一種摩擦焊浮動(dòng)原點(diǎn)系統(tǒng)及其軸向焊、徑向焊控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及摩擦焊設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種摩擦焊浮動(dòng)原點(diǎn)系統(tǒng)及其軸向焊、徑向焊控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]摩擦焊機(jī)是一種利用摩擦加熱原理將兩個(gè)金屬待焊件的端面焊接在一起的設(shè)備，摩擦焊通常有兩種焊接方式，一種是通過旋轉(zhuǎn)夾具加持一個(gè)待焊件轉(zhuǎn)動(dòng)，主油缸推動(dòng)移動(dòng)夾具夾持的另一個(gè)待焊件靠近轉(zhuǎn)動(dòng)的待焊件，兩個(gè)待焊件接觸后，通過兩個(gè)待焊件的相互摩擦加熱，并加壓，是兩個(gè)待焊件在摩擦端面產(chǎn)生塑性變形、表面激活和再結(jié)晶而形成焊接接頭，從而實(shí)現(xiàn)兩個(gè)待焊件的連接，此種焊接方式稱為軸向焊接;另一種是通過旋轉(zhuǎn)夾具夾持徑向環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)，徑向環(huán)在夾具徑向壓力的作用下收縮變形，當(dāng)徑向環(huán)內(nèi)徑收縮到一定尺寸后，徑向環(huán)內(nèi)表面與待焊件表面之間接觸摩擦，產(chǎn)生大量的熱使界面及附近區(qū)域溫度升高并達(dá)到熱塑性狀態(tài)，在焊接過程進(jìn)行到一定程度時(shí)，對(duì)徑向環(huán)施加較大的瞬間頂鍛力，在頂鍛力的作用下界面氧化膜破碎，一部分高溫金屬發(fā)生塑性變形及流動(dòng)，形成飛邊排出焊接界面，剩余的高溫金屬通過元素?cái)U(kuò)散過程及再結(jié)晶冶金反應(yīng)而形成接頭。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，摩擦焊機(jī)移動(dòng)滑臺(tái)的行程較長(zhǎng)，其從初始位置行進(jìn)到工件接觸位置所需要的時(shí)間較長(zhǎng)，導(dǎo)致摩擦焊機(jī)反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，焊接預(yù)備工作耗時(shí)較長(zhǎng)，影響生產(chǎn)效率。
[0004]因此，如何提供一種摩擦焊系統(tǒng)，使其能夠縮短移動(dòng)滑臺(tái)在工作過程中的行程，降低焊接預(yù)備工作所需時(shí)間，提高摩擦焊機(jī)反應(yīng)速度，進(jìn)而提高生產(chǎn)效率，成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的重要技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種摩擦焊浮動(dòng)原點(diǎn)系統(tǒng)及其軸向焊、徑向焊控制方法，以達(dá)到使其能夠縮短移動(dòng)滑臺(tái)在工作過程中的行程，降低焊接預(yù)備工作所需時(shí)間，提高摩擦焊機(jī)反應(yīng)速度，進(jìn)而提高生產(chǎn)效率的目的。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
[0007]一種摩擦焊浮動(dòng)原點(diǎn)系統(tǒng)，包括機(jī)械系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及信號(hào)采集系統(tǒng)，所述信號(hào)采集系統(tǒng)包括軸向光柵尺，所述軸向光柵尺用于采集所述機(jī)械系統(tǒng)中移動(dòng)滑臺(tái)的位移信號(hào)并與所述控制系統(tǒng)配合控制所述移動(dòng)滑臺(tái)的工作狀態(tài)。
[0008]優(yōu)選的，所述軸向光柵尺本體設(shè)置于所述移動(dòng)滑臺(tái)上，用于讀取所述軸向光柵尺本體讀數(shù)并輸送至所述控制系統(tǒng)的軸向光柵尺讀數(shù)頭設(shè)置于所述機(jī)械系統(tǒng)的機(jī)身上。
[0009]優(yōu)選的，所述信號(hào)采集系統(tǒng)還包括徑向光柵尺，所述徑向光柵尺用于采集所述液壓系統(tǒng)中移動(dòng)夾具油缸活塞桿或者旋轉(zhuǎn)夾具油缸活塞桿的位移信號(hào)并與所述控制系統(tǒng)配合控制所述移動(dòng)夾具油缸或者旋轉(zhuǎn)夾具油缸的工作狀態(tài)。
[0010]優(yōu)選的，所述徑向光柵尺本體設(shè)置于所述移動(dòng)夾具油缸活塞桿上，用于讀取所述徑向光柵尺本體讀數(shù)并輸送至所述控制系統(tǒng)的徑向光柵尺讀數(shù)頭設(shè)置于所述移動(dòng)滑臺(tái)上。
[0011]優(yōu)選的，所述液壓系統(tǒng)包括油箱、與油箱相連的第一液壓栗以及第二液壓栗;所述第一液壓栗輸出端通過第一三位四通換向閥連接有液壓馬達(dá)，第一二位三通換向閥與所述第一三位四通換向閥并聯(lián);所述第一液壓栗輸出端還連接有用于驅(qū)動(dòng)所述移動(dòng)滑臺(tái)移動(dòng)的主油缸，所述第一液壓栗輸出端與所述主油缸之間依次串聯(lián)有第一二位四通換向閥，第二二位四通換向閥以及第二三位四通換向閥，所述第一二位四通換向閥與所述第二二位四通換向閥之間串聯(lián)有第一換向閥;所述第二液壓栗輸出端通過依次串聯(lián)的第一二位四通換向閥、第二換向閥、第三二位四通換向閥以及第三三位四通換向閥與所述移動(dòng)夾具油缸相連，所述第一二位四通換向閥與所述移動(dòng)夾具油缸之間還串聯(lián)有第四二位四通換向閥，所述第四二位四通換向閥與所述第三二位四通換向閥以及所述第三三位四通換向閥并聯(lián);所述第二液壓栗輸出端還分別通過第四三位四通換向閥、第五三位四通換向閥與旋轉(zhuǎn)夾具油缸連接;所述移動(dòng)夾具油缸以及所述旋轉(zhuǎn)夾具油缸的進(jìn)出油管路上均設(shè)置有壓力繼電器。
[0012]一種摩擦焊浮動(dòng)原點(diǎn)系統(tǒng)的軸向焊控制方法，包括步驟:
[0013]1)控制系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)與軸向光柵尺配合使移動(dòng)滑臺(tái)處于初始位置和頂鍛位置之間的浮動(dòng)原點(diǎn)位置；
[0014]2)控制系統(tǒng)控制旋轉(zhuǎn)夾具油缸動(dòng)作，旋轉(zhuǎn)夾具預(yù)夾緊，控制系統(tǒng)控制移動(dòng)夾具油缸動(dòng)作，移動(dòng)夾具預(yù)夾緊，檢測(cè)到夾緊壓力達(dá)到設(shè)置值的80%時(shí)表示移動(dòng)夾具已經(jīng)夾緊，移動(dòng)夾具停止動(dòng)作；
[0015]3)移動(dòng)滑臺(tái)快進(jìn)，在經(jīng)過軸向光柵尺預(yù)先設(shè)置的快進(jìn)工進(jìn)轉(zhuǎn)換點(diǎn)時(shí)，控制系統(tǒng)控制移動(dòng)滑臺(tái)由快進(jìn)轉(zhuǎn)為工進(jìn)，檢測(cè)到主油缸壓力達(dá)到設(shè)定壓力的80%時(shí)表示待焊接工件已經(jīng)接觸，此點(diǎn)記為焊接燒損量的起始點(diǎn)；
[0016]4)控制系統(tǒng)接收到待焊接工件接觸信號(hào)，控制移動(dòng)滑臺(tái)后退1mm?2mm;
[0017]5)接通液壓馬達(dá)油路，主軸旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)夾具以及移動(dòng)夾具夾緊，待主軸轉(zhuǎn)速達(dá)到最高值后，切斷液壓馬達(dá)動(dòng)力；
[0018]6)待主軸轉(zhuǎn)速降低至預(yù)制的初始摩擦轉(zhuǎn)速后，移動(dòng)滑臺(tái)前進(jìn)對(duì)待焊接工件進(jìn)行軸向加壓;待主軸轉(zhuǎn)速降低至預(yù)制的頂鍛轉(zhuǎn)速后，進(jìn)行頂鍛，直至主軸轉(zhuǎn)速降低至零；
[0019]7)保壓一段時(shí)間后，旋轉(zhuǎn)夾具及移動(dòng)夾具松開，移動(dòng)滑臺(tái)快退到指定位置轉(zhuǎn)慢退，至浮動(dòng)遠(yuǎn)點(diǎn)位置，軸向光柵尺向控制系統(tǒng)發(fā)信號(hào)，軸向焊接完成。
[0020]一種摩擦焊浮動(dòng)原點(diǎn)系統(tǒng)的徑向焊控制方法，包括步驟:
[0021]1)控制系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)與軸向光柵尺配合使移動(dòng)滑臺(tái)處于初始位置和頂鍛位置之間的浮動(dòng)原點(diǎn)位置，控制系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)與徑向光柵尺配合時(shí)移動(dòng)夾具處于初始位置和夾緊位置之間的浮動(dòng)原點(diǎn)位置；
[0022]2)控制系統(tǒng)控制旋轉(zhuǎn)夾具油缸動(dòng)作，旋轉(zhuǎn)夾具夾緊，檢測(cè)到夾緊壓力達(dá)到設(shè)置值的80%時(shí)表示旋轉(zhuǎn)夾具已夾緊，旋轉(zhuǎn)夾具停止動(dòng)作;控制系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)與徑向光柵尺配合實(shí)現(xiàn)移動(dòng)夾具預(yù)夾緊；
[0023]3)移動(dòng)滑臺(tái)快進(jìn)，在經(jīng)過軸向光柵尺預(yù)先設(shè)置的快進(jìn)工進(jìn)轉(zhuǎn)換點(diǎn)時(shí)，控制系統(tǒng)控制移動(dòng)滑臺(tái)由快進(jìn)轉(zhuǎn)為工進(jìn)，檢測(cè)到主油缸壓力達(dá)到設(shè)定壓力的80%時(shí)表示待焊接工件已經(jīng)接觸，移動(dòng)滑臺(tái)停止前進(jìn)；
[0024]4)接通液壓馬達(dá)油路，主軸旋轉(zhuǎn)，直至主軸轉(zhuǎn)速達(dá)到最高值，切斷液壓馬達(dá)動(dòng)力；
[0025]5)油路切換，第一液壓栗與移動(dòng)夾具油缸連通，第二液壓栗與旋轉(zhuǎn)夾具油缸及主油缸連通，待主軸轉(zhuǎn)速降至預(yù)制的摩擦轉(zhuǎn)速后，徑向壓力工裝對(duì)環(huán)狀焊件加壓，檢測(cè)到移動(dòng)夾具油缸壓力達(dá)到設(shè)定壓力的80%時(shí)表示待焊接工件已經(jīng)接觸，此點(diǎn)設(shè)為徑向燒損量的起始點(diǎn);待主軸轉(zhuǎn)速降低至預(yù)制的頂鍛轉(zhuǎn)速后，進(jìn)行頂鍛，直至主軸轉(zhuǎn)速降低至零；
[0026]6)保壓一段時(shí)間后，旋轉(zhuǎn)夾具及移動(dòng)夾具松開，移動(dòng)滑臺(tái)快退到指定位置轉(zhuǎn)慢退，至浮動(dòng)遠(yuǎn)點(diǎn)位置，軸向光柵尺向控制系統(tǒng)發(fā)信號(hào)，徑向焊接完成。
[0027]從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明提供的摩擦焊浮動(dòng)原點(diǎn)系統(tǒng)，包括機(jī)械系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及信號(hào)采集系統(tǒng)，其中，信號(hào)采集系統(tǒng)包括軸向光柵尺，軸向光柵尺用于采集機(jī)械系統(tǒng)中移動(dòng)滑臺(tái)的位移信號(hào)并與控制系統(tǒng)配合控制移動(dòng)滑臺(tái)的工作狀態(tài)；
[0028]本發(fā)明還提供了應(yīng)用于上述摩擦焊浮動(dòng)原點(diǎn)系統(tǒng)的軸向焊控制方法及徑向焊控制方法，其中軸向焊控制方法包括步驟:1)控制系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)與軸向光柵尺配合使移動(dòng)滑臺(tái)處于初始位置和頂鍛位置之間的浮動(dòng)原點(diǎn)位置;2)控制系統(tǒng)控制旋轉(zhuǎn)夾具油缸動(dòng)作，旋轉(zhuǎn)夾具預(yù)夾緊，控制系統(tǒng)控制移動(dòng)夾具油缸動(dòng)作，移動(dòng)夾具預(yù)夾緊，檢測(cè)到夾緊壓力達(dá)到設(shè)置值的