攪拌摩擦焊接下壓量校正方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種焊接控制方法，尤其涉及一種攪拌摩擦焊接下壓量校正方法。
【背景技術(shù)】
[0002]與傳統(tǒng)的氣體保護(hù)焊相比，使用攪拌摩擦焊加工鋁合金結(jié)構(gòu)所得到的焊縫具有無缺陷、強(qiáng)度高等突出的優(yōu)點(diǎn)，因此攪拌摩擦焊在工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)正得到越來越廣泛的應(yīng)用。特別是在航空航天、高速列車、高速船舶等行業(yè)的大型鋁合金殼體的加工過程中，攪拌摩擦焊能夠加工氣體保護(hù)焊不好加工或不能加工的高強(qiáng)度焊縫，因而在這些行業(yè)中取得了不可替代的地位。
[0003]攪拌摩擦焊縫的質(zhì)量主要取決于三個(gè)工藝參數(shù):主軸轉(zhuǎn)速、焊接速度、下壓量。為了獲得具備預(yù)期質(zhì)量的性能均勻的焊縫，必須對上述三個(gè)參數(shù)進(jìn)行精確的控制。傳統(tǒng)的攪拌摩擦焊設(shè)備的數(shù)控系統(tǒng)可以對主軸轉(zhuǎn)速與焊接速度兩個(gè)參數(shù)進(jìn)行精確的閉環(huán)控制，但對下壓量的控制精度不足，原因在于傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)通過安裝在執(zhí)行電機(jī)上的編碼器或安裝在導(dǎo)軌上的光柵尺測量執(zhí)行電機(jī)輸出軸轉(zhuǎn)過的角度或在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)的機(jī)頭在坐標(biāo)空間中的位置，然后換算攪拌頭的位置和下壓量，當(dāng)設(shè)備為理想剛體時(shí)，這種換算是精確的，然而當(dāng)設(shè)備由于柔性發(fā)生非預(yù)期變形時(shí)就會(huì)造成下壓量偏離設(shè)定值。研宄證明，下壓量產(chǎn)生0.1mm的變化就會(huì)使接頭強(qiáng)度產(chǎn)生數(shù)十到百余兆帕的變化，而在攪拌摩擦焊過程特有的大頂鍛力作用下設(shè)備變形會(huì)輕易超出這一尺度，因而對焊縫質(zhì)量造成不良影響。特別是設(shè)備變形問題會(huì)隨著工件尺寸的增大而更加明顯，因此焊接大型工件的攪拌摩擦焊設(shè)備不得不大幅提高結(jié)構(gòu)尺寸以提高剛度，使設(shè)備的體積、重量和成本都大幅上升。另外，由于傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)對攪拌頭位置測量和控制的不準(zhǔn)確性，系統(tǒng)不能準(zhǔn)確獲知攪拌針端面與工件背面剛性墊板的距離，為了避免攪拌針與墊板接觸造成攪拌針的磨損乃至折斷，實(shí)際生產(chǎn)中必須在攪拌針端面和墊板之間留出一定的安全空間，導(dǎo)致該區(qū)域的材料受到攪拌作用不足、相互結(jié)合不充分，從而造成未焊透或弱結(jié)合缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]鑒于【背景技術(shù)】中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種攪拌摩擦焊接下壓量校正方法，其能實(shí)現(xiàn)對下壓量的動(dòng)態(tài)精確控制，從而提高攪拌摩擦焊接的質(zhì)量穩(wěn)定性。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種攪拌摩擦焊接下壓量校正方法，其包括步驟:步驟一，將距離傳感器設(shè)置在連接有攪拌頭的機(jī)頭上，并使距離傳感器位于焊接前進(jìn)方向的一側(cè)且靠近攪拌頭并通信連接于控制器，攪拌頭具有攪拌針且攪拌針的長度為I并通信連接于控制器，控制器內(nèi)設(shè)有攪拌頭的設(shè)定下壓量d1;步驟二，使攪拌頭的攪拌針接觸待焊接工件的加工表面，距離傳感器測量距離傳感器到工件的待加工表面的初始距離h并將測得的初始距離h傳送給控制器；步驟三，開始焊接，在控制器的控制下機(jī)頭帶動(dòng)攪拌頭和距離傳感器沿垂直于工件的加工表面的方向運(yùn)動(dòng)，攪拌頭連同攪拌針一起下壓進(jìn)入工件的待加工表面的對應(yīng)部分且攪拌頭的實(shí)際下壓量定義為d，距離傳感器測量到工件的待加工表面的實(shí)時(shí)距離H并將測得的實(shí)時(shí)距離H傳送給控制器，控制器基于攪拌頭的攪拌針的端面與距離傳感器之間的距離固定，h = d+1+H，計(jì)算攪拌頭的實(shí)際下壓量d，d = h-1-H ;步驟四，控制器將攪拌頭的實(shí)際下壓量d與設(shè)定下壓量Cl1比較，獲得下壓量誤差Λ，Λ =Cl1-Cl;步驟五，控制器基于下壓量誤差Δ調(diào)整攪拌頭沿垂直于工件的加工表面的方向運(yùn)動(dòng)，以調(diào)整實(shí)際下壓量d而使下壓量誤差△保持在容許范圍之內(nèi)；以及步驟六，控制器控制攪拌頭繼續(xù)對工件進(jìn)行焊接，在焊接過程中按照規(guī)定頻率循環(huán)執(zhí)行步驟三至步驟五，從而不斷地調(diào)整實(shí)際下壓量d并使下壓量誤差Λ趨于零。
[0006]本發(fā)明的有益效果如下:
[0007]本發(fā)明的攪拌摩擦焊接下壓量校正方法能夠?qū)崿F(xiàn)對實(shí)際下壓量的動(dòng)態(tài)精確控制，使實(shí)際下壓量在焊接過程中與設(shè)定下壓量的誤差控制在容許范圍之內(nèi)，可以解決傳統(tǒng)的攪拌摩擦焊設(shè)備由于設(shè)備變形問題存在的下壓量不受控的問題，提高攪拌摩擦焊接的質(zhì)量穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0008]圖1為根據(jù)本發(fā)明的攪拌摩擦焊接下壓量校正方法的測量原理示意圖；
[0009]圖2為根據(jù)本發(fā)明的攪拌摩擦焊接下壓量校正方法的焊接結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]其中，附圖標(biāo)記說明如下:
[0011]I距離傳感器4控制器
[0012]N探針5工件
[0013]2攪拌頭51加工表面
[0014]21攪拌針6剛性墊板
[0015]211端面7執(zhí)行電機(jī)
[0016]3機(jī)頭8傳動(dòng)機(jī)構(gòu)
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面參照附圖來詳細(xì)說明根據(jù)本發(fā)明的攪拌摩擦焊接下壓量校正方法。
[0018]參照圖1和圖2，根據(jù)本發(fā)明的攪拌摩擦焊接下壓量校正方法包括步驟:步驟一，將距離傳感器I設(shè)置在連接有攪拌頭2的機(jī)頭3上，并使距離傳感器I位于焊接前進(jìn)方向的一側(cè)且靠近攪拌頭2并通信連接于控制器4，攪拌頭2具有攪拌針21且攪拌針21的長度為I并通信連接于控制器4，控制器4內(nèi)設(shè)有攪拌頭2的設(shè)定下壓量d1;步驟二，使攪拌頭2的攪拌針21接觸待焊接工件5的加工表面51，距離傳感器I測量距離傳感器I到工件5的待加工表面51的初始距離h并將測得的初始距離h傳送給控制器4 ;步驟三，開始焊接，在控制器4的控制下機(jī)頭3帶動(dòng)攪拌頭2和距離傳感器I沿垂直于工件5的加工表面51的方向運(yùn)動(dòng)，攪拌頭2連同攪拌針21 —起下壓進(jìn)入工件5的待加工表面51的對應(yīng)部分且攪拌頭2的實(shí)際下壓量定義為d，距離傳感器I測量到工件5的待加工表面51的實(shí)時(shí)距離H并將測得的實(shí)時(shí)距離H傳送給控制器4，控制器4基于攪拌頭2的攪拌針21的端面211與距離傳感器I之間的距離固定，h = d+1+H，計(jì)算攪拌頭2的實(shí)際下壓量d，d = h-1-H ;步驟四，控制器4將攪拌頭2的實(shí)際下壓量d與設(shè)定下壓量Cl1比較，獲得下壓量誤差Λ，Λ =d1-d;步驟五，控制器4基于下壓量誤差Λ調(diào)整攪拌頭2沿垂直于工件5的加工表面51的方向運(yùn)動(dòng)，以調(diào)整實(shí)際下壓量d而使下壓量誤差△保持在容許范圍之內(nèi)；以及步驟六，控制器4控制攪拌頭2繼續(xù)對工件5進(jìn)行焊接，在焊接過程中按照規(guī)定頻率循環(huán)執(zhí)行步驟三至步驟五，從而不斷地調(diào)整實(shí)際下壓量d并使下壓量誤差Λ趨于零。
[0019]本發(fā)明的攪拌摩擦焊接下壓量校正方法能夠?qū)崿F(xiàn)對實(shí)際下壓量d的動(dòng)態(tài)精確控制，使實(shí)際下壓量d在焊接過程中與設(shè)定下壓量Cl1的誤差控制在容許范圍之內(nèi)，可以解決傳統(tǒng)的攪拌摩擦焊設(shè)備由于設(shè)備變形問題存在的下壓量不受控的問題，提高攪拌摩擦焊接的質(zhì)量穩(wěn)定性。
[0020]在根據(jù)本發(fā)明的攪拌摩擦焊接下壓量校正方法中，參照圖1和圖2，待焊接工件5的加工表面51的相反側(cè)設(shè)置有剛性墊板6，待焊接工件5的厚度為W，攪拌頭2的攪拌針21的端面211距離剛性墊板6的距離為W，則w = s+1+d，基于h = d+1+H，得到d+1 = h_H，則攪拌頭2的攪拌針21的端面211距離剛性