第九單元焊接機(jī)器人操作與編程

基礎(chǔ)知識

課題一板材V形坡口對接平焊課題二板材V形坡口對接橫焊課題三管材對接垂直固定焊課題三管板騎座式垂直固定俯位焊基礎(chǔ)知識一、焊接機(jī)器人的組成焊接機(jī)器人主要包括機(jī)器人系統(tǒng)和焊接設(shè)備兩部分。機(jī)器人系統(tǒng)由機(jī)器人本體、機(jī)器人控制柜及示教器組成；而焊接設(shè)備（以弧焊為例）則由焊接電源（包括控制系統(tǒng)）、送絲機(jī)、焊槍等部分組成。焊接機(jī)器人的組成1—焊槍2—機(jī)器人控制柜3—焊接電源4—示教器（手持編程器）5—送絲機(jī)6—機(jī)器人本體

二、KUKA示教器（smartPAD）界面介紹1.示教器的結(jié)構(gòu)及功能示教器（smartPAD）是用于機(jī)器人的手持編程器。操作者可使用示教器通過手動操作、程序編寫或參數(shù)配置等控制或調(diào)整機(jī)器人的行走路線、速度變量、旋轉(zhuǎn)度數(shù)和焊接姿態(tài)等。示教器配備一個(gè)觸摸屏（smartHMI），可用手指或指示筆進(jìn)行操作，不需要外部鼠標(biāo)和鍵盤。示教器（smartPAD）

2.示教器的面板（1）正面面板KUKA機(jī)器人示教器正面面板由觸摸屏、3D鼠標(biāo)、移動鍵、倍率按鍵、主菜單鍵、工藝鍵、程序啟動鍵、鍵盤顯示鍵、鑰匙開關(guān)和急停按鈕等組成。KUKA機(jī)器人示教器（smartPAD）正面（2）背面面板KUKA機(jī)器人示教器背面面板由確認(rèn)開關(guān)、啟動鍵、USB接口和型號銘牌等組成。KUKA機(jī)器人示教器（smartPAD）背面

3.示教器的操作界面（KUKAsmartHMI）KUKA機(jī)器人示教器的操作界面由狀態(tài)欄、信息提示欄、信息窗口、3D鼠標(biāo)狀態(tài)顯示、3D鼠標(biāo)定位、移動鍵狀態(tài)、移動鍵標(biāo)記、程序倍率、手動倍率、按鍵欄、WorkVisual圖標(biāo)、時(shí)鐘、信號顯示等組成。KUKA機(jī)器人示教器（smartPAD）操作界面三、機(jī)器人坐標(biāo)系、運(yùn)動方式及編程指令1.機(jī)器人坐標(biāo)系為了說明點(diǎn)的位置、運(yùn)動的快慢和運(yùn)動方向等，必須選取坐標(biāo)系。在機(jī)器人的操作、編程與投入運(yùn)行時(shí)坐標(biāo)系具有重要的意義。在機(jī)器人控制系統(tǒng)中定義了下列坐標(biāo)系：WORLD（世界坐標(biāo)系）、ROBROOT（機(jī)器人足部坐標(biāo)系）、BASE（基坐標(biāo)系）和TOOL（工具坐標(biāo)系）。機(jī)器人坐標(biāo)系在坐標(biāo)系中可以用兩種不同的方式移動機(jī)器人。（1）沿坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸方向平移（直線）：Z、Y、X。（2）環(huán)繞著坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸方向轉(zhuǎn)動（旋轉(zhuǎn)/回轉(zhuǎn)）：角度A、B和C。坐標(biāo)系中移動機(jī)器人的方式2.機(jī)器人運(yùn)動方式KUKA機(jī)器人有PTP(點(diǎn)到點(diǎn)）、LIN(直線)、CIRC（圓弧）三種基本的運(yùn)動方式。3.編程指令（1）ARCON指令A(yù)RCON包含至引燃位置（=目標(biāo)點(diǎn)）的運(yùn)動以及引燃、焊接、擺動參數(shù)、焊接速度。電弧引燃并且啟用焊接參數(shù)后，指令A(yù)RCON結(jié)束。（2）ARCOFFARCOFF在終端焊口位置（=目標(biāo)點(diǎn)）結(jié)束焊接過程。在終端位置填滿終端弧坑。（3）ARCSWITCH指令A(yù)RCSWITCH用于將一條焊縫分為多個(gè)焊縫段。一條ARCSWITCH指令中包含其中一個(gè)焊縫段中的運(yùn)動、焊接以及擺動參數(shù)。對最后一個(gè)焊縫段必須使用指令A(yù)RCOFF。從上述三個(gè)編程指令的使用要求可以看出，一段式焊縫至少需要ARCON和ARCOFF兩個(gè)焊接指令，而分段式焊縫則需要ARCON、ARCOFF和ARCSWITCH三個(gè)焊接指令。編程指令的應(yīng)用4.焊接流程下面以焊接一個(gè)焊件的兩條焊縫為例分析焊接流程，（綠色圓點(diǎn)為示教點(diǎn)，虛線為空運(yùn)行軌跡，實(shí)線為焊接軌跡）。其中焊縫1由一段組成，焊縫2由三段組成。焊接流程分析1.焊前準(zhǔn)備（1）焊件材料：Q235鋼。（2）焊件尺寸：300mm×100mm×10mm，每組兩塊。板材V形坡口對接平焊焊件圖（3）焊接要求：單面焊雙面成形。課題一板材V形坡口對接平焊（4）焊接材料：焊絲選用ER49-1，直徑為1.2mm。（5）焊接設(shè)備：KR5R1400型KUKA焊接機(jī)器人及ArtsenPM400A型麥格米特電源。2.焊件清理與裝配（1）鈍邊修磨鈍邊為0.5～1mm，去除毛刺。（2）焊前清理清理焊件坡口面及坡口正、反面兩側(cè)各20mm范圍內(nèi)的油污、銹蝕、水分及其他污物，直至露出金屬光澤。為便于清除飛濺物和防止堵塞噴嘴，可在焊件表面涂上一層飛物濺防黏劑，在噴嘴上涂一層噴嘴防堵劑。（3）裝配始焊端裝配間隙為1.8mm，終焊端裝配間隙為2.0mm。錯(cuò)邊量≤0.5mm。（4）定位焊將修磨完畢的焊件按裝配間隙進(jìn)行固定，采用與正式焊接相同型號的焊絲，在距離焊件兩端20mm以內(nèi)的坡口面內(nèi)進(jìn)行定位焊，焊縫長度為10～15mm。（5）預(yù)置反變形預(yù)置反變形量為0°～1°。3.確定焊接參數(shù)

4.焊接過程初學(xué)焊接機(jī)器人編程時(shí)，可將打底層、蓋面層的焊接程序分別編寫，以便在打底層焊接出現(xiàn)焊縫偏移時(shí)，可用蓋面層的程序點(diǎn)位置及擺動幅度對其進(jìn)行修正。操作熟練后，則可將打底層、蓋面層的焊接程序一次編寫完。5.焊接質(zhì)量要求焊接機(jī)器人板材V形坡口對接平焊焊接質(zhì)量要求如下：（1）示教編程程序正確，焊接參數(shù)選擇合理。（2）打底層焊縫背面均焊透，無明顯超高、焊瘤或燒穿等缺陷。（3）蓋面層焊縫兩側(cè)與母材熔合良好，焊縫波紋均勻、美觀。

1.焊前準(zhǔn)備（1）焊件材料：Q235鋼。（2）焊件尺寸：300mm×100mm×10mm，每組兩塊。板材V形坡口對接橫焊焊件圖（3）焊接要求：單面焊雙面成形。課題二板材V形坡口對接橫焊（4）焊接材料：焊絲選用ER49-1，直徑為1.2mm。（5）焊接設(shè)備：KR5R1400型KUKA焊接機(jī)器人及ArtsenPM400A型麥格米特電源。2.焊件清理與裝配（1）鈍邊修磨鈍邊為0.5～1mm，去除毛刺。（2）焊前清理清理焊件坡口面及坡口正、反面兩側(cè)各20mm范圍內(nèi)的油污、銹蝕、水分及其他污物，直至露出金屬光澤。（3）裝配始焊端裝配間隙為1.8mm，終焊端裝配間隙為2.0mm。錯(cuò)邊量≤0.5mm。（4）定位焊將修磨完畢的焊件按裝配間隙進(jìn)行固定，采用與正式焊接相同型號的焊絲，在距離焊件兩端20mm以內(nèi)的坡口面內(nèi)進(jìn)行定位焊，焊縫長度為10～15mm，通過修磨將接頭處打薄。（5）預(yù)置反變形預(yù)置反變形量為0°～1°。3.確定焊接參數(shù)4.焊接過程在掌握了焊接機(jī)器人平焊打底層和蓋面層的示教編程操作后，可將打底層和蓋面層的焊接程序放在一個(gè)程序文件里進(jìn)行編寫，對操作者的操作水平提出了更高的要求。5.焊接質(zhì)量要求焊接機(jī)器人板材V形坡口對接橫焊焊接質(zhì)量要求如下：（1）示教編程程序正確，焊接參數(shù)選擇合理。（2）打底層焊縫背面均焊透，無明顯咬邊、未熔合或燒穿等缺陷。（3）蓋面層焊縫兩側(cè)與母材熔合良好，下側(cè)焊縫無明顯下墜，上側(cè)焊縫無明顯咬邊。焊縫與母材的熔合線直且清晰，兩蓋面層焊縫重合1/2～2/3且過渡平滑，焊縫波紋均勻、美觀。

1.焊前準(zhǔn)備（1）焊件材料：20鋼管。（2）焊件尺寸：φ133mm×5mm，L=100mm，每組兩根。管材對接垂直固定焊焊件圖（3）焊接要求：單面焊雙面成形。課題三管材對接垂直固定焊（4）焊接材料：焊絲選用ER49-1，直徑為1.2mm。（5）焊接設(shè)備：KR5R1400型KUKA焊接機(jī)器人及ArtsenPM400A型麥格米特電源。2.焊件清理與裝配（1）鈍邊修磨鈍邊為0.5～1mm，去除毛刺。（2）焊前清理清理焊件坡口面及坡口正、反面兩側(cè)各20mm范圍內(nèi)的油污、銹蝕、水分及其他污物，直至露出金屬光澤。（3）裝配始焊端裝配間隙為1.8mm，終焊端裝配間隙為

2.0mm。錯(cuò)邊量≤0.5mm。（4）定位焊將修磨完畢的焊件在焊件坡口面內(nèi)進(jìn)行定位焊，定位焊采用與正式焊接相同型號的焊絲，按圓周方向在焊件坡口內(nèi)均布2～3處，焊縫長度為10～15mm，通過修磨將接頭處打薄。3.確定焊接參數(shù)

4.焊接過程焊接機(jī)器人示教編程的圓弧命令由3個(gè)點(diǎn)構(gòu)成，即始焊點(diǎn)、輔助點(diǎn)和終焊點(diǎn)，其中輔助點(diǎn)可以是一個(gè)也可以是多個(gè)，輔助點(diǎn)越多，圓弧精度越高，但相應(yīng)的操作難度也越大，操作者可以根據(jù)圓弧直徑的大小和自身操作水平合理地選擇輔助點(diǎn)的數(shù)量。5.焊接質(zhì)量要求焊接機(jī)器人管材對接垂直固定焊焊接質(zhì)量要求如下：（1）示教編程程序正確，焊接參數(shù)選擇合理。（2）打底層焊縫背面均焊透，無明顯咬邊、未熔合、燒穿或焊瘤等缺陷。（3）蓋面層焊縫兩側(cè)與母材熔合良好，熔合線直且清晰，焊縫波紋均勻、美觀。1.焊前準(zhǔn)備（1）焊件材料：20鋼管、Q235鋼板。（2）焊件尺寸：鋼管：φ57mm×5mm，L=100mm；鋼板：100mm×100mm×10mm。管板騎座式垂直固定俯位焊焊件圖（3）焊接要求：單面焊。課題四管板騎座式垂直固定俯位焊（4）焊接材料：焊絲選用ER49-1，直徑為1.2mm。（5）焊接設(shè)備：KR5R1400型KUKA焊接機(jī)器人及ArtsenPM400A型麥格米特電源。

2.焊件清理與裝配（1）焊前清理清理焊件待焊處兩側(cè)各20mm范圍內(nèi)的油污、銹蝕、水分及其他污物，直至露出金屬光澤。（2）裝配始焊端裝配間隙為1.8mm，終焊端裝配間隙為2.0mm。（3）定位焊將修磨完畢的焊件采用騎座式裝配定位，定位焊采用與正式焊接相同型號的焊絲，按圓周方向在焊件坡口內(nèi)均布2處，焊縫長度為10～15mm，通過修磨將接頭處打薄。3.確定焊接參數(shù)