弧焊机器人与焊接编程概述

项目4

弧焊机器人与焊接编程【学习目标】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1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】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4-1典型的弧焊机器人系统组成二、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)。（１）ArcL（直线焊接，LinearWelding）直线弧焊指令，类似于MoveL，包含如下３个选项：1）ArcLStart：开始焊接。2）ArcLEnd：焊接结束。3）ArcL：焊接中间点。（2）ArcC（圆弧焊接CircularWelding）圆弧弧焊指令，类似于MoveC，包括３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）Seam1（弧焊参参数Seamdata）弧焊参参数的的一种种，定定义起起弧和和收弧弧时的的焊接接参数数，含含义见见表4-1。表4-1定义焊焊接时时起弧弧和收收弧的的焊接接参数数弧焊参数(指令)指令定义的参数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(弧焊参参数Welddata)弧焊参参数的的一种种，定定义焊焊接参参数,含义见见表4-2。表4-2定义焊焊缝的的焊接接参数数弧焊参数(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(弧焊参参数Weavedata)弧焊参参数的的一种种，定定义摆摆动参参数，，含义义见表表4-3。表4-3定义摆摆动焊焊时的的摆动动参数数（6）\On：可选参参数，，令焊焊接系系统在在该语语句的的目标标点到到达之之前，，依照照seam参数中中的定定义，，预先先启动动保护护气体体，同同时将将焊接接参数数进行行数模模转换换，送送往焊焊机。。（7）\Off：可选参参数，，令焊焊接系系统在在该语语句的的目标标点到到达之之时，，依照照seam参数中中的定定义，，结束束焊接接过程程。三、弧弧焊指指令的的应用用1．编写写弧焊焊程序序语句句1）操纵纵机器器人定定位到到所需需位置置。2）切换换到编编程窗窗口，，IPL1：Motion&Process。3）选择择ArcL或ArcC，出现现如图图4-2所示的的编辑辑窗口口。确确认后后指令令将被被直接接插入入程序序，指指令中中的焊焊接参参数仍仍然保保持上上一次次编程程时的的设定定。图4-2弧焊指指令编编辑窗窗口4）修改改焊接接参数数，例例如seam1。选中该该参数数并按按“Enter”键，出出现如如图4-3所示的的窗口口，刚刚才被被选中中的参参数前前有一一个““？””，窗窗口的的下半半部分分列出出了所所有可可选的的该类类型的的参数数。选选中需需要的的参数数或新新建一一个，，按““Enter”键后即即完成成对该该参数数的替替换。。按Next功能键键可令令“？？”移移动到到下一一个参参数。。最后后按““OK””功能键键确认认。图4-3焊接参参数修修改窗窗口2．典型型焊接接语句句示例例ArcL\0nP1,V100,Seam1,Weld1,Weave1,fine,Gun1通常，，程序序中显显示的的是参参数的的简化化形式式，如如sm1、wd1及wv等。句中：：ArcL\0n直线移移动焊焊枪（（电弧弧），，预先先启动动保护护气。。P1目标点点的位位置，，同普普通的的Move指令。。v100单步（（FWD）运行行时，，焊枪枪的速速度，，在焊焊接过过程中中为Weld_speed所取代代。Finezonedata，同普普通的的Move指令，，但焊焊接指指令中中一般般均用用fine。gun1：tooldata，同普普通的的Move指令，，定义义工具具坐标标系参参数，，一般般不用用修改改。3．典型型焊缝缝程序序示例例机器人人运行行轨迹迹与焊焊缝示示意图图如图图4-4所示，，机器器人从从起始始点P10运行到到点P20，并从从此处处起弧弧开始始焊接接，焊焊接到到P80熄弧，，停止止焊接接，但但机器器人继继续运运行到到P90，停止止移动动。图4-4机器人人运行行轨迹迹与焊焊缝示示意图图程序如如下：：MoveJP10，V100，z10，torch；ArcL\OnP20，V100，sm1，wd1，wv1，fine，torch；ArcCP30，P40，V100，sm1，wd1，wv1，z10，torch；ArcLP50，V100，sm1，wd1，wv1，z10，torch；ArcCP60，P70，V100，sm1，wd2，wv1，z10，torch；ArcL\OffP80，V100，sm1，wd2，wv1，fine，torch；MoveJP90，V100，z10，torch。任务务2平板板堆堆焊焊焊焊接接与与编编程程使用用机机器器人人焊焊接接专专用用指指令令，，设设置置合合适适的的焊焊接接参参数数，，实实现现平平板板堆堆焊焊焊焊接接过过程程。。任务务要要求求用用CO2焊在在低低碳碳钢钢表表面面平平敷敷堆堆焊焊不不同同宽宽度度的的焊焊缝缝，，练练习习各各种种焊焊接接参参数数的的选选择择。。【知识识准准备备】一、、CO2焊工工艺艺及及焊焊前前准准备备1．CO2焊工工艺艺特特点点CO2焊工工艺艺一一般般包包括括短短路路过过渡渡和和细细滴滴过过渡渡两两种种。。短路路过过渡渡工工艺艺采采用用细细焊焊丝丝、、小小电电流流和和低低电电压压。。焊焊接接时时，，熔熔滴滴细细小小而而过过渡渡频频率率高高，，飞飞溅溅小小，，焊焊缝缝成成形形美美观观。。短短路路过过渡渡工工艺艺主主要要用用于于焊焊接接薄薄板板及及全全位位置置焊焊接接。。细滴滴过过渡渡工工艺艺采采用用较较粗粗的的焊焊丝丝，，焊焊接接电电流流较较大大，，电电弧弧电电压压也也较较高高。。焊焊接接时时，，电电弧弧是是连连续续的的，，焊焊丝丝熔熔化化后后以以细细滴滴形形式式进进行行过过渡渡，，电电弧弧穿穿透透力力强强，，母母材材熔熔深深大大。。细细滴滴过过渡渡工工艺艺适适合合于于中中厚厚板板焊焊件件的的焊焊接接。。CO2焊的的焊焊接接参参数数包包括括焊焊丝丝直直径径、、焊焊接接电电流流、、电电弧弧电电压压、、焊焊接接速速度度、、保保护护气气流流量量及及焊焊丝丝伸伸出出长长度度等等。。如如果果采采用用细细滴滴过过渡渡工工艺艺进进行行焊焊接接，，电电弧弧电电压压必必须须选选取取在在34～45V的范范围围内内，，焊焊接接电电流流则则根根据据焊焊丝丝直直径径来来选选择择，，对对于于不不同同直直径径的的焊焊丝丝，，实实现现细细滴滴过过渡渡的的焊焊接接电电流流下下限限是是不不同同的的，，见见表表4-4。焊丝直径/mm电流下限/A电弧电压/V1.230034～451.64002.05004.0750表4-4细滴滴过过渡渡的的电电流流下下限限及及电电压压范范围围焊丝直径/mm电流下限/A电弧电压/V焊接速度/(m/h)保护气流量/(L/min)1.230034～4540～6025～502．焊焊前前准准备备工件件材材料料：：低低碳碳钢钢工件件尺尺寸寸（（mm）：：300××400××10CO2气体体纯纯度度：：99.5%以上上焊接接参参数数：：见见表表4-5。表4-5平板板堆堆焊焊焊焊接接参参数数二、、编编程程与与焊焊接接ABB弧焊焊机机器器人人系系统统带带外外部部轴轴（（变变位位机机））和和卡卡具具。。1）工工件件安安装装与与卡卡紧紧使用用平平板板焊焊接接卡卡具具，，将将工工件件安安放放在在卡卡具具上上，，卡卡紧紧。。2）新新建建程程序序打开开程程序序编编辑辑器器，，新新建建程程序序3）确确定定引引弧弧点点手动动操操纵纵焊焊接接机机器器人人，，使使焊焊丝丝对对准准工工件件上上引引弧弧点点，，选选择择ArcL\On。4）修修改改焊焊接接参参数数按表表4-5选择择和和修修改改各各项项焊焊接接参参数数。。5）确确定定熄熄弧弧点点手动动操操纵纵焊焊接接机机器器人人定定位位到到工工件件上上熄熄弧弧位位置置，，选选择择ArcL\Off。6）焊焊枪枪回回原原位位或或规规定定位位置置手动动操操纵纵焊焊接接机机器器人人使使焊焊枪枪回回到到原原始始位位置置或或者者规规定定位位置置。。7）运运行行程程序序先空空载载运运行行所所编编程程序序，，再再进进行行焊焊接接。。三、、手手动动调调节节1．Processblocking禁止止在空空载载运运行行或或调调试试焊焊接接程程序序时时，，需需要要使使用用禁禁止止焊焊接接功功能能；；或或者者禁禁止止其其他他功功能能，，如如禁禁止止焊焊枪枪摆摆动动等等。。方法法是是：：选择择““Arcweld””，，进进入入““Blocking””窗窗口口，，如如图图4-5所所示示；；在在窗窗口口的的下下半半部部分分列列出出了了可可被被禁禁止止的的功功能能，，用用光光标标选选中中即即可可。。选““Block””功功能能键键以以禁禁止止该该功功能能，，按按““Cancel””/功功能能键键恢恢复复，，按按OK功功能能键键确确认认。。图4-5禁止止功功能能选选择择2．Manualwirefeed手动送丝丝在确定引引弧位置置时，常常常要使使焊丝有有合适的的伸出长长度并与与工件轻轻轻接触触，故需需要使用用手动送送丝功能能。方法如下下：选择“Arcweld”进入“Manualwirefeed””窗口，如如图4-6所示。按住“Fwd””功能键，，焊丝会会以50mm/s的速度送送出；松松开“Fwd””功能键，，送丝即即停止。。按“OK”功能键确确认关闭闭窗口。。图4-6手动送丝丝3．Manualgason/off手动控制制保护气气保护气的的流量对对焊接质质量有重重要影响响，焊接接时的保保护气流流量必须须在焊前前准备过过程中调调节好。。方法是：：选择“Arcweld”进入Gason/off窗口，如如图4-7所示。按住“Gason””功能键，，保护气气气路的的电磁气气阀被打打开，焊焊枪中有有保护气气送出；；松开““Gason””功能键，，气路被被切断，，终止送送气。按按“OK”功能键确确认并关关闭该窗窗口图4-7手动控制制保护气气小贴士焊接编程技巧巧1)选择合理理的焊接顺序序，以减小焊焊接变形，缩缩短焊枪行走走路径长度。。2)焊枪过渡渡时，应使其其移动轨迹较较短、平滑、、安全。3)优化焊接接参数。为了了获得最佳的的焊接参数，，应制作工艺艺试板进行焊焊接试验和工工艺评定4)合理确定变位位机位置和焊焊枪姿态。工工件在变位机机上夹紧之后后，若焊缝不不是理想的位位置与角度，，就要求编程程时不断调整整变位机，使使焊缝按照焊焊接顺序逐次次达到水平位位置。同时，，要不断调整整机器人各轴轴，合理地确确定焊枪姿态态和焊丝伸出出长度。5)及时插入清枪枪程序。编写写一定长度的