项目4弧焊机器人与编程

项目项目4 弧焊机弧焊机器人与焊接编程器人与焊接编程【学习目标】知识目标知识目标1 掌握机器人运动指令及其应用；2掌握弧焊机器人平板堆焊焊缝的焊接与编程技术；3理解两台机器人之间的通讯关系（I/O信号）及应用；技能目标技能目标1通过示教器能编辑弧焊指令。2通过直线及圆弧焊接指令会编辑平面堆焊的焊接程序，并会按要求运行所编程序，焊接的焊缝符合工艺要求。【工作任务】任务1 弧焊指令机器应用任务2 平板堆焊焊接与编程任务任务1 弧焊机器人系统及指令弧焊机器人系统及指令弧焊机器人的应用范围非常广泛，在通用机械、汽车行业、金属结构、航空航天、机车车辆及造船行业都有应用。当前应用的弧焊机器人可适应多品种中小批量生产，并配有焊缝自动跟踪和熔池控制等功能，可对环境的变化进行一定范围的适应性调整。【知识准备知识准备】一、弧焊机器人系统一、弧焊机器人系统弧焊机器人系统是包含焊接装置的机器人焊接工作站,一般由机器人本体、控制系统、变位机、焊接系统、及安全防护设备组成，如图4-1所示。图图4-1 典型的弧焊机器人系统组成典型的弧焊机器人系统组成二、弧焊指令二、弧焊指令弧焊指令的基本功能与普通“Move”指令一样，可实现运动及定位另外还包括三个焊接参数：sm(seam)，wd(weld)，Wv(weave)。（）（）ArcL（直线焊接，Linear Welding）直线弧焊指令，类似于MoveL，包含如下个选项：1）ArcLStart：开始焊接。2）ArcLEnd：焊接结束。3）ArcL：焊接中间点。（2 2）ArcC（圆弧焊接Circular Welding）圆弧弧焊指令，类似于MoveC，包括个选项：1）ArcCStart：开始焊接。2）ArcCEnd：焊接结束。3）ArcC:焊接中间点。弧焊参数(指令)指令定义的参数Purge_time保护气管路的预充气时间Preflow_time保护气的预吹气时间Bback_time收弧时焊丝的回烧量Postflow_time收弧时为防止焊缝氧化保护气体的吹气时间（3 3）Seam1（弧焊参数Seamdata）弧焊参数的一种，定义起弧和收弧时的焊接参数，含义见表4-1。表表4-1 定义焊接时起弧和收弧的焊接参数定义焊接时起弧和收弧的焊接参数弧弧焊焊参数参数(指令指令)指令定指令定义义的参数的参数Weld_speed焊缝的焊接速度，单位是mm/sWeld_voltage定义焊缝的焊接电压，单位是VWeld_wirefeed焊接时送丝系统的送丝速度，单位是m/min（4）Weld1(弧焊参数 Welddata)弧焊参数的一种，定义焊接参数,含义见表4-2。表表4-2 定义焊缝的焊接参数定义焊缝的焊接参数弧焊参数(指令)指令定义的参数Weave_shape焊枪摆动类型0无摆动1平面锯齿型摆动2空间V字型摆动3空间三角形型摆动Weave_type机器人摆动方式0机器人所有的轴均参与摆动1仅手腕参与摆动Weave_length摆动一个周期的长度Weave_width摆动一个周期的宽度Weave_height空间摆动一个周期的高度（5）Weave1(弧焊参数 Weavedata)弧焊参数的一种，定义摆动参数，含义见表4-3。表表4-3 定义摆动焊时的摆动参数定义摆动焊时的摆动参数（6）On：可选参数，令焊接系统在该语句的目标点到达之前，依照seam参数中的定义，预先启动保护气体，同时将焊接参数进行数模转换，送往焊机。（7）Off：可选参数，令焊接系统在该语句的目标点到达之时，依照seam参数中的定义，结束焊接过程。三、弧焊指令的应用三、弧焊指令的应用1编写弧焊程序语句1）操纵机器人定位到所需位置。2）切换到编程窗口，IPL1：Motion&Process。3）选择ArcL或ArcC，出现如图4-2所示的编辑窗口。确认后指令将被直接插入程序，指令中的焊接参数仍然保持上一次编程时的设定。图图4-2 弧焊指令编辑窗口弧焊指令编辑窗口4）修改焊接参数，例如 seam1。选中该参数并按“Enter”键，出现如图4-3所示的窗口，刚才被选中的参数前有一个“？”，窗口的下半部分列出了所有可选的该类型的参数。选中需要的参数或新建一个，按“Enter”键后即完成对该参数的替换。按Next功能键可令“？”移动到下一个参数。最后按“OK”功能键确认。图图4-3 焊接参数修改窗口焊接参数修改窗口2典型焊接语句示例典型焊接语句示例ArcL0n P1,V100,Seam1,Weld1,Weave1,fine,Gun1通常，程序中显示的是参数的简化形式，如sm1、wd1及wv等。句中：句中：ArcL0n 直线移动焊枪（电弧），预先启动保护气。P1 目标点的位置，同普通的Move指令。v100 单步（FWD）运行时，焊枪的速度，在焊接过程中为Weld_speed所取代。Fine zonedata，同普通的Move指令，但焊接指令中一般均用fine。gun1：tooldata，同普通的Move指令，定义工具坐标系参数，一般不用修改。3典型焊缝程序示例典型焊缝程序示例机器人运行轨迹与焊缝示意图如图4-4所示，机器人从起始点P10运行到点P20，并从此处起弧开始焊接，焊接到P80熄弧，停止焊接，但机器人继续运行到P90，停止移动。图图4-4 机器人运行轨迹与焊缝示意图机器人运行轨迹与焊缝示意图 程序如下：MoveJ P10，V100，z10，torch；ArcLOn P20，V100，sm1，wd1，wv1，fine，torch；ArcC P30，P40，V100，sm1，wd1，wv1，z10，torch；ArcL P50，V100，sm1，wd1，wv1，z10，torch；ArcC P60，P70，V100，sm1，wd2，wv1，z10，torch；ArcLOff P80，V100，sm1，wd2，wv1，fine，torch；MoveJ P90，V100，z10，torch。任务任务2 平板堆焊焊接与编程平板堆焊焊接与编程使用机器人焊接专用指令，设置合适的焊接参数，实现平板堆焊焊接过程。任务要求用CO2焊在低碳钢表面平敷堆焊不同宽度的焊缝，练习各种焊接参数的选择。【知识准备】一、一、CO2焊工艺及焊前准备焊工艺及焊前准备1CO2焊工艺特点焊工艺特点CO2焊工艺一般包括短路过渡和细滴过渡两种。焊工艺一般包括短路过渡和细滴过渡两种。短路过渡工艺采用细焊丝、小电流和低电压。焊接时，熔滴细小而过渡频率高，飞溅小，焊缝成形美观。短路过渡工艺主要用于焊接薄板及全位置焊接。细滴过渡工艺采用较粗的焊丝，焊接电流较大，电弧电压也较高。焊接时，电弧是连续的，焊丝熔化后以细滴形式进行过渡，电弧穿透力强，母材熔深大。细滴过渡工艺适合于中厚板焊件的焊接。CO2焊的焊接参数包括焊丝直径、焊接电流、电弧电压、焊接速度、保护气流量及焊丝伸出长度等。如果采用细滴过渡工艺进行焊接，电弧电压必须选取在3445V的范围内，焊接电流则根据焊丝直径来选择，对于不同直径的焊丝，实现细滴过渡的焊接电流下限是不同的，见表4-4。焊丝直径/mm电流下限/A电弧电压/V1.230034451.64002.05004.0750表表4-4 细滴过渡的电流下限及电压范围细滴过渡的电流下限及电压范围焊丝直径/mm电流下限/A电弧电压/V焊接速度/(m/h)保护气流量/(L/min)1.23003445406025502焊前准备焊前准备工件材料：低碳钢工件尺寸（mm）：30040010CO2气体纯度：99.5%以上焊接参数：见表4-5。表表4-5 平板堆焊焊接参数平板堆焊焊接参数二、编程与焊接二、编程与焊接ABB弧焊机器人系统带外部轴（变位机）和卡具。1）工件安装与卡紧使用平板焊接卡具，将工件安放在卡具上，卡紧。2）新建程序打开程序编辑器，新建程序3）确定引弧点手动操纵焊接机器人，使焊丝对准工件上引弧点，选择ArcLOn。4）修改焊接参数 按表4-5选择和修改各项焊接参数。5）确定熄弧点手动操纵焊接机器人定位到工件上熄弧位置，选择ArcLOff。6）焊枪回原位或规定位置手动操纵焊接机器人使焊枪回到原始位置或者规定位置。7）运行程序先空载运行所编程序，再进行焊接。三、手动调节三、手动调节1 1Process blocking Process blocking 禁止禁止在空载运行或调试焊接程序时，需要使用禁止焊接功能；或者禁止其他功能，如禁止焊枪摆动等。方法是：选择“Arcweld”，进入“Blocking”窗口，如图4-5 所示；在窗口的下半部分列出了可被禁止的功能，用光标选中即可。选“Block”功能键以禁止该功能，按“Cancel”/功能键恢复，按OK功能键确认。图图4-5 禁止功能选择禁止功能选择2Manual wirefeed 手动送丝手动送丝在确定引弧位置时，常常要使焊丝有合适的伸出长度并与工件轻轻接触，故需要使用手动送丝功能。方法如下：选择“Arcweld”进入“Manual wirefeed”窗口，如图4-6所示。按住“Fwd”功能键，焊丝会以50mm/s的速度送出；松开“Fwd”功能键，送丝即停止。按“OK”功能键确认关闭窗口。图图4-6 手动送丝手动送丝3Manual gas on/off 手动控制保护气手动控制保护气 保护气的流量对焊接质量有重要影响，焊接时的保护气流量必须在焊前准备过程中调节好。方法是：选择“Arcweld”进入Gas on/off窗口，如图4-7所示。按住“Gas on”功能键，保护气气路的电磁气阀被打开，焊枪中有保护气送出；松开“Gas on”功能键，气路被切断，终止送气。按“OK”功能键确认并关闭该窗口图图4-7 手动控制保护气手动控制保护气小贴士 焊接编程技巧1)选择合理的焊接顺序，以减小焊接变形，缩短焊枪行走路径长度。2)焊枪过渡时，应使其移动轨迹较短、平滑、安全。3)优化焊接参数。为了获得最佳的焊接参数，应制作工艺试板进行焊接试验和工艺评定4)合理确定变位机位置和焊枪姿态。工件在变位机上夹紧之后，若焊缝不是理想的位置与角度，就要求编程时不断调整变位机，使焊缝按照焊接顺序逐次达到水平位置。同时，要不断调整机器人各轴，合理地确定焊枪姿态和焊丝伸出长度。5)及时插入清枪程序。编写一定长度的焊接程序后，应及时插入清枪程序，可以防止焊接飞溅堵塞焊接喷嘴，保证焊枪清洁，提高喷嘴的寿命，确保可靠引弧。6)编制程序一般不能一步到位，要在机器人焊接过程中不断检验和修改程序，调整焊接参数及焊枪姿态等。【思考与练习】1思考弧焊机器人和搬运机器人的异同有哪些？2常用的弧焊指令有哪些？3编程中常用的焊接参数都有哪些？4 举例说明典型焊接语句中的各参数的含义及调节方法。5弧焊机器人焊接系统包括哪几部分？有哪些特殊要求？6如何使用常用的手动控制功能？