本發(fā)明屬于工業(yè)自動化領(lǐng)域,具體涉及一種基于激光切割和焊接的套接空心銅管制備方法及裝置。
背景技術(shù):
隨著空調(diào)與制冷行業(yè)的技術(shù)發(fā)展以及環(huán)保法規(guī)的進(jìn)一步嚴(yán)格控制,提高換熱單元本身的換熱系數(shù),是提高熱交換器的整體換熱性能、彌補(bǔ)替代制冷劑自身原因所導(dǎo)致的制冷性能的降低的必要手段。基于現(xiàn)有制冷劑存在制冷性能下降的問題及仍未研發(fā)出有效的替代工質(zhì),相關(guān)企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)將研究對象轉(zhuǎn)為空調(diào)與制冷的基本部件-熱交換器元件,即空心銅管,通過提高空心銅管的換熱性能,可有效解決上述問題。
空調(diào)制冷的銅管多為薄壁小直徑空心銅芯,如圖1所示,為給制冷劑流動提供緩沖區(qū),提升制冷效果,一般設(shè)計(jì)一段管徑略大的空心銅管區(qū)域,制造方式是在空心銅管1201兩側(cè)分別套接空心銅芯1202,空心銅芯1202與空心銅管1201間隙配合,為防止制冷劑流經(jīng)空心銅管發(fā)生泄漏,則將空心銅芯1202與空心銅管1201進(jìn)行套接環(huán)焊處理,這樣既保證了空心銅管1201的密封性,又方便制冷劑循環(huán)。
目前常見的焊接手段有氬弧焊、高頻感應(yīng)焊以及釬焊。氬弧焊是一種主要依靠電弧加熱熔化母材發(fā)生冶金反應(yīng)的焊接方式,焊縫難以做得細(xì)小,焊接熱影響區(qū)較大,使得其一般用于大尺寸、壁厚大于1mm的套接空心銅管焊接,而不適合焊接細(xì)小、薄壁的套接空心銅管;高頻感應(yīng)焊是焊接套接空心銅管的主要方法,但由于不同管徑銅管套接時的間隙配合性質(zhì),在其焊接過程中兩者的集膚效應(yīng)與臨近效應(yīng)不同步,使得局部熔化的母材容易通過縫隙流進(jìn)銅管內(nèi)部形成焊堵,表面污物清理不干凈還容易造成焊縫氣孔,服役過程中易發(fā)生泄漏和開裂問題,同時焊接的工藝參數(shù)很難調(diào)定,大大限制生產(chǎn)效率與質(zhì)量;對于釬焊,則存在焊接接頭力學(xué)性能較差,難以保證密封性的不足,直接影響了焊接質(zhì)量的重復(fù)性,服役過程中易發(fā)生裂紋、泄漏等問題。
激光焊接是近年來發(fā)展迅速的一種高質(zhì)量焊接工藝技術(shù),其光斑細(xì)小,使得焊縫極窄、焊接熱影響區(qū)極小,成為很多高精密、高質(zhì)量焊接的首選工藝。但對于套接管的搭接焊而言,由于其焊接結(jié)構(gòu)本身要求足夠的焊合面積以保證套接接頭整體強(qiáng)度力學(xué)性能,單道激光焊接無法滿足要求,需要多道堆焊,這使得工藝繁瑣、成本升高,限制了激光焊接在此領(lǐng)域的應(yīng)用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供了一種基于激光切割和焊接的套接空心銅管制備方法;同時本發(fā)明還提供了一種基于激光切割和焊接的套接空心銅管制備裝置。
本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種基于激光切割和焊接的套接空心銅管制備方法,包括如下步驟:
(1)裝夾空心銅管;
(2)將空心銅芯的一端插入空心銅管內(nèi),兩者間隙配合;
(3)在空心銅芯與空心銅管套接段的上方設(shè)置釬料輸送裝置;
(4)在激光器的輸出端連接電子光閘分束器,用于將激光器輸出的一束激光分時輸出到兩路,一路用于切斷較長的空心銅芯,另一路用于激光焊接;
(5)輸出焊接激光束,聚焦于空心銅芯與空心銅管套接段的管側(cè)端位置,進(jìn)行固定點(diǎn)焊,用于初步固定空心銅芯與空心銅管的相對位置;
(6)輸出切割激光束,根據(jù)工件的長度要求,采用激光切斷空心銅芯,并在銅芯支撐件上保持平衡;
(7)輸出焊接激光束,通過伺服電機(jī)驅(qū)動空心銅芯與空心銅管一起勻速旋轉(zhuǎn),使得聚焦激光束沿著空心銅芯與空心銅管套接段的管側(cè)端位置掃描一圈,使空心銅管與空心銅芯實(shí)現(xiàn)熔融焊合且熔深不超過空心銅芯內(nèi)壁面,從而獲得空心銅芯與空心銅管套接段的管側(cè)端激光環(huán)焊縫;
(8)套接段繼續(xù)勻速旋轉(zhuǎn),控制熔融釬料從導(dǎo)流管傾斜滴入套接段的芯側(cè)端,并流入空心銅芯與空心銅管之間的間隙;輸出焊接激光束,使聚焦激光束以離焦方式作用在套接段與熔融釬料交界處,從而實(shí)現(xiàn)激光熔釬焊;
(9)將一端焊接完成的空心銅管水平翻轉(zhuǎn)180度,使空心銅管的未焊接端與送料的空心銅芯位置相對;
(10)重復(fù)步驟(2)-(8),完成空心銅管另一端的焊接。
本發(fā)明還同時提供了一種套接空心銅管制備裝置,包括工作臺,以及安裝在工作臺上的夾緊旋轉(zhuǎn)組件、上料組件、旋轉(zhuǎn)取料組件、熔釬焊組件、銅芯支撐組件、激光焊接組件、激光器組件、矯直器組件、激光切割組件和料斗;
所述夾緊旋轉(zhuǎn)組件包括伺服電機(jī)、電機(jī)支座、法蘭、三爪氣缸和氣爪手指,伺服電機(jī)通過電機(jī)支座安裝在工作臺上,三爪氣缸通過法蘭與伺服電機(jī)配合同軸裝配,氣爪手指安裝于三爪氣缸上,兩者組成夾緊結(jié)構(gòu)用于裝夾空心銅管;
所述上料組件包括振動盤、上料支架、兩個滑槽和兩個彈性擋套,所述上料支架的底部安裝在工作臺上,所述兩個滑槽相隔一定距離的豎直安裝在上料支架上;兩個彈性擋套分別安裝在兩個滑槽的末端;振動盤的輸出端延伸至兩組滑槽的位置;空心銅管經(jīng)振動盤輸送至兩個滑槽處,經(jīng)兩個滑槽落入兩個彈性擋套之間;
所述旋轉(zhuǎn)取料組件包括X向氣缸、導(dǎo)軌板、氣缸固定座、X向滑軌、嵌入卡件、移動板、帶導(dǎo)軌氣缸、轉(zhuǎn)接件、旋轉(zhuǎn)氣缸固定板、旋轉(zhuǎn)氣缸、二爪氣缸、氣動手指和Y向氣缸;所述導(dǎo)軌板、X向氣缸、移動板、氣缸固定座、X向滑軌和嵌入卡件組成X方向移動機(jī)構(gòu),所述導(dǎo)軌板通過螺釘固定安裝在工作臺上;導(dǎo)軌板的兩側(cè)設(shè)置有凹槽,移動板裝配在所述凹槽內(nèi),與導(dǎo)軌板間隙配合,兩者組成一直線運(yùn)動副;X向氣缸通過氣缸固定座固定安裝在移動板上;X向滑軌固定安裝在移動板上;嵌入卡件安裝在X向滑軌,與X向滑軌組成一直線運(yùn)動副;X向氣缸的動作端與嵌入卡件相連,用于驅(qū)動嵌入卡件沿X向滑軌做直線運(yùn)動;
所述轉(zhuǎn)接件和Y向氣缸組成Y方向移動機(jī)構(gòu),所述Y向氣缸通過支架固定安裝在工作臺上,轉(zhuǎn)接件與Y向氣缸的動作端相連,轉(zhuǎn)接件同時與X方向移動機(jī)構(gòu)中的嵌入卡件連接;Y向氣缸可驅(qū)動轉(zhuǎn)接件和嵌入卡件,進(jìn)而帶動導(dǎo)軌板沿著導(dǎo)軌板兩側(cè)的凹槽做直線運(yùn)動;帶導(dǎo)軌氣缸安裝在嵌入卡件上,帶導(dǎo)軌氣缸的導(dǎo)軌方向沿Z軸方向;
所述旋轉(zhuǎn)氣缸固定板、旋轉(zhuǎn)氣缸、二爪氣缸、兩個氣動手指組成°旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu),旋轉(zhuǎn)氣缸固定板固定安裝在帶導(dǎo)軌氣缸上,與帶導(dǎo)軌氣缸同步運(yùn)動;旋轉(zhuǎn)氣缸安裝在旋轉(zhuǎn)氣缸固定板上,二爪氣缸安裝在旋轉(zhuǎn)氣缸的動作端,可在二爪氣缸的驅(qū)動下做°旋轉(zhuǎn)運(yùn)動;兩個氣動手指安裝在二爪氣缸上,兩者配合可實(shí)現(xiàn)夾取動作;
所述熔釬焊組件包括釬料氣缸、釬料支架、容器固定板、釬料輸送裝置、輸送安裝架和接料容器,釬料氣缸安裝在釬料支架上,所述容器固定板與釬料氣缸的活塞桿配合安裝,由釬料氣缸驅(qū)動其上下運(yùn)動;釬料輸送裝置通過輸送安裝架安裝在容器固定板上,釬料輸送裝置的上腔容器內(nèi)置釬料粉末;接料容器沿套接銅管軸向開有兩個U形通孔,以確保套接銅管順利穿過,套接段位于接料容器的中心;
所述銅芯支撐組件包括底座、支撐氣缸、U型轉(zhuǎn)接件和銅芯支撐件;所述銅芯支撐件通過U型轉(zhuǎn)接件與支撐氣缸的動作桿配合安裝,支撐氣缸固定在底座上,底座固定在工作臺上;所述銅芯支撐件上設(shè)置有兩個相對的支撐立板,所述支撐立板的頂端設(shè)置有用于支撐空心銅芯的凹槽;
所述激光焊接組件包括激光焊接頭、角度調(diào)節(jié)塊、電動模組、固定板和龍門架,所述激光焊接頭通過角度調(diào)節(jié)塊與電動模組配合安裝,進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)激光焊接頭加工焦距的調(diào)整;電動模組通過固定板安裝在龍門架上,所述龍門架兩端安裝在工作臺上;
所述激光器組件包括激光器、激光器支架和分束器,激光器通過激光器支架支撐安裝在工作臺上,電子光閘分束器連接在激光器的輸出端,電子光閘分束器的兩個輸出端分別通過光纖與激光切割頭和激光焊接頭相連;
所述矯直器組件包括多個輥?zhàn)痈叨日{(diào)整搖桿和上下兩排交錯設(shè)置的多個輥?zhàn)?,所述輥?zhàn)痈叨日{(diào)整搖桿用于調(diào)節(jié)上排輥?zhàn)优c下排輥?zhàn)又g的距離;所述空心銅芯從上下兩排輥?zhàn)又g穿過,實(shí)現(xiàn)矯直與送料;
所述激光切割組件包括激光切割頭底座、激光切割頭驅(qū)動氣缸、工字型轉(zhuǎn)接件、T形連接件、激光切割頭、T形支座和激光切割頭滑軌,所述激光切割頭底座安裝在工作臺上,激光切割頭驅(qū)動氣缸安裝在激光切割頭底座上,激光切割頭通過工字型轉(zhuǎn)接件和T形連接件與激光切割頭驅(qū)動氣缸的動作端配合安裝,激光切割頭安裝在T形支座上,T形支座安裝在激光切割頭滑軌上,激光切割頭可在激光切割頭驅(qū)動氣缸的驅(qū)動下沿著激光切割頭滑軌往復(fù)運(yùn)動。
本發(fā)明具有如下有益效果:
1、本發(fā)明將激光焊接與熔釬焊兩種工藝方法復(fù)合在一起,先利用激光焊接套接段管側(cè)端獲得激光環(huán)焊縫,之后在控制套接段旋轉(zhuǎn)的同時,通過釬料輸送裝置將熔融釬料沿導(dǎo)流管以一定角度和速度接觸并浸潤套接段,然后激光以離焦方式作用在釬料與套接段接觸位置實(shí)現(xiàn)激光熔釬焊,所獲得的釬縫表面光滑無燒損。從而有效解決了傳統(tǒng)單純釬焊接頭力學(xué)性能較差,密封性不足,焊接質(zhì)量的重復(fù)性,服役過程中易發(fā)生裂紋、泄漏等問題;
2、本發(fā)明獲得的空心銅管-空心銅芯套接段焊接接頭包括一條高質(zhì)量的管側(cè)端激光環(huán)焊縫和一條光滑的激光熔釬焊焊縫,一方面高質(zhì)量激光環(huán)焊縫保證了套接段的密封性,解決了易泄漏問題,另一方面光滑的激光熔釬焊焊縫提供足夠的焊合面積,保證了足夠的套接接頭整體強(qiáng)度力學(xué)性能,解決服役過程中受力開裂問題;
3、本發(fā)明先利用激光獲得套接段環(huán)焊縫,然后激光以離焦方式作用在套接段與熔融釬料交接處,既可有效提高激光的吸收率又實(shí)現(xiàn)了接頭焊縫表面光滑無燒損,比采用單純?nèi)垅F焊或激光焊,接頭結(jié)構(gòu)質(zhì)量好、性能穩(wěn)定;
4、本發(fā)明通過電子光閘分束器,實(shí)現(xiàn)將一束激光分時輸出到兩路(某一時刻只輸出一路,由電子光閘自動控制切換輸出),一路用于切斷較長的空心銅芯,另一路用于激光焊接,合理巧妙的將激光切割和焊接結(jié)合在一起,使得激光器的利用率最大化,節(jié)省了制造成本。
5、本發(fā)明還提供了一種基于激光切割和焊接的套接空心銅管制備裝置,該裝置一方面實(shí)現(xiàn)了激光焊接與激光熔釬焊兩種工藝方法的復(fù)合加工,從而獲得上述1-4的優(yōu)異工藝效果,另一方面,該裝置包括了自動化上下料、工件翻轉(zhuǎn)等一系列結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)了空心銅管-空心銅芯的全自動化上料、下料、套接裝配、激光切斷和激光熔釬焊復(fù)合焊接加工,保證了焊接工藝質(zhì)量的重復(fù)性,大大提高了生產(chǎn)效率,降低了生產(chǎn)成本。
附圖說明
圖1為本發(fā)明所述套接空心銅管制備裝置的整體結(jié)構(gòu)圖;
圖2為本發(fā)明所述套接空心銅管制備裝置的部分結(jié)構(gòu)圖;
圖3為焊接后的工件的結(jié)構(gòu)圖;
圖4為夾緊旋轉(zhuǎn)組件的結(jié)構(gòu)圖;
圖5為上料組件的結(jié)構(gòu)圖;
圖6為旋轉(zhuǎn)取料組件的結(jié)構(gòu)圖;
圖7為熔釬焊組件的結(jié)構(gòu)圖;
圖8銅芯支撐組件的結(jié)構(gòu)圖;
圖9為激光焊接組件的結(jié)構(gòu)圖;
圖10為激光器組件的結(jié)構(gòu)圖;
圖11位激光分束原理圖;
圖12為矯直器組件的結(jié)構(gòu)圖;
圖13為激光切割組件的結(jié)構(gòu)圖。
圖中各標(biāo)號的含義如下:
工作臺1、夾緊旋轉(zhuǎn)組件2、上料組件3、旋轉(zhuǎn)取料組件4、熔釬焊組件5、銅芯支撐組件6、激光焊接組件7、激光器組件8、矯直器組件9、激光切割組件10、料斗11、工件12、空心銅管1201、空心銅芯1202、伺服電機(jī)201、電機(jī)支座202、法蘭203、三爪氣缸204、氣爪手指205、滑槽301、上料支架302、振動盤303、X向氣缸401、導(dǎo)軌板402、氣缸固定座403、X向滑軌404、嵌入卡件405、移動板406、帶導(dǎo)軌氣缸407、轉(zhuǎn)接件408、旋轉(zhuǎn)氣缸固定板409、旋轉(zhuǎn)氣缸410、二爪氣缸411、氣動手指412、Y向氣缸413、釬料氣缸501、釬料支架502、容器固定板503、釬料輸送裝置504、輸送安裝架505、接料容器506、底座601、支撐氣缸602、連接件603、銅芯支撐件604、激光焊接頭701、角度調(diào)節(jié)塊702、電動模組703、固定板704、龍門架705、激光器801、激光器支架802、分束器803、輥?zhàn)痈叨日{(diào)整搖桿901、輥?zhàn)咏M件902、激光切割頭底座1001、激光切割頭驅(qū)動氣缸1002、工字型轉(zhuǎn)接件1003、T形連接件1004、激光切割頭1005、T形支座1006、激光切割頭滑軌1007。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
本發(fā)明提供了一種套接空心銅管的激光制備方法,用于將空心銅管1201兩側(cè)與直徑略小的空心銅芯1202實(shí)現(xiàn)套接裝配并密封焊接空心銅芯1202,形成工件12。該方法具體包括如下步驟:
(1)裝夾空心銅管1201;
(2)將空心銅芯1202的一端插入空心銅管1201內(nèi),兩者間隙配合,間隙值0.01mm~0.3mm,套接長度2mm~10mm;
(3)在空心銅芯1102與空心銅管1101套接段的上方設(shè)置釬料輸送裝置,所述釬料輸送裝置用于輸送熔融釬料并使其從導(dǎo)流管流出;
(4)在激光器的輸出端連接電子光閘分束器,用于將激光器輸出的一束激光分時輸出到兩路(某一時刻只輸出一路,由電子光閘自動控制切換輸出),一路用于切斷較長的空心銅芯,另一路用于激光焊接;兩個激光束均通過光纖輸出;
(5)輸出焊接激光束,聚焦于空心銅芯1202與空心銅管1201套接段的管側(cè)端位置(靠銅管一側(cè)),進(jìn)行固定點(diǎn)焊,用于初步固定空心銅芯1202與空心銅管1201的相對位置;
(6)輸出切割激光束,根據(jù)工件的長度要求,采用激光切斷空心銅芯1202,并在銅芯支撐件1004上保持平衡;
(7)輸出焊接激光束,通過伺服電機(jī)驅(qū)動空心銅芯1202與空心銅管1201一起勻速旋轉(zhuǎn),使得聚焦激光束沿著空心銅芯1202與空心銅管1201套接段的管側(cè)端位置掃描一圈,通過設(shè)定適當(dāng)?shù)墓に噮?shù)(激光功率、離焦量、銅管旋轉(zhuǎn)速度),實(shí)現(xiàn)激光堆焊深度的控制,也就是使空心銅管1201與空心銅芯1202實(shí)現(xiàn)熔融焊合且熔深不超過空心銅芯內(nèi)壁面(非穿透型堆焊),從而獲得空心銅芯1202與空心銅管1201套接段的管側(cè)端激光環(huán)焊縫;
(8)套接段繼續(xù)勻速旋轉(zhuǎn),控制熔融釬料從導(dǎo)流管傾斜滴入套接段的芯側(cè)端(靠銅芯一側(cè)),并流入空心銅芯1202與空心銅管1201之間的間隙;輸出焊接激光束,使聚焦激光束以離焦方式作用在套接段與熔融釬料交界處,從而實(shí)現(xiàn)激光熔釬焊。
(9)將一端焊接完成的空心銅管1201水平翻轉(zhuǎn)180度,使空心銅管1201的未焊接端與送料的空心銅芯1202位置相對;
(10)重復(fù)步驟(2)-(8),完成空心銅管1201另一端的焊接。
本發(fā)明還提供了一種用于實(shí)現(xiàn)上述方法的套接空心銅管制備裝置,如圖1-12所示,該裝置具體包括工作臺1,以及安裝在工作臺1上的夾緊旋轉(zhuǎn)組件2、上料組件3、旋轉(zhuǎn)取料組件4、熔釬焊組件5、銅芯支撐組件6、激光焊接組件7、激光器組件8、矯直器組件9、激光切割組件10和料斗11。
所述夾緊旋轉(zhuǎn)組件2用于裝夾空心銅管1201,并實(shí)現(xiàn)空心銅管1201的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。所述上料組件3用于將振動盤內(nèi)定長的空心銅管1201輸送至上料工位。所述旋轉(zhuǎn)取料組件4用于將上料工位的空心銅管1201夾取至焊接工位,以及實(shí)現(xiàn)空心銅管1201的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。所述熔釬焊組件5用于輸送熔融釬料,并與激光焊接組件配合實(shí)現(xiàn)激光熔釬焊。所述銅芯支撐組件6用于支撐切斷后的空心銅芯1202,使其保持平衡。所述激光器組件8用于不同激光光束輸出,分別用于提供激光焊接和激光切割。所述矯直器組件9用于矯直空心銅芯1202,并將空心銅芯1202輸送至焊接工位。所述激光切割組件10用于在焊接結(jié)束后切斷空心銅芯1202。所述料斗11用于收集焊接后形成的工件12。
所述夾緊旋轉(zhuǎn)組件2包括伺服電機(jī)201、電機(jī)支座202、法蘭203、三爪氣缸204和氣爪手指205,伺服電機(jī)201通過電機(jī)支座202安裝在工作臺1上,三爪氣缸204通過法蘭203與伺服電機(jī)201配合同軸裝配,氣爪手指205安裝于三爪氣缸204上,兩者組成夾緊結(jié)構(gòu)用于裝夾空心銅管1201。
所述上料組件3包括振動盤303、上料支架302、兩個滑槽301和兩個彈性擋套,所述上料支架302的底部安裝在工作臺1上,所述兩個滑槽301相隔一定距離的豎直安裝在上料支架302上;兩個彈性擋套分別安裝在兩個滑槽301的末端;振動盤303的輸出端延伸至兩組滑槽301的位置;空心銅管1201經(jīng)振動盤303輸送至兩個滑槽301處,經(jīng)兩個滑槽301落入兩個彈性擋套之間(此位置為上料工位)。
所述旋轉(zhuǎn)取料組件4包括X向氣缸401、導(dǎo)軌板402、氣缸固定座403、X向滑軌404、嵌入卡件405、移動板406、帶導(dǎo)軌氣缸407、轉(zhuǎn)接件408、旋轉(zhuǎn)氣缸固定板409、旋轉(zhuǎn)氣缸410、二爪氣缸411、氣動手指412和Y向氣缸413。所述導(dǎo)軌板402、X向氣缸401、移動板406、氣缸固定座403、X向滑軌404和嵌入卡件405組成X方向移動機(jī)構(gòu),所述導(dǎo)軌板402通過螺釘固定安裝在工作臺1上;導(dǎo)軌板402的兩側(cè)設(shè)置有凹槽,移動板406裝配在所述凹槽內(nèi),與導(dǎo)軌板402間隙配合,兩者組成一直線運(yùn)動副;X向氣缸401通過氣缸固定座403固定安裝在移動板406上;X向滑軌404固定安裝在移動板406上;嵌入卡件405安裝在X向滑軌404,與X向滑軌404組成一直線運(yùn)動副;X向氣缸401的動作端與嵌入卡件405相連,用于驅(qū)動嵌入卡件405沿X向滑軌404做直線運(yùn)動。
所述轉(zhuǎn)接件408和Y向氣缸413組成Y方向移動機(jī)構(gòu),所述Y向氣缸413通過支架固定安裝在工作臺1上,轉(zhuǎn)接件408與Y向氣缸413的動作端相連,轉(zhuǎn)接件408同時與X方向移動機(jī)構(gòu)中的嵌入卡件405連接;Y向氣缸413可驅(qū)動轉(zhuǎn)接件408和嵌入卡件405,進(jìn)而帶動導(dǎo)軌板402沿著導(dǎo)軌板402兩側(cè)的凹槽做直線運(yùn)動。帶導(dǎo)軌氣缸407安裝在嵌入卡件405上,帶導(dǎo)軌氣缸407的導(dǎo)軌方向沿Z軸方向。
所述旋轉(zhuǎn)氣缸固定板409、旋轉(zhuǎn)氣缸410、二爪氣缸411、兩個氣動手指412組成180°旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu),旋轉(zhuǎn)氣缸固定板409固定安裝在帶導(dǎo)軌氣缸407上,與帶導(dǎo)軌氣缸407同步運(yùn)動;旋轉(zhuǎn)氣缸410安裝在旋轉(zhuǎn)氣缸固定板409上,二爪氣缸411安裝在旋轉(zhuǎn)氣缸410的動作端,可在二爪氣缸411的驅(qū)動下做180°旋轉(zhuǎn)運(yùn)動;兩個氣動手指412安裝在二爪氣缸411上,兩者配合可實(shí)現(xiàn)夾取動作。
所述熔釬焊組件5包括釬料氣缸501、釬料支架502、容器固定板503、釬料輸送裝置504、輸送安裝架505和接料容器506,釬料氣缸501安裝在釬料支架502上,所述容器固定板503與釬料氣缸501的活塞桿配合安裝,由釬料氣缸501驅(qū)動其上下運(yùn)動。釬料輸送裝置504通過輸送安裝架505安裝在容器固定板503上,釬料輸送裝置504的上腔容器內(nèi)置釬料粉末,夾層內(nèi)置加熱線圈與機(jī)械振動部件,可分別對釬料粉末進(jìn)行加熱和振動,底部設(shè)有流量控制閥及與水平面呈一定夾角的導(dǎo)流管,熔融釬料可從導(dǎo)流管內(nèi)流出。接料容器506沿套接銅管軸向開有兩個U形通孔,以確保套接銅管順利穿過,套接段位于接料容器506的中心。
所述銅芯支撐組件6包括底座601、支撐氣缸602、U型轉(zhuǎn)接件603和銅芯支撐件604。所述銅芯支撐件604通過U型轉(zhuǎn)接件603與支撐氣缸602的動作桿配合安裝,支撐氣缸602固定在底座601上,底座601固定在工作臺1上。所述銅芯支撐件604上設(shè)置有兩個相對的支撐立板,所述支撐立板的頂端設(shè)置有用于支撐空心銅芯1202的凹槽。
所述激光焊接組件7包括激光焊接頭701、角度調(diào)節(jié)塊702、電動模組703、固定板704和龍門架705,所述激光焊接頭701通過角度調(diào)節(jié)塊702與電動模組703配合安裝,進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)激光焊接頭701加工焦距的調(diào)整;電動模組703通過固定板704安裝在龍門架705上,所述龍門架705兩端安裝在工作臺1上。
所述激光器組件8包括激光器801、激光器支架802和分束器803,激光器801通過激光器支架802支撐安裝在工作臺1上,電子光閘分束器803連接在激光器801的輸出端,電子光閘分束器803的兩個輸出端分別通過光纖與激光切割頭1005和激光焊接頭701相連。
所述矯直器組件9包括多個輥?zhàn)痈叨日{(diào)整搖桿901和上下兩排交錯設(shè)置的多個輥?zhàn)?02,所述輥?zhàn)痈叨日{(diào)整搖桿901用于調(diào)節(jié)上排輥?zhàn)优c下排輥?zhàn)又g的距離。所述空心銅芯1202從上下兩排輥?zhàn)又g穿過,實(shí)現(xiàn)矯直與送料。
所述激光切割組件10包括激光切割頭底座1001、激光切割頭驅(qū)動氣缸1002、工字型轉(zhuǎn)接件1003、T形連接件1004、激光切割頭1005、T形支座1006和激光切割頭滑軌1007,所述激光切割頭底座1001安裝在工作臺1上,激光切割頭驅(qū)動氣缸1002安裝在激光切割頭底座1001上,激光切割頭1005通過工字型轉(zhuǎn)接件1003和T形連接件1004與激光切割頭驅(qū)動氣缸1002的動作端配合安裝,激光切割頭1005安裝在T形支座1006上,T形支座1006安裝在激光切割頭滑軌1007上,激光切割頭1005可在激光切割頭驅(qū)動氣缸1002的驅(qū)動下沿著激光切割頭滑軌1007往復(fù)運(yùn)動。
上述套接空心銅管的高頻感應(yīng)激光復(fù)合焊接裝置的工作過程為:
旋轉(zhuǎn)取料組件4中的X方向移動機(jī)構(gòu)、Y方向移動機(jī)構(gòu)、180°旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)與帶導(dǎo)軌氣缸407配合,將氣動手指412移動到兩個彈性擋套之間空心銅管1201所在的位置(上料工位),并利用氣動手指412夾取空心銅管1201,并向空心銅芯1202所在位置運(yùn)動,使將空心銅芯1202的一端插入空心銅管1201內(nèi),完成取料動作。之后,夾緊旋轉(zhuǎn)組件2的氣爪手指205夾緊空心銅管1201,氣動手指412松開;輸出激光束,聚焦于空心銅芯1202與空心銅管1201套接段的管側(cè)端位置(靠銅管一側(cè)),進(jìn)行固定點(diǎn)焊,用于初步固定空心銅芯1202與空心銅管1201的相對位置;然后,根據(jù)工件的長度要求,啟動驅(qū)動氣缸1002,利用激光切割頭1005切斷空心銅芯1202,并在支撐件604上保持平衡;再次輸出激光束,夾緊旋轉(zhuǎn)組件2驅(qū)動空心銅管1201與空心銅芯1202一起勻速旋轉(zhuǎn),使得聚焦激光束沿著空心銅芯1202與空心銅管1201套接段的管側(cè)端位置掃描一圈,從而獲得空心銅芯1202與空心銅管1201套接段的管側(cè)端激光環(huán)焊縫。
然后,套接段繼續(xù)勻速旋轉(zhuǎn),釬料輸送裝置504將熔融釬料從導(dǎo)流管傾斜滴入套接段的芯側(cè)端(靠銅芯一側(cè)),并流入空心銅芯1202與空心銅管1201之間的間隙;輸出激光束,使聚焦激光束在釬料滴入后,以離焦方式作用在套接段與熔融釬料交界處,從而實(shí)現(xiàn)激光熔釬焊。
當(dāng)空心銅管1201一側(cè)焊接完畢后,松開氣爪手指205,夾緊氣動手指412,控制旋轉(zhuǎn)氣缸410帶動空心銅管1201旋轉(zhuǎn)180°,進(jìn)行另一側(cè)的焊接,待空心銅管1201兩側(cè)均焊接完畢后,旋轉(zhuǎn)取料組件4退后,氣爪手指205松開,旋轉(zhuǎn)氣缸410旋轉(zhuǎn)至水平位置,氣動手指412松開,焊接好的工件12自動落入料斗11內(nèi)。
本發(fā)明可改變?yōu)槎喾N方式對本領(lǐng)域的技術(shù)人員是顯而易見的,這樣的改變不認(rèn)為脫離本發(fā)明的范圍。所有這樣的對所述領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見的修改,將包括在本權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。