數(shù)控環(huán)焊專機的設(shè)計與應(yīng)用

摘要:在液壓支架油缸設(shè)計中為了便于加工、減輕重量和節(jié)省材料活柱一般都有柱頭、柱塞和柱管焊接而成。設(shè)計過程中我們采用?630車床主軸支撐結(jié)構(gòu)和端面驅(qū)動頂尖，配套液壓尾座頂緊裝置有效的保證了設(shè)備的剛性和較高同軸度要求，在此基礎(chǔ)上配置托架可以滿足較重工件的支撐;在焊接過程中為保證焊接區(qū)均勻的特性我們采用工件勻速轉(zhuǎn)動加伺服電機帶動絲杠做勻速擺動從而使焊槍左右均勻擺動的結(jié)構(gòu)，有效的保證達到較高的焊接質(zhì)量和外觀，滿足活柱的使用性能。

關(guān)鍵詞:液壓支架;活柱;環(huán)焊機;設(shè)計

中圖分類號:TC43 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1674-7712 (2012) 12-0220-01

一、功能簡介

本機焊接系統(tǒng)采用單工位單焊槍焊接工作站結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)的啟動、停止以及暫停、急停等均可通過操作盤進行。此外，運行狀態(tài)及系統(tǒng)報警可在操作盤上顯示。機器采用伺服電機驅(qū)動滾珠絲杠帶動焊槍運行、精度高、工作效率高。控制系統(tǒng)靈敏可靠、故障少，且操作和維護方便。工件旋轉(zhuǎn)，采用變頻器單元驅(qū)動，工件支撐采用機械螺紋調(diào)整使其上下，根據(jù)工件直徑調(diào)解中心高度，并且由尾座頂尖頂緊工件，確保工件的外形尺寸與焊接的配合。頂尖可根據(jù)不同工件更換。焊接電源采用林肯公司POWERPLUSII500焊接電源。

二、設(shè)計方案

1.托架;2.支板;3.后支架;4.變頻電機;5.主軸;6.主軸箱;7.端面驅(qū)動頂尖;8.焊機送絲機構(gòu);9.焊槍上下調(diào)整機構(gòu);10.焊槍左右擺動機構(gòu);11.工件;12.旋轉(zhuǎn)頂尖;13.尾座;14.液壓頂緊油缸;15.床身。

(一)環(huán)焊機操作流程

人工將工件11吊至→托架1的托料機構(gòu)上→系統(tǒng)面板按“上料”按鈕→液壓頂緊油缸動作，傳遞至旋轉(zhuǎn)頂尖12頂緊工件→主軸驅(qū)動頂尖同時工件→搖動手輪驅(qū)動焊槍上下調(diào)整機構(gòu)9和焊槍左右擺動機構(gòu)10對工件原點進行設(shè)定→按“啟動按鈕”電機下槍開始焊接→焊接完成按“下料”按鈕→液壓頂緊油缸動作退回，工件自動滑落至托架1機構(gòu)上→人工吊卸工件11(焊接完成)。

(二)環(huán)焊機主要特點

1.機床本體

床身為整體式箱形結(jié)構(gòu)，采用高標(biāo)鑄鐵(HT300)一次成型鑄造，經(jīng)過二次時效處理，穩(wěn)定性能好;導(dǎo)軌面寬(550mm)，剛性好，抗振能力強;保證了長壽命和良好的保持性。

2.主軸箱和臺尾

箱體結(jié)構(gòu)剛性強，能適應(yīng)重型工件;主軸直徑大，由精密重負(fù)荷軸承作三點式支撐，旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定，配合高剛性液壓尾座有效的保證工件的同軸度;自動分段變速由M代碼控制，段內(nèi)自動無級變速由S代碼選擇控制，可實現(xiàn)無級變速及恒線速切削。

臺尾為液壓頂緊配合重型旋轉(zhuǎn)頂尖，承重可達到1000KG。

3.動力

主傳動采用7.5kw大功率交流變頻主電機配合11KW變頻器，出力大，變速范圍寬，可又想滿足焊接時工件旋轉(zhuǎn)需要的速度;焊槍上下調(diào)整機構(gòu)和焊槍左右擺動機構(gòu)均采用交流伺服電機，實現(xiàn)焊槍焊接工件時精確定位，有效保證了焊接精確度，實現(xiàn)家好的伺服性能。

4.機床電氣

數(shù)控系統(tǒng)采用國產(chǎn)GSK980TD交流伺服控制系統(tǒng)，可手動也可通過寫入器，或者通過RS232C標(biāo)準(zhǔn)通訊接口傳輸程序和參數(shù)。可同時控制2軸(焊槍上下調(diào)整機構(gòu)和焊槍左右擺動機構(gòu))，可以進行焊接層數(shù)，多道焊縫的位移量(左移，右移)參數(shù)的修改。

可以進行擺動焊接過程中左，右，中的焊接方向轉(zhuǎn)換停頓時間修改，使焊縫平整。并具有其它多種固定循環(huán)等功能，最小分辨率為0.001mm。該機床除具備其全部標(biāo)準(zhǔn)控制功能及標(biāo)準(zhǔn)配置外，還有系統(tǒng)選擇功能及配置供用戶選擇。機床所用電氣元器件采用國內(nèi)外知名品牌的產(chǎn)品，保證了整機較高的可靠性、穩(wěn)定性和較長的使用壽命。操作采用獨立操作面板，該面板具有在線焊接參數(shù)修改和焊接工作量實事監(jiān)控顯示功能，操作簡單明了，具有在線焊接參數(shù)修改和焊接工作量實事監(jiān)控顯示功能。距離地面1300mm，高度適中，符合人體工學(xué)，宜人性好，使操作者更容易操作及了解機床運轉(zhuǎn)狀況。工作電源:380伏，50Hz(三相)。

5.焊接設(shè)備系統(tǒng)

氣保焊系統(tǒng)選用林肯公司POWERPLUSII500焊接電源。該設(shè)備有以下技術(shù)特點:

(1)具有次級短路保護、過熱保護、缺相防止運轉(zhuǎn)等功能。

(2)具有涂層和密封的PC板，在惡劣的環(huán)境中確保PC板有較長的使用壽命。主PU板上獨立的DIP開關(guān)能為焊機帶來先進的特性

(3)所用的主要器件均采用原裝進口器件，控制板為原裝進口，具有較高的穩(wěn)定性、可靠性。保證長時間焊接的穩(wěn)定性、可靠性。對電網(wǎng)波動有較強的補償能力。焊縫成型美觀，焊接質(zhì)量好。通過焊接電流電壓的數(shù)字化反饋，可以對弧長進行精確的控制。

(4)還具有收弧回?zé)δ埽瑴p小焊絲端頭小球，保證引弧成功率。

(5)采用拉絲送絲機，保證送絲的穩(wěn)定性，可靠性。

6.焊槍上下調(diào)整機構(gòu)和焊槍左右擺動機構(gòu)

該機構(gòu)采用十字交叉模組結(jié)構(gòu)加伺服電機組成，該結(jié)構(gòu)既經(jīng)濟又能保證傳動精度。

三、同類環(huán)焊機設(shè)備優(yōu)缺點對比:

與同類設(shè)備對比有以下特點:

(1)結(jié)構(gòu)簡單，剛性好。同類設(shè)備一般采用焊接床身和主軸箱，二本設(shè)計采用車床用鑄造床身和主軸箱有效的保證機床的加工運行性能和良好的同軸度。

(2)工件的裝夾方便，精度高。本設(shè)計主軸端采用端面驅(qū)動頂尖，尾座采用液壓尾座加旋轉(zhuǎn)頂尖，工件裝在托架上后液壓頂緊后主軸端面頂尖驅(qū)動工件旋轉(zhuǎn)。采用兩頂和主軸斷驅(qū)動很好的保證了工件同軸度的要求。

(3)控制系統(tǒng)采用國產(chǎn)GSK980TD交流伺服控制系統(tǒng)，可以精確控制焊槍各項進給，保證焊接質(zhì)量。一次工件參數(shù)設(shè)定可批量完成焊接工件。

四、結(jié)語

該設(shè)備對活柱類和缸體類零件焊接成型均勻、美觀，熔深、熔寬達到工藝要求，裝夾方便和使用效果明顯。

[作者簡介]趙建陽，男，研究生學(xué)歷。長期從事機械加工生產(chǎn)和企業(yè)的管理工作，主持過多臺設(shè)備類的改進設(shè)計，去的良好效果。