一种惯性摩擦焊接工作系统的制作方法

本实用新型涉及摩擦焊接技术领域，具体涉及一种惯性摩擦焊接工作系统。

背景技术：

惯性摩擦焊属于一种固相焊接技术，是一种典型的摩擦焊接工艺，广泛应用于各种同种及非同种材料的焊接应用领域，由于其具有焊接能量输入集中、焊接热影响区域窄、焊接质量稳定等特点，在对焊接有高质量要求的场合被广泛应用。

传统的惯性摩擦焊接系统，在系统给定加载惯量及焊接初始转速的情况下(系统总能量)，焊接过程主要通过顶锻力的分级设定来调节，焊后工件长度的重复性偏差在2mm左右，这样往往造成焊后工件要成为最终的成品仍需要较多的二次加工量，工作量增加，周期延长。如何解决上述问题是本领域技术人员亟待解决的事情。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种惯性摩擦焊接工作系统，其实现了对焊接后工件长度的精确控制，通过该设备，能够加工得到具有高度一致性及可重复性的焊后工件长度，大大节省了焊后工件长度到最终成品所需的二次加工量。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种惯性摩擦焊接工作系统，包括主机系统，所述主机系统包括底座以及安装在所述底座上的主轴、滑台、动力装置、顶锻油缸，所述主轴能够绕自身轴心线方向旋转的安装在所述底座上，所述主轴的一端夹持有工件a，所述动力装置的输出端与所述主轴的另一端相连、用于驱动所述主轴旋转，所述滑台能够沿自身轴向滑移的安装在所述底座上，所述滑台靠近所述工件a的一端上夹持有工件b，所述顶锻油缸的输出端与所述滑台远离所述工件a的另一端相连、用于驱动所述滑台滑移，所述工作系统还包括液压系统与控制系统，所述液压系统包括动力泵组、一级压力比例调节输出及二级压力伺服比例调节输出，所述动力泵组用于向所述主机系统提供总动力压力油；所述一级压力比例调节输出用于调节所述动力装置的能量输入；所述二级压力伺服比例调节输出用于调节所述顶锻油缸及所述主轴的液压平衡活塞的压力。

优选地，所述控制系统包括PLC控制单元，所述PLC控制单元单元用于设定与控制所述动力泵组及所述一级压力比例调节输出的压力、设定与控制所述动力装置的转速、对焊接过程中的参数进行检测、对焊接过程中的焊接数据进行读取与存储。

优选地，所述控制系统还包括高速控制器Ⅰ，所述高速控制器Ⅰ与所述二级压力伺服比例调节输出相连，用于调节所述顶锻油缸及所述主轴的液压平衡活塞的压力。

进一步优选地，所述主机系统还包括设于所述主轴上用于检测所述主轴的转速值的旋转编码器、设于所述滑台上用于检测所述滑台的位移值的位移传感器。

更进一步优选地，所述高速控制器Ⅰ根据所述旋转编码器所述检测到的主轴的转速值、所述位移传感器所检测到的滑台的位移值来调节所述顶锻油缸及所述主轴的液压平衡活塞的压力。

进一步优选地，所述控制系统还包括后台系统，用于对所述高速控制器Ⅰ的控制逻辑进行分析、修改、更正。

优选地，所述动力装置为动力马达或电动机。

由于上述技术方案的运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：本实用新型的惯性摩擦焊接工作系统，该工作系统包括主机系统、液压系统及控制系统，该控制系统中的PLC控制单元可设定与控制液压系统中的动力泵组与一级压力比例调节输出的压力、设定与控制主机系统中的动力装置的转速、对焊接过程中的参数进行检测、对焊接过程中的焊接数据进行读取与存储；而控制系统中的高速控制器Ⅰ与液压系统中的二级压力伺服比例调节输出相连，用来调节主机系统中的顶锻油缸及主轴的液压平衡活塞的压力。通过PLC控制单元、高速控制器Ⅰ配合动力泵组、一级压力比例调节输出、二级压力伺服比例调节输出对主机系统中的主轴的转速、滑台的位移进行精确控制，从而实现了在工件a与工件b间的摩擦焊接过程中对焊后工件的长度进行有效控制，能够得到具有高度一致性及可重复性的焊后工件长度，焊后工件长度的一致性偏差可小于0.1mm。

附图说明

附图1为本实用新型所述的工作系统中的主机系统的结构示意图；

附图2为本实用新型所述的工作系统中的液压系统的示意框图；

附图3为本实用新型所述的工作系统中的控制系统的示意框图；

其中：1、底座；2、主轴；3、滑台；4、动力装置；5、顶锻油缸；6、旋转编码器；7、位移传感器；8、工件a；9、工件b。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例来对本实用新型的技术方案作进一步的阐述。

一种惯性摩擦焊接工作系统，包括主机系统、液压系统及控制系统。

该主机系统包括底座1以及安装在该底座1上的主轴2、滑台3、动力装置4、顶锻油缸5，参见图1所示。该主轴2能够绕自身轴心线方向旋转的安装在该底座1上，该主轴2的一端夹持有工件a8，动力装置4的输出端连接在主轴2的另一端上、用于驱动主轴2绕自身轴心线方向旋转，本例中的动力装置4为动力马达，也可以是电动机。该滑台3能够沿自身轴向滑移的安装在底座1上，滑台3靠近工件a8的一端上夹持有工件b9，顶锻油缸5的输出端连接在滑台3远离工件a8的另一端上、用于驱动滑台3沿自身轴向滑移设置，主轴2上设有旋转编码器6，滑台3上设有位移传感器7。这里，参见图1所示，在主轴2上设置旋转编码器6能够记录主轴2的旋转角度，能够即时输出主轴2的旋转角度、旋转速度等参数，而在滑台3上设置位移传感器7，能够即时输出滑台3的轴向移动位置、移动量、移动速度等参数用于控制焊接过程。

这里的液压系统包括动力泵组、一级压力比例调节输出、二级压力伺服比例调节输出，参见图2所示，该动力泵组用于向主机系统提供总动力压力油；一级压力比例调节输出用于调节动力装置4的能量输入；二级压力伺服比例调节输出用于调节顶锻油缸5与主轴2的液压平衡活塞的压力。

这里的控制系统包括PLC控制单元单元、高速控制器Ⅰ，参见图3所示，PLC控制单元单元用于设定与控制动力泵组及一级压力比例调节输出的压力、设定与控制动力装置4的转速、对焊接过程中的参数进行检测、对焊接过程中的焊接数据进行读取与存储；高速控制器Ⅰ与二级压力伺服比例调节输出相连，用于调节顶锻油缸5及主轴2的液压平衡活塞的压力。

本例中，该控制系统还包括后台系统，用于对高速控制器Ⅰ的控制逻辑进行分析、修改、更正。

该焊接工作系统中的液压系统通过一级压力比例调节输出调节动力装置4能量的输入、二级压力伺服比例调节输出调节顶锻油缸5与主轴2的液压平衡活塞的压力，而控制系统中PLC控制单元单元设定与控制动力泵组及一级压力比例调节输出的压力、设定与控制动力装置4的转速、对焊接过程中的参数进行检测、对焊接过程中的焊接数据进行读取与存储；高速控制器Ⅰ与二级压力伺服比例调节输出相连来调节顶锻油缸5及主轴2的液压平衡活塞的压力，对焊接工件的长度实施控制。

采用本焊接工作系统进行焊接时，具体步骤如下：工件a8、工件b9分别通过卡盘机构夹装在主轴2和滑台3上，PLC控制单元预先设定动力马达的转速值，而后控制启动动力泵组，随后控制一级压力比例调节输出，一般采用恒压输出，而主轴2的转速通过旋转编码器6进行检测，相关数据通过PLC控制单元进行存储，当旋转编码器6检测到主轴2的转速达到预设值后，PLC控制单元调控一级压力比例调节输出停止驱动马达的动力输入，由高速控制器Ⅰ控制二级压力伺服比例输出，当顶锻油缸5及主轴2的液压平衡活塞的压力值达到初始设定值P1时(可定为20bar),由位移传感器7检测滑台3的初始位移值、由旋转编码器6检测主轴2的初始转速值，滑台3的位移值、主轴2的转速值、顶锻油缸5与主轴2的液压平衡活塞的压力值直接由高速控制器Ⅰ读取，PLC控制单元进行相关参数值的同步读取与存储，之后焊接过程一直由高速控制器Ⅰ根据滑台的位移、主轴的转速的变化值通过二级压力伺服比例输出进行焊接过程压力的控制，高速控制器Ⅰ的控制逻辑程式可通过后台系统不断的经验积累进行自我修正。当主轴2的转速检测为0、滑台3的位移变化检测为0时，焊接完成，焊后工件长度固定。通过该方式所焊接的工件，其长度得到了有效控制，焊接后的工件长度具有高度的一致性和可重复性，且长度一致性偏差可小于0.1mm。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。