[发明专利]不规则回转腔壁堆焊轨迹获取方法及其全自动堆焊方法

权利要求书

1.不规则回转腔壁堆焊轨迹获取方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，划分腔壁区域面：将腔壁划分为多个区域面，每一所述区域面包括圆柱面、球面、锥面中的任意一种；

步骤二，建立坐标系：对每个所述区域面分别建立坐标系，所述坐标系的Z轴与对应所述区域面的回转中心线重合；

步骤三，设置回转中心：在所述坐标系的Z轴方向设置回转中心；

步骤四，获取区域面轨迹：将堆焊机头绕回转中心旋转，使堆焊机头沿对应区域面移动，在任一待焊区域面的界限范围内堆焊一条连续的堆焊轨迹，将堆焊机头沿所述区域面移动一个变道量；

步骤五，调整回转角速度：根据堆焊机头的堆焊线速度、初始位置坐标和所述变道量，调整堆焊机头的回转角速度，保持堆焊机头的移动线速度不变，获取单个区域面的堆焊轨迹；

步骤六，获取堆焊轨迹：重复步骤四和步骤五，获取所有区域面组成的不规则回转腔壁的堆焊轨迹。

2.如权利要求1所述的不规则回转腔壁堆焊轨迹获取方法，其特征在于，当所述区域面为圆柱面时，所述步骤二中，坐标系Z轴与圆柱面中心线重合；所述步骤五中，所述堆焊机头的回转角速度为θ，θ=V/R，

式中：

V：堆焊机头的堆焊线速度；

R：圆柱面半径。

3.如权利要求1所述的不规则回转腔壁堆焊轨迹获取方法，其特征在于，当所述区域面为球面时，所述步骤二中，坐标系原点与球面球心重合；所述步骤三中，回转中心与球面球心重合；所述步骤五中，所述堆焊机头的回转角速度为θ，θ= V/R•sinα_n=V/R•sin[α₀+360°•（△L/2πR）·n]，

式中：

V：堆焊机头的堆焊线速度；

R：球面半径；

α_n：回转中心与堆焊机头的连线与Z轴之间的实时夹角值；

α₀：回转中心与堆焊机头的连线与Z轴之间的初始夹角值；

△L：堆焊机头在所述区域面的界限范围内移动的单个变道量；

n：堆焊机头在所述区域面的界限范围内移动的变道次数。

4.如权利要求1所述的不规则回转腔壁堆焊轨迹获取方法，其特征在于，当所述区域面为锥面时，所述步骤二中，坐标系Z轴与锥面中心线重合；所述步骤五中，所述堆焊机头的回转角速度为θ，θ= V/（R-n•△L•sinα），

式中：

V：堆焊机头的堆焊线速度；

R：初始堆焊位置的锥面回转半径；

△L：堆焊机头在所述区域面的界限范围内移动的单个变道量；

n：堆焊机头在所述区域面的界限范围内移动的变道次数；

α：Z轴与锥面之间夹角。

5.不规则回转腔壁全自动堆焊方法，其特征在于，采用如权利要求1-4任一所述堆焊轨迹获取方法获取堆焊机头的堆焊轨迹，通过PLC控制系统控制堆焊机头沿所述堆焊轨迹移动，实现不规则回转腔壁的全自动堆焊。

6.如权利要求5所述的不规则回转腔壁全自动堆焊方法，其特征在于，采用非熔化极气体保护焊工艺进行堆焊，所述非熔化极气体保护焊包括单钨极氩弧焊或双钨极氩弧焊。

7.如权利要求5所述的不规则回转腔壁全自动堆焊方法，其特征在于，所述堆焊机头连接有AVC弧压跟踪系统，所述AVC弧压跟踪系统用于带动所述堆焊机头沿所述区域面仿形堆焊。

8.如权利要求5所述的不规则回转腔壁全自动堆焊方法，其特征在于，所述堆焊机头连接有无限回转机构，所述无限回转机构与所述PLC控制系统连接，所述无限回转机构用于驱动所述堆焊机头绕回转中心转动。

9.如权利要求5所述的不规则回转腔壁全自动堆焊方法，其特征在于，所述堆焊机头连接有角度轴，所述角度轴用于调整回转中心与堆焊机头的连线与Z轴之间夹角。

10.如权利要求5所述的不规则回转腔壁全自动堆焊方法，其特征在于，所述不规则回转腔壁包括圆柱面、球面、锥面和相贯面，相贯面为球面、锥面相贯后倒角形成的曲面，并包括如下步骤：

A：堆焊圆柱面

保持角度轴与Z轴方向夹角为90°，并保持Z轴沿竖直方向设置，使堆焊机头垂直于待焊区域面，堆焊机头的回转中心位于Z轴方向上，调整堆焊机头的回转中心在Z轴的高度坐标，自动堆焊圆柱面的内腔体；

B：堆焊球面

保持角度轴与球面半径方向重合，使堆焊机头垂直于待焊区域面，堆焊机头的回转中心位于球心，同步调整堆焊机头的回转角速度和角度轴相对Z轴方向的夹角，自动堆焊球面的内腔体；

C：堆焊锥面

保持角度轴与Z轴方向夹角小于90°，使堆焊机头垂直于待焊区域面，堆焊机头的回转中心位于Z轴方向上，同步调整堆焊机头的回转角速度和堆焊机头的回转中心在Z轴的高度坐标，自动堆焊锥面的内腔体；

D：堆焊相贯面

在锥面中心线上设置堆焊机头的回转中心，由AVC弧压跟踪系统，仿形堆焊相贯面的内腔体。