師寧寧 王海林 王利軍
摘 要:我國的工程機械制造業(yè)是伴隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展迎來了巨大的發(fā)展的。自動化焊接設(shè)備是該產(chǎn)業(yè)中進步最為明顯的。本文對自動化焊接設(shè)備在工程機械制造業(yè)中的具體應(yīng)用進行探討,意在促進自動化焊接快速且精細(xì)化的發(fā)展,為實際工作帶來幫助。
關(guān)鍵詞:自動化焊接設(shè)備;工程機械制造;應(yīng)用
機械制造業(yè)的發(fā)展得益于自動化技術(shù)的發(fā)展,自動化技術(shù)的發(fā)展又離不開焊接設(shè)備的支撐。因此,要想真正提升工程機械制造業(yè)的水平,必須對自動化焊接設(shè)備進行研究和技術(shù)開發(fā)。
一、自動化焊接設(shè)備概述
在工程機械制造領(lǐng)域,自動化焊接設(shè)備是指焊接專機與焊接機器人。它們不僅可以提升焊接質(zhì)量,還能降低人工成本,改善工人的作業(yè)環(huán)境,使工程機械制造企業(yè)得到長足的發(fā)展。
(一)焊接專機
焊接專機是工程機械制造業(yè)最常見也是應(yīng)用最廣泛的設(shè)備。它主要運用在長直焊縫、圓環(huán)焊縫、耳鉸與弦桿自動焊專機、自動化管件切割機等。它的控制技術(shù)比較容易實現(xiàn),但是價格并不高,屬于性價比最高的自動化焊接設(shè)備。缺點則是剛性過強、柔性不足,在操作鉚焊工藝時,需要與焊接機器人共同完成。
(二)焊接機器人
焊接機器人相較于焊接專機,控制程度和精細(xì)程度更高,更新程度快,在智能化與自動化程度上也隨之升高。它借助計算機編程技術(shù)可以應(yīng)用在大型的工程中,也可以滿足各種各樣的生產(chǎn)環(huán)境與生產(chǎn)要求,如ABB 機器人工作站、CLOOS 機器人工作站、REIS 機器人工作站等,總體來看,它的性價比是比較高的。
二、自動化焊接設(shè)備在工程機械制造中的具體應(yīng)用
(一)控制系統(tǒng)的應(yīng)用
在實際的工程機械制造中,焊接機器人的使用愈加廣泛,為此建立了許多機器人工作站。它們包括了機器人本體與控制器兩部分。機器人本體主要是以關(guān)節(jié)軸的驅(qū)動來運行。6軸關(guān)節(jié)的機器人本體比較多見,它的剛性高、負(fù)載能力強,如果是使用抗輻射、抗放射的材料,使用年限能超過15年。關(guān)節(jié)軸的驅(qū)動依靠的是交流電動機。近幾年因為科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,電動機運用數(shù)字化技術(shù)規(guī)劃路徑,其定位與測量更加精準(zhǔn),已經(jīng)可以把誤差控制在0.1mm的范圍內(nèi),確保了焊接的精度,還降低了焊接的成本。其次,關(guān)節(jié)軸中帶有的斷電剎車裝置又為系統(tǒng)的安全運行多加了一層保障,減少了電磁場的干擾,確保了精準(zhǔn)焊接。
在控制系統(tǒng)中,中央處理單元利用數(shù)字處理器對預(yù)先設(shè)定的方案實施控制。系統(tǒng)中有一個人機操作界面,它的可視化系統(tǒng)被稱為示教器,方便操作人員的學(xué)習(xí)與使用。而且示教器還會顯示出焊接工藝的核心參數(shù),極大地提高了工作人員的操控性。除此之外,操作系統(tǒng)和電控柜都安置了防塵設(shè)施,提高了控制系統(tǒng)對外部環(huán)境的適應(yīng)能力。
(二)焊接電源的應(yīng)用
焊接電源的品牌較多,一般會選用福尼斯牌全數(shù)字逆變脈沖焊接電源這樣比較知名的品牌。隨著國內(nèi)技術(shù)的發(fā)展,我國的自主品牌也有了較好的質(zhì)量,在自動化焊接設(shè)備中,產(chǎn)品的配套性得到了提升,但是需要注意電源與系統(tǒng)接口的匹配。所以現(xiàn)在的焊接電源都需要有專家參數(shù)系統(tǒng),便于以數(shù)字化的形式操控和反映焊接參數(shù),隨時修正焊接過程中的參數(shù)。所有參數(shù)的修正都必須確保電源規(guī)格的暫載率達到100%。
先進的產(chǎn)品需要具備較高的收弧成功率,這是確保焊接表面光滑,沒有凹凸,且弧坑飽滿的方法。還有電源需要對焊接的中斷點實施覆蓋功能,這是由平行擺動的功能完成的,它能快速的識別出焊接的縫隙,及時進行填充。
與電源配套的焊絲在選用上也有一定的要求,常用的焊絲有盤裝與桶裝兩種,它們的導(dǎo)電速度快,大致在0-24m/min,這也在一定程度上決定了焊接的質(zhì)量。
(三)龍門架的應(yīng)用
焊接機器人與龍門架的結(jié)合使用,擴大了焊接的操作范圍。這是所有焊接機器人都會配備行走框架的重要原因。龍門架隸屬于機器人的控制系統(tǒng)控制,這樣一來,機器人本體就能夠與關(guān)節(jié)軸的運動協(xié)調(diào)一致了。機器人本體倒掛在龍門架上,更方便焊槍找到它需要焊接的位置,提升了焊接的精確度。除此之外,還需要確保軸承、導(dǎo)軌、和齒輪等構(gòu)件的質(zhì)量,讓它們一起與減速電動機配合,完成焊接工作。龍門架的導(dǎo)軌保養(yǎng)是一個重要的內(nèi)容,潤滑和防塵又是其中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。為了避免在保養(yǎng)的過程中因為抖動帶來誤差,需要將本體的晃動幅度控制在0.2mm之內(nèi)。
(四)其余機具的應(yīng)用
焊接工作的完成需要極為嚴(yán)密的系統(tǒng),除了機器人、電源、龍門架等大型機具,一些如焊接變位機、夾具等機具的應(yīng)用也有著嚴(yán)格的要求。首先,機具的一定要在指定的位置,確保機器人工作站的運動協(xié)調(diào)一致。其次,機具的高度、剛性等也要符合操作的便利性,在裝卸的過程中不能出現(xiàn)變形的情況。因此,參數(shù)的設(shè)計要盡可能地縮短夾具對工件的加工時間,選擇的機具也最好是知名的品牌。
(五)軟件和傳感系統(tǒng)的應(yīng)用
機具、器具屬于可見的硬件設(shè)備,它們不能離開軟件系統(tǒng)的支持。軟件系統(tǒng)幾乎完成了自動化焊接的所有程序設(shè)計和控制,如示教器的展示、離線編程的設(shè)計、數(shù)據(jù)的存儲、數(shù)據(jù)的處理、數(shù)據(jù)的調(diào)用、斷點續(xù)焊接等,這些程序的設(shè)計與控制需要在軟件和傳感系統(tǒng)上安置如下功能:模擬接口、焊機串行控制接口、數(shù)字接口、局域網(wǎng)接口、打印機接口、域總線系統(tǒng)接口等。因為自動化設(shè)備需要的是機械與工藝二者完美的配合,機械的根本核心在當(dāng)代已經(jīng)完全由數(shù)字技術(shù)所控制,因此,數(shù)字技術(shù)所提供和設(shè)置的參數(shù)是非常重要的。有的時候,數(shù)字技術(shù)還需要承擔(dān)一些診斷、調(diào)整與修復(fù)的功能。從目前使用的情況來看,數(shù)字設(shè)備需要改進的功能有提高尋位效率、提供焊縫的實時跟蹤參數(shù)、對自動化焊接的補焊工作提升性能??傮w來看,數(shù)字傳感技術(shù)需要提升的空間還很大,而且在自動化焊接工作中,這項技術(shù)也會越來越成為“主力軍”,因此,與當(dāng)下使用的機具性能做一個對接,在此基礎(chǔ)上設(shè)計數(shù)字傳感系統(tǒng),可以最大程度的降低技術(shù)成本和時間成本。
結(jié) 語
綜上所言,在我國機械制造行業(yè)整體向好的背景下,自動化焊接設(shè)備的應(yīng)用會越來越廣泛,其技術(shù)內(nèi)核會被不斷的開發(fā)出來,顯現(xiàn)出越來越高的價值。在實際的生產(chǎn)中,科學(xué)合理的使用焊接設(shè)備,及時關(guān)注參數(shù)的變化,調(diào)整并保證系統(tǒng)穩(wěn)定的運行,是應(yīng)用者應(yīng)該持續(xù)關(guān)注的內(nèi)容。
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作者簡介:師寧寧(1976.11-)男,漢族,山西省永濟市人,大專,職稱:焊接高級技師,方向:機電制造焊接類。