книги из ГПНТБ / Чвертко А.И. Установки и станки для электродуговой сварки и наплавки

В качестве исполнительных приводов в описываемой системе применяют электрические шаговые двигатели (ЭШД) типа ШД-4, работающие в сочетании с гидроусилителями крутящих моментов типа МГ 18-14M.

ЭШД типа ШД-4 имеет единичный угол поворота, рав­ ный 1,5°, при наибольшей частоте трогания с места 800 гц.

Момент на валу, развиваемый двигателем ШД-4, равен

Применение шагового привода с малым единичным углом поворота фо в станках и установках с большой ценой импуль­ са программы (более 0,25 мм/имп) при кинематике, обеспе­ чивающей отработку одного импульса программы на один угол фо поворота ротора шагового привода, встречает боль­ шие трудности, так как при этом приведенный момент сил сопротивления и приведенный момент инерции на роторе ЭШД или гидроусилителя оказываются чрезмерно боль­ шими.

Для применения ЭШД типа ШД-4 с малым единичным углом поворота и высокими динамическими характеристика­ ми в системах отработки с большой ценой импульса про­ граммы, а также для привода легких кареток и корректоров непосредственно от ЭШД при малой частоте импульсов программы был предложен пакетный способ отработки им­ пульсов программы, который заключается в том, что счи­ тывание очередного импульса программы вызывает посылку в блок управления ЭШД пакета импульсов, состоящего из определенного числа импульсов, следующих с постоянной частотой, лежащей в пределах фактической приемистости ЭІІІД.

Число импульсов в пакете зависит от кинематики привода, в|личины единичного угла поворота ротора ЭШД и требу­ емой величины шага.

Отсчет числа импульсов в пакете производится счет­ ным устройством, собранным на полупроводниковых эле­ ментах.

Каждый импульс в пакете имеет определенную форму, амплитуду и длительность в соответствии с техническими данными блока управления ЭШД. При таком способе отра­ ботки имеет место соотношение

- / IПГ 'пр + - (2S)

182

где / — мгновенная частота на стыке пакетов; /п — часто­ та импульсов, заполняющих пакет; /пр — частота импульсов программы; пп — число импульсов в пакете.

ми перемещения; ЭШД могут работать в наиболее благоприятных диапазонах частот.

Известно, что некоторые типы ЭШД работают ненадеж­ но (со сбоем) в некоторых диапазонах частот: f1 •< /Сб <С /2, где /сб — частота сбоя.

Если принять /п >■ /2, а /тах < /1( то при изменении час­ тоты импульсов программы от нуля до величины, опреде­ ленной из формулы (29) с учетом указанных ограничений, ЭШД не будет работать в зоне частот, при которых наблю­ даются сбои.

183

На рис. 113 показан пулы программного управления с системой ввода программы и системой отработки.

На верхней панели пульта размещен блок ввода програм­ мы (лентопротяжный механизм и фотоэлектрическое счи­ тывающее устройство).

а

Рис. 114. Опытный станок У61 с программным управле­ нием для электродуговых сварочных и наплавочных работ:

а — внеш ний вид;

На передней стороне размещена панель управления и лицевые панели блоков. Пульт выполнен в виде блочного набора из унифицированных функциональных блоков, оди­ наковых для всех координат, Каждая координата имеет

184

свой блок питания. В нижней части пульта встроен узел воздушного охлаждения блоков.

Импульсная отработка программы перемещений при от­ сутствии забросов в гидроусилителе не оказывает заметного

установках для других видов сварки: электронно-лучевой и лазерной (излучением оптического квантового генератора)- Опытный станок У61 предназначен для сварки швов слож­ ной конфигурации и наплавки рабочих кромок и поверхностей штампового инструмента. Станок У61 (рис. 114) состоит из станины, двухкоординатного стола с шаговыми привода­ ми продольного и поперечного перемещения; стойки, по вертикальным направляющим которой перемещается карет­ ка, несущая хобот с приводами наклона оси электрода и

сварочной головки.

Система программного управления обеспечивает отно­ сительное перемещение изделия, устанавливаемого на столе,

вертикальных плоскостях (координаты ср и Ѳ) на угол ±30° от вертикали. Кроме этого, в любой точке траектории могут быть поданы команды на включение или отключение сва­ рочного тока, подачи флюса или защитного газа и остановку станка в заданных точках и в конце цикла.

В качестве приводов продольного, поперечного и вер­ тикального перемещений в станке У61 применены шаговые двигатели ШД-4, работающие совместно с гидроусилителя­ ми крутящих моментов типа М П 8-14M в режиме отработки пакетов импульсов. Цена импульса программы S0 опреде­ ляется числом импульсов в пакете «щах в зависимости от заданной точности воспроизведения. Величина S 0 устанав­ ливается переключением в схеме отработки программы и равна 0,25; 0,5 или 1,0 мм при числе импульсов в пакете соответственно 10, 20 и 40.

Каждый из двух приводов наклона мундштука выполнен как шаговый привод с электродвигателем непрерывного действия и электроконтактным импульсным датчиком пе­ ремещений. Цена импульса программы наклона мундштука равна 10°.

186

Наклон мундштука производится относительно двух взаимно перпендикулярных горизонтальных осей, прохо­ дящих через воспроизводящую точку (точку сварки или на­ плавки), вследствие чего координаты X, Y, Z не зависят от координат ф и Ѳ, а последние не зависят одна от другой.

Кинематическая цепь каждого из приводов по коорди­ натам X и Y состоит из ходового винта, соединенного непо­ средственно с выходным валом гидроусилителя и гайки с пру­ жинным выбором осевого зазора, которая крепится к пере­ мещаемой каретке.

Каретки перемещаются по направляющим, выполнен­ ным в виде прямоугольных брусьев, на роликах — катках.

мощью двух радиально-упорных подшипников. Осевой зазор в подшипниках регулируется пружиной.

На станке У61 можно выполнять сварку и наплавку как под флюсом, так и в среде углекислого газа. Наибольшие

Номинальный сварочный ток при ПВ = 100% — 400 а. Станок У61 использовали в ИЭС для исследовательских работ по автоматизации электродуговых сварочных и на­ плавочных операций методами и средствами программного управления и для отработки технологии и техники сварки

и наплавки с программным управлением.

Пример сварочных и наплавочных операций, выполнен­ ных на станке У61, приведен на рис. 115. Все эти операции выполнены последовательно по общей программе с автома­ тическим переходом от одной операции к другой. Оператор, работающий на станке, устанавливает перфоленту в ленто­ протяжный механизм, настраивает сварочную аппаратуру

187

и источник сварочного тока на необходимый режим сварки или наплавки, совмещает первое изделие (из партии одина­ ковых) с программой, включает станок на отработку про­ граммы (нажатием кнопки «Пуск»), а после окончания опе­ рации снимает изделие со стола станка и устанавливает следующее. Для исключения операции совмещения каждо-

Рис. 116. Схема установки с программным управлением фирмы Sciaky для аргонодуговой сварки:

го изделия данной партии с программой рекомендуется применять упоры или ориентирующие приспособления.

Впоследнее десятилетие интенсифицировались работы

вобласти систем ЦПУ для электродуговой сварки и за ру­

бежом.

фирма Sciaky разработала и изготовила уста­ новку (рис. 116) с системой ЦПУ для аргонодуговой сварки неплавящимся электродом е присадочной проволокой [44].

188

На установке можно выполнять сварку сложных швов на цилиндрах, линейчатых конусах, параболических по­ верхностях, сложных коробчатых изделиях и др.

Установка состоит из подвижной колонны, перемещае­ мой по станине на каретке (координата Y), выдвижной штанги (координата X), вертикального суппорта (коорди­ ната Z), манипулятора, позволяющего вращать изделие вокруг его оси (координата А) и наклонять ось вращения

Таблица б

Основные характеристики приводов сварочной установки фирмы Sciaky с системой ЦПУ

характеристики приводов этой сварочной установки, приве­ дены в табл. 5. Вес изделия — до 130 кг.

Программа вводится на восьмидорожечной перфоленте шириной 25,4 мм. Кроме перемещений по пяти координа­ там, выполняемым с помощью замкнутых систем отработки, программируются также параметры режима сварки: напря­ жение сварочной дуги, величина сварочного тока, скорость подачи присадочной проволоки, а также последовательность выполнения сварочных операций — предварительная по­ дача защитного газа, отключение подачи газа, включение и отключение подачи присадочной проволоки. Наименьшие программируемые приращения параметров режима сварки: по напряжению дуги — 0,03 в, по скорости подачи присадоч­ ной проволоки — 0,15 м/ч, по току сварки — 0,4 а.

Все перемещения и управление параметрами режима сварки могут осуществляться и вручную.

Источник сварочного тока рассчитан на токи до 400 а. Сварочный ток регулируется магнитным усилителем. Дуга

189

возбуждается с помощью осциллятора, после чего ток по заданному закону выводится на рабочий режим. В конце сварки заварка кратера также производится по заданному закону с регулируемым временем цикла.

Швы сложной формы, выполняемые на установке, имеют высокое качество [44].

Фирма Mitsubishi разработала сварочный станок (рис. 117) с системой ЦПУ. Станок состоит из станины, ко­ лонны, перемещаемой по станине (координата X), вертикаль-

Рис. 117. Станок с программным управлением фирмы Mitsubishi (Япония) для электродуговой сварки.

ного суппорта (координата Z), несущего консоль, каретки, перемещаемой на консоли (координата У), шпинделя (ко­ ордината а), несущего радиальный суппорт, с перемещаемой по нему (координата R) сварочной головкой.

Наибольшие перемещения по координатам: X — 1000 мм; У — 850 мм; Z = 800 мм; R = 350 мм; а — неограниченное.

999 мм!мин по координатам X и У и 100—999 град!мин по координате а.

Отработка перемещения производится с помощью дви­ гателей постоянного тока. Системы отработки по каждой

190