焊接过程中的机械振动控制方法

机械式摆动时，轨迹运动与摆动运动组合，以便焊接摆动焊缝。例如，通过摆动焊缝，可以消除部件之间的公差和缝隙。摆动时，焊嘴多可沿两个方向偏转（二维摆动运动）。

1.摆动图形

（1）预设定的摆动图形有4个：三角形、梯形、不对称梯形和螺旋形。

（2）摆动时摆动图形始终被重复。

（3）摆动图形的形状和焊接速度有关。焊接速度越高，摆动图形的轨迹逼近就越强。

（4）摆动图形的形状还取决于用户为摆动长度和振幅设定的数值。

摆动图形的参数如图2-27所示。

图2-27　摆动图形的参数

①—三角形的摆动长度（＝1个波形；从摆动图形的起点到终点的轨迹长度）；②—振幅（＝侧偏）。

焊缝的持续时间与摆动图形的摆动长度和振幅无关。梯形和螺旋形摆动图形表示焊接速度不均匀。根据振幅和摆动长度之间的关系，这可能在一个周期内于所设置的轨迹速度和多倍于该速度的速度之间波动。

各摆动图形见表2-13。

表2-13　各摆动图形

2.摆动面和工艺三支腿（TTS）

导电嘴的摆动面由与轨迹同步的工艺三支腿（等于TTS／基于工具的工艺系统）确定。

TTS是与轨迹同步的坐标系统。每次CP运动时都会对其进行计算。TTS由轨迹切线、工具的作业方向（＋XTOOL或＋ZTOOL）以及由此得出的法向矢量构成。

XTTS：轨迹切线。

YTTS：平面的法向矢量，该平面由轨迹切线和作业方向构成。(https://www.xing528.com)

ZTTS：直角坐标系统的法向矢量，该直角坐标系统由XTTS和YTTS构成（等于工具的负作业方向）

工具的轨迹切线和作业方向不得平行；否则无法计算TTS，并且机器人控制系统会发出故障信息。

注意：必须确保工具作业方向＋XTOOL或＋ZTOOL沿焊丝输出方向。工具作业方向与工具坐标系的X正轴或Z正轴方向不同或不在焊丝自由端方向时，可能会导致出现一些情况，如摆动面垂直于工件等。这可能会导致摆动时与工件碰撞。因此，建议在测量工具时通过ABC-World-6D方法确定工具坐标系的方向。

对摆动面无论采用拖拉式还是前进式焊接都对其没有影响。0°时，摆动面等于TTS的XY面。通过在编程时设置角度，可将摆动面旋转-179°～＋179°。摆动面绕轨迹切线XTTS旋转。

导电嘴的摆动面如图2-28所示。

图2-28　导电嘴的摆动面

①—0°时摆动面；②—0°时摆动面，已更改的工具姿态；
③—摆动面旋转了90°；④—摆动面旋转了179°。

3.摆动频率

摆动频率对于摆动焊缝的质量至关重要，其由摆动长度和焊接速度而定。大的摆动频率取决于机器人。

摆动频率f（Hz）＝（焊接速度×1 000）／（摆动长度×60）摆动长度s（mm）

摆动长度＝（焊接速度×1 000）／（摆动频率×60）焊接速度v（m／min）

焊接速度＝（摆动频率×摆动长度×60）／1 000

注意：如果需要摆动频率超过3 Hz，则必须先向KUKA机器人有限公司咨询。

摆动频率图如图2-29所示。

图2-29　摆动频率图

①—允许区域；②—临界区域；③—禁区。