)域,傳感技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)典型表現(xiàn)在弧焊機(jī)器人的焊接技術(shù)方法。與此同時(shí),在弧焊電弧的輔助作用下,電弧傳感技術(shù)可以更加準(zhǔn)確與全面的收集焊縫位置偏差信號(hào),為此,其在工程機(jī)械典型接頭焊接中的實(shí)效性優(yōu)勢(shì)也越來越突出。另外,在上述過程中,電弧傳感技術(shù)無需輔助裝置的幫助就可以有效增強(qiáng)焊接過程的準(zhǔn)確性,因此其焊接自動(dòng)化的成本要求相對(duì)較低,十分符合中小型工程機(jī)械制造企業(yè)對(duì)于焊接作業(yè)的需求,已經(jīng)得到了國內(nèi)外焊接專業(yè)與技術(shù)人員的高度認(rèn)可。

        3.2智能跟蹤技術(shù)

        科技發(fā)展給我國帶來的并不只有國民經(jīng)濟(jì)水平的提升,同時(shí)也更好的完善了我國的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù),發(fā)展了我國模糊數(shù)學(xué)在自動(dòng)弧焊技術(shù)中的應(yīng)用,具體表現(xiàn)為弧焊機(jī)器人的智能跟蹤技術(shù),該技術(shù)能夠明顯減少弧焊技術(shù)對(duì)工件形態(tài)的多方面的負(fù)面影響。這一優(yōu)勢(shì)主要是因?yàn)榛『笝C(jī)器人的跟蹤過程可以產(chǎn)生一系列記憶數(shù)據(jù),再通過學(xué)習(xí)、記憶與聯(lián)想等功能的聯(lián)合作用下,弧焊機(jī)器人可以借助視覺模糊識(shí)別來做出更加準(zhǔn)確的判斷,進(jìn)而能夠進(jìn)一步提升與優(yōu)化工程機(jī)械典型接頭的焊接質(zhì)量。另外,相關(guān)工作人員要根據(jù)焊接形狀,結(jié)合跟蹤點(diǎn)的實(shí)際數(shù)量與具體位置來進(jìn)行智能跟蹤判斷[3]。例如,在開展直線焊接作業(yè)時(shí),焊接人員要根據(jù)焊接環(huán)境與條件選擇兩個(gè)較為合理的跟蹤點(diǎn)即可;在開展圓弧形狀焊接作業(yè)時(shí),焊接人員就要根據(jù)實(shí)際情況合理選取3 個(gè)或者是3 個(gè)以上的跟蹤點(diǎn);在圓弧擺動(dòng)焊接環(huán)節(jié)中,要想進(jìn)一步提高焊接質(zhì)量,焊接人員就要選擇5個(gè)及以上的動(dòng)態(tài)跟蹤點(diǎn)。

        總的來說,弧焊機(jī)器人具備上述幾種焊接技術(shù)就可以充分滿足我國現(xiàn)階段工程機(jī)械典型接頭的具體焊接要求,但在實(shí)際應(yīng)用中也需要注意如下這一問題:在開展焊接作業(yè)時(shí),由于我國工程機(jī)械典型接頭的形式具有多樣性(例如角接、對(duì)接、搭接與T 型接),工件厚度與結(jié)構(gòu)存在差異,焊接參數(shù)的具體數(shù)值也明顯不同。為此,在實(shí)際焊接作業(yè)中,焊機(jī)工作人員要根據(jù)實(shí)際情況來合理設(shè)置弧焊機(jī)器人的焊接參數(shù)。

        4.結(jié)束語

        總而言之,在當(dāng)前背景下,工程機(jī)械制造企業(yè)要充分重視弧焊機(jī)器人在典型接頭焊接工作中的應(yīng)用,加大對(duì)弧焊機(jī)器人焊接技術(shù)的研究,以此來有效提升工程機(jī)械的焊接質(zhì)量與焊接效率。在此基礎(chǔ)上,焊接技術(shù)人員要不斷對(duì)工程機(jī)械典型接頭的特征進(jìn)行分析與總結(jié),以此來為弧焊機(jī)器人焊接技術(shù)的優(yōu)化提供可靠的參考依據(jù),以便我國工程機(jī)械焊接技術(shù)早日實(shí)現(xiàn)智能化的發(fā)展目標(biāo),大大提升工程機(jī)械制造行業(yè)的自動(dòng)化焊接水平。

        參考文獻(xiàn)

        [1]張隨丹.影響弧焊機(jī)器人焊接質(zhì)量的關(guān)鍵因素[J].上海交通大學(xué)學(xué)報(bào),2016,50(S1):47-50.

        [2]陳城洋.工程機(jī)械典型接頭的弧焊機(jī)器人焊接技術(shù)研究[J].企業(yè)導(dǎo)報(bào),2014(19):114+109.

        [3]蘭虎,陶祖?zhèn)ィ褧韵?工程機(jī)械典型接頭的弧焊機(jī)器人焊接技術(shù)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2012,31(02):15-18+53.

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