基于数字控制的环缝自动焊接机的应用设计分析

谭坤

摘 要 随着我国科学技术研究的不断深入，越来越多的新技术被应用到了实际的行业发展过程中。近年来，随着环缝自动焊接机技术的应用，不仅仅能够高效的进行各不同种类的环形切缝进行焊接，进而在保证高效进行的同时进一步提升环缝焊接的质量情况，同时，为了更加高效地应用环缝焊接技术，数控、自动化技术也逐渐被应用在了实际的数控环缝焊接环节。本文通过对我国现阶段数控环缝自动焊接设备的设计理念、常见问题等进行阐述、分析，从而探讨优化数控环缝自动焊接机的设计方式，从而在根本上促进我国数控环缝焊接的设计和使用。

关键词 数控 环缝自动焊接 应用设计

中图分类号：TG409 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2018.10.027

Application Design Analysis of Automatic Seam

Welding Machine Based on Digital Control

TAN Kun

（School of Mechanical Engineering， Wuchang Institute of Technology， Wuhan， Hubei 430065）

Abstract With the deepening of science and technology research in China， more and more new technologies have been applied to the actual industry development process. In recent years， with the application of automatic girth welding machine technology， it can not only efficiently weld different kinds of girth， but also further improve the quality of girth welding while ensuring high efficiency. At the same time， in order to more efficient application of girth welding technology， numerical control， automation technology， also gradually applied to the actual numerical control girth welding. This paper expounds and analyzes the design concept and common problems of NC girth automatic welding equipment at present in China， and discusses the optimization of the design method of NC girth automatic welding machine， so as to promote the design and use of NC girth welding in China fundamentally.

Keywords digital control； girth automatic welding； application design

1 数控环缝自动焊接机的概述及其在实际应用环节存在的问题

1.1 数控环缝自动焊接机的概述

环缝自动焊接机是近年来常用于我国各种碳钢、不锈钢、铝合金等材质原料，圆形、弧形等特定形状焊接操作的自动焊接设备，能够通过在其焊接接口处以填丝、不填丝的方式进行焊接的自动环缝焊接系统装置。而数控环缝自动焊接机则是在原有的环缝自动焊接基础上，通过对实际焊接环节的零部件需求，加入新型的数字化科学理念，进而达到提升焊接效率和精准性、减少不规范的焊接行为等目标，以期最大限度内优化我国自动化焊接流程的同时优化操作配比。就目前来说，我国现阶段应用的数控自动焊接流程都由环缝自动焊接和数控系统共同组成。

1.2 数控环缝自动焊接机在实际应用环节存在的问题

随着我国数控环缝自动焊接技术在工业生产领域应用的增多，环缝自动焊接为人们带来巨大收益的同时其中存在的问题也不容其使用者忽视。例如，在实际的环缝自动焊接使用环节，通常情况下其使用者会通过在应用中PLC技术的应用完成针对环缝自动焊接的操作，但是，在这一环节中往往很容易出现因人为认知不够、交互能力不够等因素造成的焊接事故，影响环缝自动焊接的效果和效率；与此同时，操作人员对于焊接技术能力认知、控制等技术水平的匮乏也会在很大程度上使得自动焊机的效果难以得到保障，由此，针对原有环缝自动焊接中存在的不足，进行数控化设计成为了我国环缝数控操作人員研究的重点。

2 数控环缝自动焊接机的设计

根据对原有环缝自动焊接机设计的研究，本文认为在增加了数控技术的加成后针对新型数控环缝自动焊接机的设计应从以下几个环节入手。

2.1 总体架构方案设计

随着在实际应用环节数控环缝自动焊接机研究的逐渐深入，制定系统化、规范化的数控设备系统设计方案，成为了进行后续设计分析的重要前提保证。例如，就目前来说，我国常用的数控系统通常是两轴数控系统，在这一系统模式的基础上通过对后续焊接、传动等系统的合理应用，完成有关整个环缝自动焊接机系统的优化、设计工作，在最大限度内提升有关数控环缝自动焊机设备的实践情况。例如，就这一环节，在实际的设计工作中，笔者选择这一数控环缝自动焊接设备设置为“门”型结构，并应用钢结构焊接而成，在满足其整体性的同时最大程度上消除在实际应用过程中内部应力对于数控环缝自动焊接设备的影响，具备了能够正常使用的设备强度和硬性，从而保证设备的正常应用情况，而就焊接设备的电源选择来说，本文拟应用NB型二氧化碳气体保护焊接装置，并应用直径情况在1.25到1.55毫米之间的焊接金属，从而保证焊接的效果同时促进数控环缝自动焊接设备的正常运行情况。

2.2 总体结构的设定

对于数控环缝自动焊接机的总体结构设计来说，其所设计的系统化设计方案所涵盖的事项相对较为繁多，其中有关其焊接构建的设计则为其后续设计环节中最为重要的部分之一。由此，在进行实际的设计环节应根据不同环节的不同需求更行针对性更强的设计，从而保证其在后续应用环节结构的合理性情况。例如，在实际的应用设计环节本文更倾向于应用两轴数控系统急性后续数控环缝自动焊接系统的设置，在其设计理念中，两轴数控的系统可以应用一周进行焊接枪移动速率和移动位置的控制，同时通过另一轴进行焊接和部件旋转的控制，由此共同驱动电机设备的同时，保证数控系统能够更好的进行环缝焊接的具体操作工作。其设计模型如图1所示：

2.3 主系统的设计

主系统即主传动系统，是整个数控环缝自动焊接设计环节中较为重要的数控系统之一，其中涉及到很多项目主轴、主件的运行和配合，需要设计人员在实际的设计环节尤为注意。例如，在进行主轴电机的应用和选择环节，应针对性地选择具备变频交流调速功能的主轴电机设备，使其能够在高效的完成有关数控环缝焊接工作的同时，将原有设计更加简化并在一定限度内减少有关焊接环节存在的误差。与此同时，在完成了主轴的组建设计同时，应将原有主轴工具设计相应的夹紧操作，进而避免运行旋转力国发的同时能够更好地控制有关主轴荷载能力的控制，提升数控环缝焊接的应用效果。例如，在实际的数控环缝自动焊接系统中的主传动系统可以以数控系统中的X轴为主线进行相应的运动，从而能够保证环缝焊接设备按照既定的转速和圈数情况进行精准的运作同时，在进行主传动系统的百安城环节，将x作为重点的增量坐标，进而在能够对主传动系统中参数准确计量的同时确定增量的数量情况。

2.4 焊接系统的设计

在这一数控环缝自动焊接机重焊接系统的应用是整个系统设计环节最为重要的阶段，不仅仅要关注焊接枪和送丝器之间的影响，还需要关注有关焊接速度的控制。例如，在實际的应用环节可用过对实际数控环节PLC技术的应用有效的控制焊接的速度，增加焊接枪利用效率的同时通过增加焊接枪与工作面之间两者的配比情况来达到最终减少焊接误差的目标。例如，在实际的数控环缝自动焊接机设计环节可以选择专用的焊接摆动装置进行焊枪的移动，从而确保在进行实际的焊接工作是焊枪能够按照既定的标准在拟焊接的表面上进行适当的活动，从而其实能够更加精准焊接的同时实现焊接的自动配套。在这一环节，焊枪的主要摆动参数可以控制在角度不超过10度；焊枪的摆动频率控制在每分钟0到100次左右的同时焊枪角度控制在90度以内，从而在保证焊接效果的同时避免因焊接操作失误造成的安全隐患问题。

2.5 运动调节系统的设计

在有关数控环缝自动焊接机的设计环节，其有关系统内运动调控的设计是保证焊机状态、减少焊接误差的重要方式之一，这一系统的加入能够在很大程度上调节焊接设备的运动趋势同时保证环缝焊接系统在预定的方向内进行更加准确、高效的运动，从而保证环缝焊接的实际效果情况。例如，在实际的应用环节，可以选择国产的两轴数控系统，令系统在Z轴和X轴间进行运行，则可以保证焊接机在Y轴范围内进行运动，进而完成既定线路的运行工作，不仅能保证系统运行一体性的同时有效控制自动焊接运行的效果情况。例如，在本文设计的数控环缝自动焊接装置来说，以期利用数控系统中自带的x轴作为运动系统的标准，进而控制焊枪在x轴上精准活动的同时一同驱动电机进行运行，并将焊枪和x轴中的螺母联合在一起，进而同时进行焊接的相关操作。

2.6 数控程序的设计

数控设计是改良原有环缝自动焊接设备、进行科学化、数字化发展的重要环节，在进行有关其数控设计中的环节设计时不仅仅要重视其后续应用环节的可行性同时应充分体现其经济利益的性质，并将上述设计目标切实、全面地融入到实际的设计标准环节，选择合理程度的同时通过对程序开放度提升的模式逐步完善各端口之间的编辑、整理工作，继而在降低运行难度的同时为其后续人员的数控化应用提出有力的基础，从而保证数控环缝焊接的效果。

3 结语

综上所述，随着我国信息化、数字化的发展，我国逐渐走进了信息化、数字化的社会，将科学发展的成果高效应用在实际的生产环节，不仅仅能够为我国企业、行业发展增加更大助力的同时提升其生产质量和效率，由此，本文认为，在实际的数控环缝焊接设计环节，应紧握数控化模式设计的目标，弥补原有设计环节存在的缺陷，继而通过科学技术在其实际设计环节的重应用达到更好的数控环缝自动化焊接效果，继而从根本上促进我国环缝焊接技术的提升，以及相关行业的发展。

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