自動化焊接設備在工程機械制造中的應用探討

師寧寧 王海林 王利軍

摘 要：我國的工程機械制造業(yè)是伴隨著科學技術的發(fā)展迎來了巨大的發(fā)展的。自動化焊接設備是該產業(yè)中進步最為明顯的。本文對自動化焊接設備在工程機械制造業(yè)中的具體應用進行探討，意在促進自動化焊接快速且精細化的發(fā)展，為實際工作帶來幫助。

關鍵詞：自動化焊接設備;工程機械制造;應用

機械制造業(yè)的發(fā)展得益于自動化技術的發(fā)展，自動化技術的發(fā)展又離不開焊接設備的支撐。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備進行研究和技術開發(fā)。

一、自動化焊接設備概述

在工程機械制造領域，自動化焊接設備是指焊接專機與焊接機器人。它們不僅可以提升焊接質量，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)最常見也是應用最廣泛的設備。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可以應用在大型的工程中，也可以滿足各種各樣的生產環(huán)境與生產要求，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、自動化焊接設備在工程機械制造中的具體應用

（一）控制系統(tǒng)的應用

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節(jié)軸的驅動來運行。6軸關節(jié)的機器人本體比較多見，它的剛性高、負載能力強，如果是使用抗輻射、抗放射的材料，使用年限能超過15年。關節(jié)軸的驅動依靠的是交流電動機。近幾年因為科學技術的發(fā)展，電動機運用數(shù)字化技術規(guī)劃路徑，其定位與測量更加精準，已經可以把誤差控制在0.1mm的范圍內，確保了焊接的精度，還降低了焊接的成本。其次，關節(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)字處理器對預先設定的方案實施控制。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，方便操作人員的學習與使用。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施，提高了控制系統(tǒng)對外部環(huán)境的適應能力。

（二）焊接電源的應用

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。隨著國內技術的發(fā)展，我國的自主品牌也有了較好的質量，在自動化焊接設備中，產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量。

（三）龍門架的應用

焊接機器人與龍門架的結合使用，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節(jié)軸的運動協(xié)調一致了。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、導軌、和齒輪等構件的質量，讓它們一起與減速電動機配合，完成焊接工作。龍門架的導軌保養(yǎng)是一個重要的內容，潤滑和防塵又是其中的關鍵環(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。

（四）其余機具的應用

焊接工作的完成需要極為嚴密的系統(tǒng)，除了機器人、電源、龍門架等大型機具，一些如焊接變位機、夾具等機具的應用也有著嚴格的要求。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)的應用

機具、器具屬于可見的硬件設備，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計和控制，如示教器的展示、離線編程的設計、數(shù)據(jù)的存儲、數(shù)據(jù)的處理、數(shù)據(jù)的調用、斷點續(xù)焊接等，這些程序的設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、局域網接口、打印機接口、域總線系統(tǒng)接口等。因為自動化設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代已經完全由數(shù)字技術所控制，因此，數(shù)字技術所提供和設置的參數(shù)是非常重要的。有的時候，數(shù)字技術還需要承擔一些診斷、調整與修復的功能。從目前使用的情況來看，數(shù)字設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，這項技術也會越來越成為“主力軍”，因此，與當下使用的機具性能做一個對接，在此基礎上設計數(shù)字傳感系統(tǒng)，可以最大程度的降低技術成本和時間成本。

結 語

綜上所言，在我國機械制造行業(yè)整體向好的背景下，自動化焊接設備的應用會越來越廣泛，其技術內核會被不斷的開發(fā)出來，顯現(xiàn)出越來越高的價值。在實際的生產中，科學合理的使用焊接設備，及時關注參數(shù)的變化，調整并保證系統(tǒng)穩(wěn)定的運行，是應用者應該持續(xù)關注的內容。

參考文獻

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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。