Введение
С быстрым развитием промышленной автоматизации и умного производства технология роботизированной сварки постепенно вышла за пределы крупных заводов и стала важным средством для создателей, энтузиастов DIY и небольших производственных команд для достижения точной обработки, благодаря своей высокой точности, высокой согласованности и сильным гибким производственным возможностям. Самостоятельное создание системы роботизированной сварки может значительно повысить гибкость и эффективность производства, а также обеспечить точность и надежность, значительно превосходящие традиционную ручную сварку при работе со сложными трехмерными швами. Это особенно подходит для гибких производственных моделей с множеством разновидностей и малыми партиями.
Основные принципы сварочной системы
Основной рабочий механизм лазерной сварки
Лазерная сварка основана на лазерном луче с высокой плотностью энергии, который точно фокусируется на поверхности заготовки, вызывая быстрое плавление местного материала и формирование расплавленной ванны. По мере движения лазерного луча расплавленная ванна течёт и затвердевает, обеспечивая металлургическое соединение материалов. Этот процесс характеризуется концентрированный тепловой ввод, малая зона термического влияния и минимальная деформация, что делает её особенно подходящей для высококачественной сварки тонких листов, разнородных материалов и высокоотражающих металлов (таких как алюминий, медь, оцинкованная сталь, нержавеющая сталь и др.), обеспечивая эстетически привлекательные и высокопрочные сварные швы.
Интеграция управления роботом с библиотекой сварочных процессов и сочетание библиотеки сварочных процессов с подачей проволоки
Современные роботизированные сварочные системы — это не только управление траекторией роботизированной руки, но и интегрированная интеллектуальная сварочная платформа. Система точно обращается к библиотеке сварочных процессов и библиотеке процессов подачи проволоки через контроллер робота, достигая координированного управления множеством параметров, таких как мощность сварки, скорость движения и скорость подачи проволоки, тем самым значительно улучшая удобство эксплуатации, обеспечивая более чистые поверхности сварных швов, более полные сварные точки и поддерживая разнообразные сварочные материалы.
По сравнению с традиционными методами, такими как аргонодуговая сварка или сварка с двойным защитным газом, эта система лазерной сварки преодолевает ограничения материалов и может обеспечивать высококачественную сварку сильно отражающих или разнородных материалов, таких как алюминий, медь, оцинкованная сталь и нержавеющая сталь. Система поддерживает однокликовый вызов нескольких предустановленных библиотек процессов, автоматически подбирая оптимальные параметры для различных материалов и толщин, значительно сокращая время повторной проверки и повышая использование оборудования и скорость отклика производства, что делает ее особенно подходящей для НИОКР и мелкосерийного производства.
Благодаря интеграции библиотеки процессов робот может в реальном времени регулировать выход лазера и подачу проволоки, достигая более точной глубины проникновения и контроля подачи проволоки, адаптируясь к сложным трехмерным траекториям и разнообразным условиям работы. Это повышает качество сварки и снижает зависимость от опыта оператора (простота использования), действительно реализуя высокогибкую сварку с «одной машиной для множества применений, одной библиотекой для множества материалов».
Основные компоненты системы и их выбор
Если вам нужен полный перечень материалов для самостоятельной сборки робота для лазерной сварки, пожалуйста, нажмите здесь, чтобы получить его.
Роботизированная платформа
Корпус промышленного робота:
Поддерживает международные бренды, такие как FANUC, ABB, YASKAWA, KUKA, а также высококачественных отечественных роботов. Стандартная 6-осевая конструкция с точностью повторного позиционирования до ±0,02 мм и грузоподъемностью 20 кг, обеспечивая стабильность и повторяемость. при сложных траекториях. В примерной системе используется робот FANUC M20iA.
Контроллер робота:
Обладает высокопроизводительным управлением в реальном времени и возможностями многососевой координации, поддерживает сложное планирование траекторий и интегрированный вызов параметров процесса, и является основная гарантия достижения высокоточной сварки.
Пульт обучения:
Оснащен интуитивно понятным сенсорным интерфейсом, поддерживает редактирование сварочных программ, отладку и мониторинг в реальном времени, значительно снижая порог эксплуатации и время отладки.
Трансформатор:
Обеспечивает стабильную поддержку питания системы, гарантируя долгосрочную надежную работу и снижение колебаний качества, вызванных изменениями напряженияПример системы использует Интегрированный трансформатор напряжения Xishun.
Лазерная сварочная система
|
Основные компоненты лазерной сварочной системы |
Функция |
Рекомендуемые продукты или бренды |
|
Лазерная сварочная головка |
Фокусирует лазерный луч для достижения плавления и соединения материала, поддерживает различные фокусные расстояния и регулировку пятна, напрямую влияя на точность и качество сварки |
Raytools, Precitec, WSX |
|
Роботизированная сварочная система |
Контроллер, специально разработанный для роботизированной и многоосевой платформы лазерной сварки, интегрирующий несколько функций, таких как управление лазером, управление колеблющейся головкой, управление подачей проволоки и управление поддувом газа |
Raytools, Aosendike, WSX |
|
Лазерный источник |
Обеспечивает стабильный высокомощный лазерный выход, поддерживает регулировку мощности в реальном времени, а его стабильность является ключом к равномерным и последовательным сварным швам |
|
|
Охладитель |
Обеспечивает охлаждение лазера и сварочной головки при постоянной температуре, гарантируя длительную непрерывную работу, предотвращая ослабление мощности и повреждение оборудования из-за перегрева |
Чиллер 3000W (Hanli, Тонгфэй, Teyu)
|
Вспомогательные системы
Система визуального мониторинга:
CCD-камера в реальном времени контролирует формирование шва, поддерживает обнаружение дефектов и обратную связь по процессу, обеспечивая качество процесса для достижения высококачественной сварки.
Прецизионный серводвигатель подачи проволоки с бесступенчатым регулированием скорости, поддерживает различные диаметры и материалы проволоки, взаимодействует с библиотекой сварочных процессов для управления расплавленной проволокой, обеспечивая стабильность подачи и эффективность наплавки для разных материалов.
Система газовой защиты:
Многоканальный блок управления газом обеспечивает защиту инертным газом, предотвращая окисление и улучшая качество сварки. Это необходимое условие для получения чистых, бездефектных сварных швов (Рекомендуется использовать Система управления газом NNT).
Опционально: Отслеживание шва сварки, мониторинг расплавленной ванны (дополнительные функции доступны за дополнительную плату)
Пошаговое объяснение интеграции и отладки системы сварки своими руками
Настройка механической системы
Безопасно снимите оригинальную режущую головку, установите лазерную сварочную головку и убедитесь в правильности интерфейса волокна. Закрепите сварочную головку на захвате робота и выровняйте рабочий стол. Одновременно установите подающую проволоку и визуальную CCD-систему для обеспечения координации оборудования. Точная механическая интеграция — основа для достижения высококачественной сварки.
Трубопровод и подключение кабелей
Завершите раскладку и проверку герметичности контура охлаждающей воды, настройте параметры чиллера. Стабильное охлаждение — это преимущество, обеспечивающее долгосрочную надежную работу лазера. Для газового контура подключите модуль защитного газа, выполните регулировку давления и проверку на утечки. Надежная газовая защита — важное условие для высококачественных сварных швов. Электрическая система требует правильной прокладки проводки, заземления и подключения питания основного оборудования. Отличные электрические соединения обеспечивают преимущество для стабильности системы.
Установите коммуникационные соединения между роботом и сварочной системой, системой подачи проволоки, настройте интерфейсы ввода/вывода и аналоговых сигналов, задайте протоколы и параметры связи, а также выполните тестирование точек сигналов и проверку синхронизации. Стабильная и эффективная связь — это звено, которое использует преимущества совместное управление роботом.
Включение системы и отладка процесса
Выполните проверку безопасности перед последовательным включением питания, затем проведите инициализацию системы и функциональное тестирование. Проверьте защитные механизмы, такие как аварийная остановка и безопасное расстояние. Выполните отладку сварочного процесса, включая настройку параметров, таких как мощность лазера, скорость сварки, скорость подачи проволоки и расход газа. Оцените качество с помощью пробной сварки и оптимизируйте и сохраните параметры с использованием библиотеки процессов. Этот процесс полностью демонстрирует, как система преобразует технические преимущества в преимущества plug-and-play производства через цифровое управление процессом, обеспечивая переключение одним кликом для различных материалов.
Применения роботизированной сварки
Автомобильное производство: сварка кузова, сборка аккумуляторных блоков, конструктивные элементы шасси. Высокая точность, высокая скорость цикла и стабильность роботизированной сварки полностью соответствуют строгим требованиям автомобильной промышленности по эффективности и качеству.
Аэрокосмическая отрасль: компоненты двигателей, топливные системы, соединения конструктивных элементов. Преимущества низкого теплового воздействия, минимальной деформации и контролируемого процесса делают ее подходящей для аэрокосмической сферы с крайне высокими требованиями к безопасности и надежности.
Электроника и электротехника: герметизация корпусов, соединительные выводы аккумуляторов, сварка модулей отвода тепла. Высокая точность и минимальная зона термического воздействия лазерной сварки позволяют обрабатывать точные электронные компоненты без повреждений.
Медицинские устройства: хирургические инструменты, сборка имплантатов, упаковка высокоточных датчиков. Этот метод обеспечивает чистые, прочные и биосовместимые сварные соединения, соответствующие особым требованиям медицинской отрасли.
Заключение
Система DIY для роботизированной сварки обеспечивает высокоточное, высокогибкое и высокоэффективное решение для обработки металлов в малом и среднем творческом производстве и профессиональном производстве. Благодаря глубокой интеграции управления роботом, библиотеки сварочных процессов и системы подачи проволоки, система значительно снижает зависимость от навыков оператора и существенно повышает производственную эффективность и стабильность процесса. Ее высокая совместимость с материалами и повторяемое цифровое управление процессом делают ее идеальным выбором для мелкосерийного, многовариантного гибкого производства. В будущем, с внедрением технологий машинного зрения и искусственного интеллекта, система будет эволюционировать в сторону адаптивной интеллектуальной сварки, открывая более широкие промышленные применения и возможности для инноваций.
Часто задаваемые вопросы
В1: Почему выбирать роботизированную лазерную сварку вместо тТрадиционная аргонодуговая сварка или двойная защитная дуговая сварка?
О: Традиционные методы сварки имеют ограничения по материалам (например, хорошо подходят для сварки железа, но менее эффективны для алюминия, меди, нержавеющей стали, оцинкованной стали и т. д.), тогда как роботизированная лазерная сварка обеспечивает высококачественное соединение различных материалов. Лазерные швы эстетичны, прочны и имеют низкую деформацию. В сочетании с точным управлением траекторией робота она может выполнять сложные швы, которые трудно выполнить традиционной ручной сваркой.
В2: С какими материалами совместима система роботизированной лазерной сварки?
О: Система имеет несколько встроенных библиотек сварочных процессов и совместима с алюминиевыми сплавами, медью, нержавеющей сталью, оцинкованной сталью, обычной углеродистой сталью и другими материалами. Пользователям достаточно одним кликом вызвать соответствующую библиотеку процессов для переключения, без необходимости повторной проверки параметров.
В3: Какие преимущества по эффективности имеет роботизированная лазерная сварка по сравнению с традиционной ручной сваркой?
О: Роботизированная лазерная сварка обеспечивает высокую скорость сварки, высокую однородность швов и может работать непрерывно длительное время. По сравнению с ручной сваркой система значительно сокращает производственные циклы, снижает процент переделок и повышает общую эффективность на 30%–50%.
В4: Может ли использование роботизированной лазерной сварки снизить затраты?
О: Хотя первоначальные инвестиции в оборудование выше, стабильное качество швов снижает переделки и отходы расходных материалов. Кроме того, роботы могут обеспечить бесперебойное ночное производство, значительно снижая общие затраты на труд. Комплексные расчёты показывают, что долгосрочное использование может снизить общие производственные затраты.
В5: Как обеспечивается стабильность качества сварки?
О: Система интегрирует визуальный мониторинг и точное управление подачей проволоки, что позволяет в реальном времени контролировать процесс сварки для обеспечения стабильного расплавленного бассейна и равномерных швов. Между тем, параметры в библиотеке процессов предварительно проверены, что исключает ошибки оператора и гарантирует стабильность и однородность каждого шва.
В6: Подходит ли роботизированная лазерная сварка для небольших производственных команд или энтузиастов DIY?
О: Да. Система DIY роботизированной сварки благодаря модульному дизайну имеет относительно простую установку и отладку, а однокликовый вызов библиотеки процессов снижает барьер для сварки. Даже небольшие команды могут быстро создать собственную автоматизированную сварочную платформу.
В7: Каково будущее направление развития роботизированной сварки?
О: В будущем система будет интегрировать искусственный интеллект и большие данные для достижения самообучения и самооптимизации библиотеки процессов, эволюционируя в «адаптивную сварку». Между тем, она также покажет больший потенциал в зеленом производстве, гибком производстве и межотраслевых применениях (таких как новая энергетика, медицина и производство электроники).
