[发明专利]一种五轴联动数控焊接机及其焊接工艺控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种焊接机，尤其是一种五轴联动的数控焊接机。

本发明还涉及一种工艺流程，尤其是一种应用计算机程序实现焊接机运转以焊接工件的工艺流程。

背景技术

在现有的焊接设备中，焊枪头一般只能在三维空间中发生平移，不能进行角度变化，因此在焊接时，焊枪与焊点之间的位置总不能达到最优的状态，所以往往造成焊缝产生气孔、夹渣等现象，影响焊接质量。

另外，目前的焊接机一般采用手工编程方式进行加工程序的编制，这对于工件焊缝形状比较简单时是可以实现的，但是随着工件焊缝复杂程度的增加，数学计算量、程序段数目也将大大增加，这时如果单纯依靠手工编程将及其困难，甚至是不可能完成。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种五轴联动数控焊接机，其通过一焊枪头驱动装置驱动焊枪头在三维空间发生平移和旋转，从而保证焊接时实现焊枪与焊点之间的最佳位置，优化焊接质量。

为实现以上的发明目的，本发明将采用以下的技术方案：

一种五轴联动数控焊接机，包括控制系统、伺服系统、检测系统以及机床传动系统，其特征在于，所述的机床传动系统包括设置于工作台上的能驱动焊枪平移以及驱动焊枪头旋转的焊枪驱动装置，所述伺服系统包括第一伺服/步进电机、第二伺服/步进电机、第三伺服/步进电机、第四伺服/步进电机以及第五伺服/步进电机，其输入端与控制系统相连接，所述的焊枪驱动装置包括焊枪平移装置和焊枪头旋转装置，所述焊枪平移装置包括呈三维坐标设置的第一导轨、第二导轨以及第三导轨，所述第一导轨呈X方向设置并固设于工作台上，所述第三导轨呈Z方向设置并固定连接在第一导轨的滑座上，而第二导轨则呈Y方向设置且固定连接在第三导轨的滑座上；所述焊枪头旋转装置包括固定连接在第二导轨滑座上且与所述第三导轨轴线平行的主旋转轴以及与主旋转轴输出端设置的承接板固定连接的第五伺服/步进电机，所述第五伺服/步进电机输出端与焊枪旋转连接；所述第一导轨、第二导轨、第三导轨以及主旋转轴输入端分别与第一伺服/步进电机、第二伺服/步进电机、第三伺服/步进电机和第四伺服/步进电机连接。

所述的第四伺服/步进电机与主旋转轴之间连接有第一减速传动机构，而所述第五伺服/步进电机与焊枪之间连接有第二减速传动机构。

所述的第一、第二减速传动机构为蜗轮蜗杆传动机构或行星齿轮系传动机构或谐波减速器。

所述第二减速传动机构与焊枪之间设置有带轮传动或链轮传动或齿轮传动或平面连杆传动机构。

本发明的另一个发明目的是提供一种焊接工艺编程控制方法，其通过采用CAD/CAM自动编程系统生成刀具轨迹数据文件，而后经专用后处理软件读取，并通过机床运动学公式，将该刀具轨迹数据进行转化为焊接加工NC程序，发出指令给伺服系统驱动焊接机机床上焊枪运转进行焊接加工。

为实现以上的发明目的，本发明将采用以下的技术方案：

一种焊接工艺控制方法，所述焊接工艺控制方法通过运用计算机程序自动控制所述机床传动系统运转以优化焊枪焊接时与焊点之间的位置，其具体方法步骤如下：

(1)采集特定的工件焊缝轨迹的焊点坐标(x_(n)，y_(n)，z_(n))及其对应处刀轴空间矢量分量(i_(n)，j_(n)，k_(n))：在CAD/CAM自动编程系统中建立工件坐标系，建立待焊接工件的几何模型，确定焊缝轨迹曲线，接着在该模型上进行焊接工艺规划、焊枪定义、确定运动参数以及刀轴矢量的控制方式从而输出焊缝轨迹加工数据文件，其包括一系列的工件焊缝轨迹的焊点坐标(x_(n)，y_(n)，z_(n))及其对应处刀轴空间矢量分量(i_(n)，j_(n)，k_(n))，所述刀轴矢量是指焊枪头指向焊枪柄的方向，n为焊点序列号；