專利名稱：閉式三元開槽焊葉輪加工及機(jī)器人自動(dòng)焊接控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)械加工和數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是一種閉式三元開槽焊葉輪加工 及機(jī)器人自動(dòng)焊接控制方法。
背景技術(shù)：
三元葉輪作為航空、機(jī)械、化工等行業(yè)的透平機(jī)械中的關(guān)鍵零件應(yīng)用越來越廣泛， 尤其在國內(nèi)外風(fēng)機(jī)企業(yè)中三元葉輪的加工技術(shù)提升的腳步從來沒有停止過，三元不銹鋼材 料的葉輪銑制技術(shù)更是引領(lǐng)五軸數(shù)控加工水平的不斷提高。閉式三元葉輪葉片越來越多的應(yīng)用于壓縮機(jī)中，而有些閉式三元葉輪葉片間的流 道較窄，葉片扭曲很大，利用通常的焊接方法很難實(shí)現(xiàn)。為了解決上述問題，可采用開槽焊 的工藝方法，即通常將葉片銑制在輪盤上，在輪蓋上開槽，然后通過焊接機(jī)器人或用手工的 方法在輪蓋外側(cè)進(jìn)行焊接，將輪蓋和帶有葉片的輪盤焊接在一起，再將焊接槽填平。對于閉 式三元葉輪開槽自動(dòng)焊接的研究一直是透平機(jī)械制造業(yè)中的重要課題。該項(xiàng)技術(shù)需要解決很多關(guān)鍵技術(shù)問題，主要包括三元葉片和焊接槽的銑制、應(yīng)用 焊接機(jī)器人進(jìn)行開槽焊接的自動(dòng)控制方法等，而目前能夠很好地解決三元葉片和焊接槽的 銑制、開槽焊接的自動(dòng)控制方法尚未見報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述三元葉片和焊接槽的銑制、開槽焊接的自動(dòng)控制不足 之處，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種型線準(zhǔn)確，焊接槽準(zhǔn)確的閉式三元開槽焊葉輪 加工及機(jī)器人自動(dòng)焊接控制方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是本發(fā)明閉式三元開槽焊葉輪加工及機(jī)器人自動(dòng)焊接控制方法包括以下步驟對毛坯進(jìn)行車加工形成輪盤及輪蓋；在輪盤上銑出葉片；在輪蓋上銑出槽體；通過焊接機(jī)器人將輪盤與輪蓋焊接為一體，完成閉式三元開槽焊葉輪的自動(dòng)焊接。所述毛坯進(jìn)行對車加工采用容差度小于間隙值的直線逼近方法，具體為在二維通用加工軟件輸入輪蓋線數(shù)據(jù)、容差度以及間隙值，生成無數(shù)條小直線逼 近樣條線；根據(jù)無數(shù)條小直線生成數(shù)控車床的NC代碼；數(shù)控車床根據(jù)上述NC代碼進(jìn)行自動(dòng)車削控制，完成對毛坯加工。所述在輪蓋上銑出槽體包括以下步驟將輪蓋牢固裝夾在輪盤上，確保焊接槽的中心線與葉片的中心線吻合及輪蓋的加 工基準(zhǔn)準(zhǔn)確；
通過NC代碼程序銑制輪蓋槽體，具體為輸入葉片中性面上輪蓋線數(shù)據(jù)；根據(jù)槽體深度和加工基準(zhǔn)向通用的加工軟件輸入控制參數(shù)，生成銑制槽體的NC 程序及仿真模型；其中控制參數(shù)中的槽體深度小于理論深度0. 15 0. 2m。啟動(dòng)銑床NC，在輪蓋上銑床制槽體。所述通過焊接機(jī)器人將輪盤與輪蓋焊接為一體包括以下步驟將葉輪裝夾固定在焊接機(jī)器人的旋轉(zhuǎn)工作臺上后，啟動(dòng)自動(dòng)焊接主程序，完成以 下控制過程調(diào)用試校取點(diǎn)子程序，對焊接前機(jī)器人的基軸和臂軸運(yùn)動(dòng)速度進(jìn)行限定，在一個(gè) 焊接槽內(nèi)取M個(gè)試校點(diǎn)存儲在焊接機(jī)器人控制器中；調(diào)用外部軸坐標(biāo)點(diǎn)信息處理子程序，將該焊接槽M個(gè)試校點(diǎn)信息復(fù)制到該葉輪的 其它各焊接槽；調(diào)用焊接子程序，控制焊接機(jī)器人上的焊槍沿該焊接槽中M個(gè)試樣點(diǎn)形成的運(yùn)動(dòng) 路線對葉輪中的對應(yīng)葉片進(jìn)行焊接；完成一個(gè)焊接槽的焊接后，計(jì)數(shù)值加1，如果該計(jì)數(shù)值小于設(shè)定值；焊接機(jī)器人的旋轉(zhuǎn)工作臺帶動(dòng)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)后，進(jìn)行旋轉(zhuǎn)工作臺角度的計(jì)算和校正， 對的該葉輪下一個(gè)焊接槽的位置進(jìn)行進(jìn)一步校準(zhǔn)；返回調(diào)用焊接子程序步驟，接續(xù)對下一個(gè)焊接槽實(shí)施焊接，直至計(jì)數(shù)值等于設(shè)定 值，結(jié)束一個(gè)葉輪的焊接。所述取試校點(diǎn)包括以下步驟在某個(gè)焊接槽中確定第1 M個(gè)試校點(diǎn)的點(diǎn)位；在每個(gè)試校點(diǎn)點(diǎn)位上，判斷焊接機(jī)器人各軸的姿態(tài)是否符合人體學(xué)的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)；如果符合人體學(xué)運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，則焊接機(jī)器人對各試校點(diǎn)點(diǎn)位進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，確認(rèn)其是否 超限位；如果不超限位，試校成功，保存各試校點(diǎn)位置信息至焊接機(jī)器人的存儲器中；如果超限位，則重新取試校點(diǎn)，接續(xù)在每個(gè)試校點(diǎn)點(diǎn)位上，判斷焊接機(jī)器人各軸的 姿態(tài)是否符合人體學(xué)的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)步驟；如果焊接機(jī)器人各軸的姿態(tài)不符合人體學(xué)的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，則手動(dòng)調(diào)整焊接機(jī)器人各 軸的姿態(tài)，直到其符合人體學(xué)的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)；接續(xù)對各試校點(diǎn)點(diǎn)位進(jìn)行聯(lián)動(dòng)步驟。所述旋轉(zhuǎn)工作臺角度的計(jì)算和校正包括以下步驟旋轉(zhuǎn)工作臺旋轉(zhuǎn)一個(gè)焊接槽角度后，將旋轉(zhuǎn)工作臺角度傳感器反饋的數(shù)據(jù)與設(shè)定 的目標(biāo)角度數(shù)據(jù)進(jìn)行比較計(jì)算，得到一角度差值；根據(jù)上述角度差值進(jìn)行處理，得到調(diào)整角度控制信號控制旋轉(zhuǎn)工作臺旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng) 部件在上述角度差值所確定的控制信號范圍內(nèi)進(jìn)行微動(dòng)旋轉(zhuǎn)，使其接近目標(biāo)角度；判斷上述接近目標(biāo)角度后的角度是否在允許的角度差范圍內(nèi)，如果沒在允許的角 度差范圍內(nèi)，則轉(zhuǎn)至將旋轉(zhuǎn)工作臺角度傳感器反饋的數(shù)據(jù)與設(shè)定的目標(biāo)角度數(shù)據(jù)進(jìn)行比較 計(jì)算步驟，得到新的角度差值；接續(xù)在新的角度差值所確定的控制信號范圍內(nèi)進(jìn)行微動(dòng)旋轉(zhuǎn)步驟，直到角度差在 允許的角度差范圍內(nèi)；
結(jié)束本次旋轉(zhuǎn)工作臺角度的計(jì)算和校正。本發(fā)明具有以下有益效果及優(yōu)點(diǎn)1.本發(fā)明方法在現(xiàn)有的軟件平臺(美國conpect公司NREC軟件)基礎(chǔ)上運(yùn)行適 用于閉式三元開槽焊葉輪的自動(dòng)焊接主程序及相應(yīng)的子程序，使三元葉輪的輪蓋、輪盤型 線加工準(zhǔn)確，焊接槽和葉片對中性良好，焊接機(jī)器人自動(dòng)焊接控制平穩(wěn)正確，保證了焊接的 順利進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)了閉式三元葉輪開槽自動(dòng)焊接的工藝，減少了葉輪的焊接變形，焊接的效果 良好，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量；該加工工藝減少了加工時(shí)間，提高閉式三元葉輪的加工效率，使 經(jīng)濟(jì)效益大幅提高。


圖1為本發(fā)明方法流程圖；圖2為加工后的三元葉輪輪盤上的葉片模型示意圖；圖3A為輪盤焊前示意圖；圖3B為輪蓋焊前示意圖；圖4為輪盤和輪蓋焊接前的截面示意圖；圖5為銑有焊接槽的輪蓋仿真示意圖；圖6為焊接機(jī)器人各軸示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的最佳實(shí)施作進(jìn)一步描述。如圖1所示，本發(fā)明閉式三元開槽焊葉輪加工及機(jī)器人自動(dòng)焊接控制方法包括以 下步驟對毛坯進(jìn)行車加工形成輪盤3及輪蓋4 ；在輪盤3上銑出葉片1;在輪蓋4上銑出槽體；通過焊接機(jī)器人將輪盤3與輪蓋4焊接為一體，完成閉式三元開槽焊葉輪的自動(dòng) 焊接。對于閉式三元葉輪采用兩件焊接的工藝方法，在葉片1銑制之前首先要解決的是 加工后的輪蓋4和銑制后的葉片1之間接觸良好的問題。如圖2所示，為三元葉輪輪盤3 上葉片1加工后的模型示意圖。1)對毛坯進(jìn)行車加工形成輪盤及輪蓋對于閉式三元葉輪采用兩件焊接的工藝方法時(shí)，在葉片1銑制之前首先要解決的 是加工后的輪蓋4和銑制后的葉片1之間接觸良好的問題。本實(shí)施例中，對毛坯進(jìn)行車加工采用容差度小于間隙值的直線逼近方法，具體為 在二維通用加工軟件輸入輪蓋線數(shù)據(jù)、容差度以及間隙值，生成無數(shù)條小直線逼近樣條線； 根據(jù)無數(shù)條小直線生成數(shù)控車床的NC代碼；數(shù)控車床根據(jù)上述NC代碼進(jìn)行自動(dòng)車削控制， 完成對毛坯加工。通常葉片1與輪蓋的接觸型線2數(shù)據(jù)點(diǎn)的坐標(biāo)值是設(shè)計(jì)人員給定的，它是一條非 圓弧曲線，然而開槽焊時(shí)葉片上要預(yù)留焊接收縮量，這就要求在葉片銑制前，輪蓋4與輪盤3的接觸型線5按照焊接收縮量的要求發(fā)生變化，即把設(shè)計(jì)人員給定的型線數(shù)據(jù)點(diǎn)偏置一 個(gè)焊接收縮量的數(shù)值，再重新擬合一條樣條曲線，見圖3A、3B所示，并且要求加工后輪蓋4 和輪盤2的拼裝間隙< 0. 05mm。在加工輪蓋4、輪盤3外圍輪廓時(shí)，一定要保證兩者之間的 間隙值，也即保證在輪盤3上銑制葉片1后，葉片1與輪蓋4的接觸良好。故在精車輪盤3、 輪蓋4的外輪廓時(shí)，采用容差度小于間隙值的直線逼近方法加工此樣條曲線部分。加工后， 通過拼裝檢查輪蓋4與輪盤3的結(jié)合面的間隙值滿足要求。2)在輪盤上銑出葉片輪盤3上葉片1的銑制與一般開式三元葉輪葉片的銑制方法無差別，應(yīng)用五軸加 工中心在輪盤上經(jīng)過葉片的粗加工、精加工、輪轂加工銑制出三元葉片。3)在輪蓋上銑出槽體將輪蓋4牢固裝夾在輪盤上，確保焊接槽的中心線與葉片的中心線吻合及輪蓋的 加工基準(zhǔn)準(zhǔn)確；通過NC代碼程序銑制輪蓋槽體，具體為輸入葉片中性面上輪蓋線數(shù)據(jù)；根 據(jù)槽體深度和加工基準(zhǔn)向通用的加工軟件輸入控制參數(shù)，生成銑制槽體的NC程序及仿真 模型；其中控制參數(shù)中的槽體深度小于理論深度0. 15 0. 2mm,以保證槽體厚度的均勻；啟 動(dòng)銑床NC，在輪蓋上銑床制槽體。輪蓋4開槽是在銑制葉片1后的輪盤3上裝夾后進(jìn)行開槽加工的，輪蓋4上的焊 接槽需用成形刀具銑制出來，圖4所示為焊接槽某一截面截形示意圖，需要說明的是對于 三元葉輪來說，入口與出口之間葉片1與輪蓋4的接觸面是相貫接觸，接觸寬度是不斷變化 的，這就要求焊接槽的寬度也隨之變化，不是等寬的，槽的寬度al要比葉片1的法向厚度寬 0.5mm左右。銑槽時(shí)選用兩種成型刀具加工出圖4所示的槽的形狀。先用一種刀具去除大 量材料，再用另一種成型刀具完成槽底截型的加工。如圖5所示仿真銑制出焊接槽的輪蓋 4。為了焊接時(shí)鋼的融化恰到好處，使輪蓋4與葉片1的焊接情況為最優(yōu)，這就要求焊 接槽的中心線與葉片1的中心線吻合度的良好性、槽底厚度的保證。那么在加工中就需要 輪盤3銑制葉片1后，直接把輪蓋4裝夾在輪盤3上，輪盤3和輪蓋4加工使用統(tǒng)一基準(zhǔn)； 輪蓋4和輪盤3加工前要裝夾牢固，確保焊接槽的中心線與葉片的中心線吻合度的良好性； 準(zhǔn)確測量、計(jì)算輪蓋4表面與加工基準(zhǔn)的高度，以保證槽底厚度在誤差允許范圍；加工后， 通過槽底觀察孔可以看出槽的中心線與葉片中心線的對中情況，并測量槽底厚度。4)通過焊接機(jī)器人將輪盤與輪蓋焊接為一體將葉輪裝夾固定在焊接機(jī)器人的旋轉(zhuǎn)工作臺上后，啟動(dòng)自動(dòng)焊接主程序，完成以 下控制過程調(diào)用試校取點(diǎn)子程序，對焊接前機(jī)器人的基軸和臂軸運(yùn)動(dòng)速度進(jìn)行限定，在一個(gè) 焊接槽內(nèi)取M個(gè)試校點(diǎn)存儲在焊接機(jī)器人控制器中，使機(jī)器人各軸運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)，避免機(jī)器人 手臂超限位；本實(shí)施例中M = 21 ；調(diào)用焊接機(jī)器人的外部軸6坐標(biāo)點(diǎn)信息處理子程序，將該焊接槽M個(gè)試校點(diǎn)信息 即笛卡兒坐標(biāo)系下各試校點(diǎn)的坐標(biāo)值復(fù)制到該葉輪的其它各焊接槽；調(diào)用焊接子程序，控制焊接機(jī)器人上的焊槍沿該焊接槽中M個(gè)試樣點(diǎn)形成的運(yùn)動(dòng) 路線對葉輪中的對應(yīng)葉片進(jìn)行焊接；完成一個(gè)焊接槽的焊接后，計(jì)數(shù)值加1，如果該計(jì)數(shù)值小于設(shè)定值；
焊接機(jī)器人的旋轉(zhuǎn)工作臺帶動(dòng)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)后，進(jìn)行旋轉(zhuǎn)工作臺角度的計(jì)算和校正， 對的該葉輪下一個(gè)焊接槽的位置進(jìn)行進(jìn)一步校準(zhǔn)；返回調(diào)用焊接子程序步驟，接續(xù)對下一個(gè)焊接槽實(shí)施焊接，直至計(jì)數(shù)值等于設(shè)定 值，結(jié)束一個(gè)葉輪的焊接過程。A.取試校點(diǎn)取試校點(diǎn)包括以下步驟在某個(gè)焊接槽中確定第1 M個(gè)試校點(diǎn)的點(diǎn)位；在每個(gè) 試校點(diǎn)點(diǎn)位上，判斷焊接機(jī)器人各軸的姿態(tài)是否符合人體學(xué)的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)；如果符合人體學(xué) 運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，則焊接機(jī)器人對各試校點(diǎn)點(diǎn)位進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，確認(rèn)其是否超限位；如果不超限位，試 校成功，保存各試校點(diǎn)位置信息至焊接機(jī)器人的存儲器中；如果超限位，則重新取試校點(diǎn)， 接續(xù)在每個(gè)試校點(diǎn)點(diǎn)位上，判斷焊接機(jī)器人各軸的姿態(tài)是否符合人體學(xué)的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)步驟； 如果焊接機(jī)器人各軸的姿態(tài)不符合人體學(xué)的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，則手動(dòng)調(diào)整焊接機(jī)器人各軸的姿 態(tài)，直到其符合人體學(xué)的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)；接續(xù)對各試校點(diǎn)點(diǎn)位進(jìn)行聯(lián)動(dòng)步驟?？刂瞥绦虻木幹票局踩?zhǔn)確、快捷的原則來控制焊接機(jī)器人的工作。焊接機(jī)器 人應(yīng)用于閉式三元葉輪開槽焊時(shí)，在控制程序里需同時(shí)驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手臂六個(gè)內(nèi)部軸和轉(zhuǎn)臺 兩個(gè)外部軸，自動(dòng)焊接主程序主要包括機(jī)械手的試校取點(diǎn)子程序，外部軸坐標(biāo)點(diǎn)的信息處理子 程序以及焊接子程序。機(jī)械手的試校取點(diǎn)子程序是在笛卡爾坐標(biāo)系下，機(jī)器人在焊接前的空間運(yùn)動(dòng)各點(diǎn) 和槽內(nèi)各焊接點(diǎn)的相關(guān)聯(lián)軸X，Y，Ζ，α，β，γ，El，Ε2的坐標(biāo)值的定義和存儲。首先對焊 接前機(jī)器人的基軸和臂軸運(yùn)動(dòng)速度加以限制，存儲M個(gè)試校點(diǎn)的信息，這樣可使機(jī)器人各 軸運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)，避免機(jī)器人手臂超限位情況的出現(xiàn)，這一點(diǎn)對于三元葉輪來說非常關(guān)鍵，此外 操作者的人身安全和焊接機(jī)器人自身的安全也可得到保障。焊接槽內(nèi)的取點(diǎn)個(gè)數(shù)根據(jù)三元 輪葉片1型線的情況而定，每段圓弧取3個(gè)點(diǎn)，槽內(nèi)共選取M個(gè)點(diǎn)，本實(shí)施例中每個(gè)槽內(nèi)有 7段圓弧，所以M= 21，以滿足焊接要求。以上各點(diǎn)的坐標(biāo)值被當(dāng)作變量，這樣就可以用程 序命令產(chǎn)生點(diǎn)的信息。因?yàn)槿~片1是均勻分布在輪盤3上的，所以可通過外部軸坐標(biāo)點(diǎn)的信息處理子程 序把葉輪上第一個(gè)槽的點(diǎn)的信息即笛卡兒坐標(biāo)系下各試校點(diǎn)的坐標(biāo)值復(fù)制到其它各槽，并 對轉(zhuǎn)動(dòng)臺、翻轉(zhuǎn)臺的位置進(jìn)行調(diào)整。B.旋轉(zhuǎn)工作臺角度的計(jì)算和校正旋轉(zhuǎn)工作臺角度的計(jì)算和校正包括以下步驟旋轉(zhuǎn)工作臺旋轉(zhuǎn)一個(gè)焊接槽角度后，將旋轉(zhuǎn)工作臺角度傳感器反饋的數(shù)據(jù)與設(shè)定 的目標(biāo)角度數(shù)據(jù)進(jìn)行比較計(jì)算，得到一角度差值；根據(jù)上述角度差值進(jìn)行處理，得到調(diào)整角度控制信號控制旋轉(zhuǎn)工作臺旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng) 部件在上述角度差值所確定的控制信號范圍內(nèi)進(jìn)行微動(dòng)旋轉(zhuǎn)，使其接近目標(biāo)角度；判斷上述接近目標(biāo)角度后的角度是否在允許的角度差范圍內(nèi)，如果沒在允許的角 度差范圍內(nèi)，則轉(zhuǎn)至將旋轉(zhuǎn)工作臺角度傳感器反饋的數(shù)據(jù)與設(shè)定的目標(biāo)角度數(shù)據(jù)進(jìn)行比較 計(jì)算步驟，得到新的角度差值；接續(xù)在新的角度差值所確定的控制信號范圍內(nèi)進(jìn)行微動(dòng)旋轉(zhuǎn)步驟，直到角度差在 允許的角度差范圍內(nèi)；
結(jié)束本次旋轉(zhuǎn)工作臺角度的計(jì)算和校正。為了使焊接過程達(dá)到最佳，對焊接參數(shù)表以及焊機(jī)控制程序進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，確定 適合葉輪材料的焊接參數(shù)；對于不同葉片數(shù)三元葉輪，編制通用子程序，工作中只需根據(jù)需 要改變自動(dòng)焊接主程序即可；對于槽的圓弧段要求取點(diǎn)均勻，保證焊接質(zhì)量；這些措施保 證了程序的穩(wěn)定性和可移植性，滿足了產(chǎn)品的焊接質(zhì)量和安全生產(chǎn)的要求。自動(dòng)焊接主程序編譯后，即可選擇“AUT0”操作方式自動(dòng)運(yùn)行。通過對閉式三元葉輪試件的試制加工，證明以上工藝方法三元葉輪的輪蓋4、輪 盤3型線加工準(zhǔn)確，焊接槽和葉片對中性良好，焊接機(jī)器人自動(dòng)焊接控制平穩(wěn)正確，保證了 焊接的順利進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)了閉式三元葉輪開槽自動(dòng)焊接的工藝，減少了葉輪的焊接變形，焊接 的效果良好，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量；該加工工藝減少了加工時(shí)間，提高閉式三元葉輪的加工效 率，使經(jīng)濟(jì)效益大幅提高。
權(quán)利要求
1.一種閉式三元開槽焊葉輪加工及機(jī)器人自動(dòng)焊接控制方法，其特征在于包括以下步驟對毛坯進(jìn)行車加工形成輪盤及輪蓋； 在輪盤上銑出葉片； 在輪蓋上銑出槽體；通過焊接機(jī)器人將輪盤與輪蓋焊接為一體，完成閉式三元開槽焊葉輪的自動(dòng)焊接。
2.按權(quán)利要求1所述的閉式三元開槽焊葉輪加工及機(jī)器人自動(dòng)焊接控制方法，其特征 在于所述毛坯進(jìn)行對車加工采用容差度小于間隙值的直線逼近方法，具體為在二維通用加工軟件輸入輪蓋線數(shù)據(jù)、容差度以及間隙值，生成無數(shù)條小直線逼近樣 條線；根據(jù)無數(shù)條小直線生成數(shù)控車床的NC代碼；數(shù)控車床根據(jù)上述NC代碼進(jìn)行自動(dòng)車削控制，完成對毛坯加工。
3.按權(quán)利要求1所述的閉式三元開槽焊葉輪加工及機(jī)器人自動(dòng)焊接控制方法，其特征 在于所述在輪蓋上銑出槽體包括以下步驟將輪蓋牢固裝夾在輪盤上，確保焊接槽的中心線與葉片的中心線吻合及輪蓋的加工基 準(zhǔn)準(zhǔn)確；通過NC代碼程序銑制輪蓋槽體，具體為 輸入葉片中性面上輪蓋線數(shù)據(jù)；根據(jù)槽體深度和加工基準(zhǔn)向通用的加工軟件輸入控制參數(shù)，生成銑制槽體的NC程序 及仿真模型；其中控制參數(shù)中的槽體深度小于理論深度0. 15 0. an。 啟動(dòng)銑床NC，在輪蓋上銑床制槽體。
4.按權(quán)利要求1所述的閉式三元開槽焊葉輪加工及機(jī)器人自動(dòng)焊接控制方法，其特征 在于所述通過焊接機(jī)器人將輪盤與輪蓋焊接為一體包括以下步驟將葉輪裝夾固定在焊接機(jī)器人的旋轉(zhuǎn)工作臺上后，啟動(dòng)自動(dòng)焊接主程序，完成以下控 制過程調(diào)用試校取點(diǎn)子程序，對焊接前機(jī)器人的基軸和臂軸運(yùn)動(dòng)速度進(jìn)行限定，在一個(gè)焊接 槽內(nèi)取M個(gè)試校點(diǎn)存儲在焊接機(jī)器人控制器中；調(diào)用外部軸坐標(biāo)點(diǎn)信息處理子程序，將該焊接槽M個(gè)試校點(diǎn)信息復(fù)制到該葉輪的其它 各焊接槽；調(diào)用焊接子程序，控制焊接機(jī)器人上的焊槍沿該焊接槽中M個(gè)試樣點(diǎn)形成的運(yùn)動(dòng)路線 對葉輪中的對應(yīng)葉片進(jìn)行焊接；完成一個(gè)焊接槽的焊接后，計(jì)數(shù)值加1，如果該計(jì)數(shù)值小于設(shè)定值； 焊接機(jī)器人的旋轉(zhuǎn)工作臺帶動(dòng)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)后，進(jìn)行旋轉(zhuǎn)工作臺角度的計(jì)算和校正，對的 該葉輪下一個(gè)焊接槽的位置進(jìn)行進(jìn)一步校準(zhǔn)；返回調(diào)用焊接子程序步驟，接續(xù)對下一個(gè)焊接槽實(shí)施焊接，直至計(jì)數(shù)值等于設(shè)定值，結(jié) 束一個(gè)葉輪的焊接。
5.按權(quán)利要求4所述的閉式三元開槽焊葉輪加工及機(jī)器人自動(dòng)焊接控制方法，其特征 在于所述取試校點(diǎn)包括以下步驟在某個(gè)焊接槽中確定第1 M個(gè)試校點(diǎn)的點(diǎn)位；在每個(gè)試校點(diǎn)點(diǎn)位上，判斷焊接機(jī)器人各軸的姿態(tài)是否符合人體學(xué)的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)； 如果符合人體學(xué)運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，則焊接機(jī)器人對各試校點(diǎn)點(diǎn)位進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，確認(rèn)其是否超限位；如果不超限位，試校成功，保存各試校點(diǎn)位置信息至焊接機(jī)器人的存儲器中。
6.按權(quán)利要求5所述的閉式三元開槽焊葉輪加工及機(jī)器人自動(dòng)焊接控制方法，其特征 在于如果超限位，則重新取試校點(diǎn)，接續(xù)在每個(gè)試校點(diǎn)點(diǎn)位上，判斷焊接機(jī)器人各軸的姿態(tài) 是否符合人體學(xué)的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)步驟。
7.按權(quán)利要求5所述的閉式三元開槽焊葉輪加工及機(jī)器人自動(dòng)焊接控制方法，其特征 在于如果焊接機(jī)器人各軸的姿態(tài)不符合人體學(xué)的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，則手動(dòng)調(diào)整焊接機(jī)器人各軸 的姿態(tài)，直到其符合人體學(xué)的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)；接續(xù)對各試校點(diǎn)點(diǎn)位進(jìn)行聯(lián)動(dòng)步驟。
8.按權(quán)利要求4所述的閉式三元開槽焊葉輪加工及機(jī)器人自動(dòng)焊接控制方法，其特征 在于所述旋轉(zhuǎn)工作臺角度的計(jì)算和校正包括以下步驟旋轉(zhuǎn)工作臺旋轉(zhuǎn)一個(gè)焊接槽角度后，將旋轉(zhuǎn)工作臺角度傳感器反饋的數(shù)據(jù)與設(shè)定的目 標(biāo)角度數(shù)據(jù)進(jìn)行比較計(jì)算，得到一角度差值；根據(jù)上述角度差值進(jìn)行處理，得到調(diào)整角度控制信號控制旋轉(zhuǎn)工作臺旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)部件 在上述角度差值所確定的控制信號范圍內(nèi)進(jìn)行微動(dòng)旋轉(zhuǎn)，使其接近目標(biāo)角度；判斷上述接近目標(biāo)角度后的角度是否在允許的角度差范圍內(nèi)，如果沒在允許的角度差 范圍內(nèi)，則轉(zhuǎn)至將旋轉(zhuǎn)工作臺角度傳感器反饋的數(shù)據(jù)與設(shè)定的目標(biāo)角度數(shù)據(jù)進(jìn)行比較計(jì)算 步驟，得到新的角度差值；接續(xù)在新的角度差值所確定的控制信號范圍內(nèi)進(jìn)行微動(dòng)旋轉(zhuǎn)步驟，直到角度差在允許 的角度差范圍內(nèi)；結(jié)束本次旋轉(zhuǎn)工作臺角度的計(jì)算和校正。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種閉式三元開槽焊葉輪加工及機(jī)器人自動(dòng)焊接控制方法，包括以下步驟對毛坯進(jìn)行車加工形成輪盤及輪蓋；在輪盤上銑出葉片；在輪蓋上銑出槽體；通過焊接機(jī)器人將輪盤與輪蓋焊接為一體，完成閉式三元開槽焊葉輪的自動(dòng)焊接；將輪盤與輪蓋焊接為一體包括調(diào)用試校取點(diǎn)子程序，在一個(gè)焊接槽內(nèi)取M個(gè)試校點(diǎn)存儲在焊接機(jī)器人控制器中；控制焊槍對葉輪中的對應(yīng)葉片進(jìn)行焊接；如果計(jì)數(shù)值小于設(shè)定值，進(jìn)行旋轉(zhuǎn)工作臺角度的計(jì)算和校正，對的該葉輪下一個(gè)焊接槽的位置進(jìn)行進(jìn)一步校準(zhǔn)；接續(xù)對下一個(gè)焊接槽實(shí)施焊接。本發(fā)明使三元葉輪的輪蓋、輪盤型線加工準(zhǔn)確，焊接槽和葉片對中性良好，焊接機(jī)器人自動(dòng)焊接控制平穩(wěn)正確，提高閉式三元葉輪的加工效率。
文檔編號B23P23/04GK102107361SQ20091024869
公開日2011年6月29日 申請日期2009年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月23日
發(fā)明者裴立群, 魏國家 申請人:沈陽透平機(jī)械股份有限公司, 沈陽鼓風(fēng)機(jī)集團(tuán)有限公司