Nghiên cứu phương pháp lập trình cho robot hàn để gia công một số bề mặt phức tạp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - TRẦN BÌNH MINH NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP LẬP TRÌNH CHO ROBOT HÀN ĐỂ GIA CƠNG MỘT SỐ BỀ MẶT PHỨC TẠP LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY HÀ NỘI – 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - TRẦN BÌNH MINH NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP LẬP TRÌNH CHO ROBOT HÀN ĐỂ GIA CƠNG MỘT SỐ BỀ MẶT PHỨC TẠP Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS ĐINH VĂN CHIẾN GS.TS TRẦN VĂN ĐỊCH HÀ NỘI – 2013 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn tốt nghiệp tơi hồn tồn tơi tự làm, tự tìm hiểu hướng dẫn PGS.TS Đinh Văn Chiến – Trường đại học Mỏ GS.TS Trần Văn Địch – Trường đại học Bách Khoa Hà Nội Tôi xin cam đoan không chép, nhờ, thuê, mua hay tải tài liệu từ trang Web hình thức để biến luận văn thành Tôi xin chịu trách nhiệm lời cam đoan Người cam đoan Trần Bình Minh MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .1 MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT PHẦN MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ RÔBỐT CÔNG NGHIỆP 12 1.1 Lịch sử đời phát triển rôbốt công nghiệp 12 1.2 Khái niệm rôbốt .13 1.3 Tổ chức kỹ thuật rôbốt 13 1.4 Ứng dụng rôbốt sản xuất khí 17 CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ ROBOT HÀN AII-V6 19 2.1 Cấu trúc động học vùng hoạt động rôbốt hàn AII -V6 19 2.1.1 Cấu trúc động học rôbốt hàn AII -V6 19 2.1.2 Vùng hoạt động rôbốt hàn AII -V6 .20 2.2 Cấu tạo rôbốt hàn AII – V6 20 2.2.1 Trung tâm điều khiển 21 2.2.2 Bảng điều khiển (Teach Pedant) 22 2.2.3 Hộp thao tác (Operation Panel) 22 2.2.4 Cơ cấu chấp hành (Tay máy) .24 2.2.5 Hệ thống cung cấp khí 24 2.3 Các chuyển động rôbốt hàn AII – V6 26 CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ HÀN 29 3.1 Lịch sử phát triển ngành hàn 29 3.2 Thực chất, đặc điểm phạm vi ứng dụng hàn kim loại .30 3.2.1 Thực chất 30 3.2.2 Đặc điểm 30 3.2.3 Phạm vi ứng dụng 31 3.3 Phân loại phương pháp hàn 31 3.3.1 Phân loại theo dạng sử dụng lượng : 31 3.3.2 Phân loại theo trạng thái kim loại mối hàn thời điểm hàn 31 3.4 Phân loại liên kết hàn 32 3.4.1 Khái niệm .32 3.4.2 Phân loại .33 3.5 Mối hàn hình thành mối hàn .33 3.5.1 Mối hàn 33 3.5.2 Chuyển dịch kim loại lỏng từ que hàn vào vũng hàn 33 3.5.3 Sự tạo thành vũng hàn 35 3.5.4 Tổ chức kim loại mối hàn 36 3.5.5.Vùng ảnh hưởng nhiệt 36 3.5.6 Phân loại mối hàn 38 3.6 Hồ quang hàn 39 3.6.1 Khái niệm hồ quang hàn 39 3.6.2 Sự cháy phân bố nhiệt hồ quang .39 3.7 Ứng suất biến dạng hàn 40 3.7.1 Khái niệm ứng suất biến hạng hàn .40 3.7.2 Ứng suất biến dạng dọc 41 3.7.3 Ứng suất biến dạng ngang .43 3.7.4 Biến dạng góc cục 44 3.7.5 Các biện pháp giảm biến dạng ứng suất hàn .45 3.8 Khuyết tật mối hàn phương pháp kiểm tra 47 3.8.1 Khuyết tật mối hàn 47 3.8.2 Phương pháp kiểm tra khuyết tật mối hàn 51 3.9 Giới thiệu số công nghệ hàn 53 3.9.1 Hàn tự động bán tự động lớp thuốc 53 3.9.2 Hàn MIG/MAG 53 3.9.3 Hàn hồ quang điện cực khơng nóng chảy mơi trường khí trơ (hàn TIG, TungSten Inert Gas) 54 3.9.4.Hàn điện tiếp xúc 55 CHƯƠNG ỨNG DỤNG RO BOT HÀN AII-V6 ĐỂ GIA CÔNG MỘT SỐ 57 BỀ MẶT PHỨC TẠP 57 4.1 Nghiên cứu, xây dựng phần mềm điều khiển rô bốt AII -V6 để gia công số bề mặt phức tạp 57 4.1.1 Đặt tên chương trình 57 4.1.2 Chọn hệ toạ độ kiểu hoạt động 60 4.2 Các bước lập trình 61 4.3 Xác định chế độ hàn 65 4.3.1 Chon đường kính dây hàn (dd) .65 4.3.2 Chọn Cường độ dòng điện hàn (Ih) 68 4.3.3 Chọn Điện áp hàn (Uh) 69 4.3.4 Chọn Vận tốc hàn (Vh) 69 4.3.5 Chọn Lưu lượng khí bảo vệ (Vk) 71 4.4 Lệnh chèn thông số chế độ hàn 75 4.5 Kiểm tra hiệu chỉnh chương trình 79 4.6 Hàn tự động 80 4.7 Kết thúc chương trình 80 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO .83 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Rôbốt ứng dụng vào lĩnh vực sản xuất Mỹ [Máy công cụ CNC rôbốt công nghiệp] .13 Bảng 2.2 Các phím chức hộp thao tác 23 Bảng 3.8: Một số kiểu nội suy mặc định rôbốt hàn AII – V6 60 Bảng 4.19 Dữ liệu đặc trưng dây hàn dùng cho rôbốt hàn AII – V6 66 Bảng 4.20: Ảnh hưởng tầm với điện cực hàn .72 Bảng 4.21 Các số phụ chế độ hàn 73 Bảng 4.22: Chế độ hàn giáp mối áp dụng với thép CT38 vị trí 74 Bảng 4.23: Chế độ hàn giáp mối áp dụng với thép CT38 vị trí đứng 74 Bảng 4.24: Chế độ hàn giáp mối áp dụng với thép CT38 vị trí ngang 75 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.2 Sơ đồ biểu diện rôbốt thực hàn tự động đoạn AB .15 Hình 1.3 Hàn kết cấu thép dạng rôbốt AII –V6 .18 Hình 1.4 Rơbốt hàn AII – V6 thực hàn khung xe máy 18 Hình 2.5 Sơ đồ động học rơbốt hàn AII -V6 .19 Hình 2.6 Vùng hoạt động rơbốt hàn AII -V6 20 Hình 2.7 Các phận rơbốt hàn AII – V6: 21 Hình 2.8 Trung tâm điều khiển 21 Hình 2.9 Bảng điều khiển cầm tay 22 Hình 2.10 Hộp thao tác 23 Hình 2.11: Ro bot thực vị trí hàn khơng gian 24 Hình 2.12 Bình khí CO2 25 Hình 2.13 Cơ cấu đẩy dây hàn bánh: 26 Hình 2.14 Các chuyển động rôbốt hàn AII – V6 28 Hình 3-1: Phân loại phương pháp hàn theo trạng thái hàn 32 Hình 3-2: Một số liên kết hàn thường gặp 33 Hình 3-3: Các vùng quy ước mặt cắt ngang liên kết hàn giáp mối .33 Hình 3-4: Tác dụng nén điện trường lên que hàn nóng chảy .34 Hình 3-5: Sơ đồ vũng hàn; A,B: Phần đầu phần đuôi vũng hàn; h,b,a: Chiều sâu, chiều rộng chiều dài vũng hàn; s: Chiều dày chi tiết hàn 35 Hình 3-6: Sơ đồ kết tinh kim loại mối hàn 36 Hình 3-7: Tổ chức vùng ảnh hưởng nhiệt mối hàn giáp mối thép Cacbon 37 Hình 4-8: Phân loại mối hàn theo vị trí khơng gian 38 Hình 4-9: Phân loại mối hàn theo phương ngoại lực 39 Hình 3-10: Cấu tạo hồ quang 39 Hình 3-11: Sự phân bố nhiệt hồ quang .40 Hình 3-12: Ảnh hưởng chiều dài mối hàn đến đại lượng ứng suất dọc dư hàn giáp mối dày 25mm .42 Hình 3-13: Các biến dạng dọc hàn 42 Hình 3-14: Sự xuất ứng suất ngang độ co dọc mối hàn .43 Hình 3-15: Ảnh hưởng trình tự hàn đến việc phân bố ứng suất ngang 44 Hình 3-16: Các biến dạng góc 44 Hình 3-17: Biến dạng chung (a) biến dạng cục (b) dầm chữ T 44 Hình 3-18: a- Đúng; b- Sai 45 Hình 3-19: a- Đúng; b- Sai 45 Hình 3-20: Trình tự hàn mối hàn kết cấu 46 Hình 3-21: Phương pháp hàn lùi dần 46 Hình 3-22: Đặt vật hàn ngược chiều với chiều biến dạng 46 Hình 3-23: Nứt 47 Hình 3-24: Lỗ 48 Hình 3-25: Lẫn xỉ hàn .49 Hình 3-26: Hàn chưa ngấu 50 Hình 3-27: Khuyết cạnh 50 Hình 3-28: Đóng cục 51 Hình 3-29: Kiểm tra tia X Hình 3-30: Kiểm tra tia γ 52 Hình 3-31: Sơ đồ hàn lớp thuốc 53 Hình 3-32: Sơ đồ hàn hồ quang nóng chảy mơi trường khí bảo vệ .54 Hình 3-33: Sơ đồ nguyên lý hàn hồ quang điện cực khơng nóng chảy mơi trường khí trơ (hàn TIG) 55 Hình 3-34: Sơ đồ nguyên lý hàn điện tiếp xúc giáp mối 55 Hình 4.1 Cơng tắc xoay lựa chọn phương pháp lập trình 57 Hình 4.2 Hộp thoại Modify speed lựa chọn tốc độ dịch chuyển Rơbốt 57 Hình 4.3 Hộp thoại Program selection .58 Hình 4.4 Nhập mã số chương trình cần lập 58 Hình 4.5 Hộp thoại Function Record Status 58 Hình 4.6 Hộp thoại Soft-Keyboard 59 Hình 4.7 Các thông tin hiển thị bảng điều khiển cầm tay 59 Hình 4.8 Thao tác dịch chuyển rôbốt hàn bước số 61 Hình 4.9 Thao tác dịch chuyển rôbốt hàn bước số 61 Hình 4.10 Thao tác dịch chuyển rơbốt hàn bước số 62 Hình 4.11 Thao tác dịch chuyển rơbốt hàn bước số 62 Hình 4.12 Thao tác dịch chuyển rôbốt hàn bước số 62 Hình 4.13 Thao tác dịch chuyển rôbốt hàn bước số 63 Hình 4.14 Hộp thoại Function Record Status 64 Hình 4.15 Hộp thoại Robot Program hiển thị thơng tin bước lập trình .64 Hình 4.16 Nhập thông số chế độ hàn xác định .65 Hình 4.17 Cuộn dây hàn thép (Steel) đường kính 1,2mm .65 Hình 4.18 Chọn cường độ dòng điện hàn để kết thúc đường hàn 68 Hình 4.19 Chọn điện áp hàn để khởi động hồ quang hàn 70 Hình 4.20 Chọn vận tốc hàn để thực trình hàn 70 Hình 4.21 Bộ điều áp bình cấp khí CO2 bảo vệ mối hàn 71 Hình 4.22 Tầm với điện cực hàn 72 Hình 4.23 Liên kết hàn giáp mối 73 Hình 4.24 Các chức lệnh chèn chế độ hàn hiển thị 75 Hình 4.25 Chọn chế độ khởi động hồ quang hàn .76 Hình 4.26 Hộp thoại Weaving condition để bắt đầu dao động mỏ hàn 76 Hình 4.27 Di chuyển trỏ đến dòng lệnh số 77 Hình 4.28 Hộp thoại Arc End để kết thúc đường hàn ngắt hồ quang 77 Hình 4.29 Hộp thoại Weaving condition để kết thúc dao động mỏ hàn 78 Hình 4.30 Chương trình HÀN BẰNG GIÁP MỐI hồn thiện 78 Hình 4.31 Di chuyển trỏ vị trí xuất phát START 79 Hình 4.32 Mặt trước mối hàn giáp mối S = 8mm 81 Hình 4.33 Mặt sau mối hàn giáp mối S = 8mm .81 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT CNC (Computer Number Control) Điều khiển số có trợ giúp máy tính IR (Industrial Robot) Robot cơng nghiệp Ar (Argong) Khí Ar gong, khí trơ Co2( Cacbonnic) Khí bonnic MIG (Metal Inst Gas) Hàn điện cực nóng chảy mơi trường khí bảo vệ khí trơ MAG( Metal Active Gas) Hàn điện cực nóng chảy mơi trường bảo vệ khí hoạt TIG (Tungsten Inst Gas) Hàn điện cực khơng nóng chảy mơi trường khí trơ Sau tính tốn xác định cường độ dịng điện hàn, tiến hành chèn giá trị vào ô Welding Current hộp thoại khởi động hồ quang (Arc Start) kết thúc hồ quang (Arc End) Sau nhấn phím Enter bảng điều khiển để xác lập kết lựa chọn 4.3.3 Chọn Điện áp hàn (Uh) Điện áp hàn yếu tố quan trọng có ảnh hưởng trực tiếp đến q trình hàn Nếu điện áp hàn nhỏ khó gây hồ quang, nhiệt hồ quang không đủ gây tượng mối hàn khơng ngấu Cịn điện áp hàn q lớn làm tăng công suất nguồn nhiệt hồ quang hàn dẫn đến tăng tính chảy lỗng kim loại, tăng chiều rộng giảm chiều sâu ngấu mối hàn, bề mặt mối hàn bị lõm Đây yếu tố định hình dáng, kích thước mối hàn Vì việc xác định xác điện áp hàn loại vật liệu hàn, vị trí hàn quan trọng Để xác định điện áp hàn trước hết phải vào đường kính dây hàn (dd), vật liệu vật liệu hàn, vị trí hàn khơng gian (P) Việc xác định điện áp hàn thực theo phương pháp tra bảng chọn theo kinh nghiệm thực tế Sau xác định điện áp hàn, tiến hành chèn giá trị vào Welding Voltage hộp thoại khởi động hồ quang (Arc Start) kết thúc hồ quang (Arc End) Sau nhấn phím Enter bảng điều khiển để xác lập kết lựa chọn 4.3.4 Chọn Vận tốc hàn (Vh) Vận tốc hàn yếu tố quan trọng có ảnh hưởng trực tiếp đến trình hàn Nếu vận tốc hàn nhỏ làm kim loại mối hàn bị nhiệt gây tượng chẩy thủng vũng hàn Nếu vận tốc hàn lớn nhiệt hồ quang không đủ gây tượng mối hàn không ngấu, không đạt kích thước theo yêu cầu Đây yếu tố định đến suất, hình dáng, kích thước chất lượng mối hàn Vì việc xác định xác vận tốc hàn loại vật liệu hàn, vị trí hàn quan trọng Để xác định vận tốc hàn trước hết phải vào đường kính dây hàn (dd), vật liệu vật liệu hàn, vị trí hàn khơng gian (P), dạng liên kết hàn Việc xác 69 Hình 4.19 Chọn điện áp hàn để khởi động hồ quang hàn Xác định vận tốc hàn thực theo phương pháp tra bảng chọn theo kinh nghiệm thực tế Hình 4.20 Chọn vận tốc hàn để thực q trình hàn Sau tính tốn xác định vận tốc hàn, tiến hành chèn giá trị vào ô Welding Speed hộp thoại khởi động hồ quang (Arc Start) kết thúc hồ quang (Arc End) Sau nhấn phím Enter bảng điều khiển để xác lập kết lựa chọn 70 4.3.5 Chọn Lưu lượng khí bảo vệ (Vk) Lưu lượng khí bảo vệ yếu tố quan trọng có ảnh hưởng trực tiếp đến q trình hàn Nếu lưu lượng khí nhỏ không đủ bảo vệ mối hàn gây tượng mối hàn bị rỗ khí bị ơxy hố Nếu lưu lượng khí q lớn vừa lãng phí, vừa tạo luồng xốy gây tượng mối hàn bị lõm, rỗ khí ơxy hố kim loại mối hàn Đây yếu tố định đến hình dáng, kích thước chất lượng mối hàn Vì việc xác định xác lưu lượng khí bảo vệ mối hàn loại vật liệu hàn, vị trí hàn quan trọng Để xác định ưu lượng khí bảo vệ trước hết phải vào đường kính dây hàn (dd), vật liệu vật liệu hàn, vị trí hàn không gian (P), dạng liên kết hàn Việc xác định lưu lượng khí bảo vệ vũng hàn mối hàn thực theo hai phương pháp thơng qua cơng thức tính tốn tra bảng sau chọn theo kinh nghiệm thực tế Cơng thức tính tốn xác định lưu lượng khí bảo vệ Vk = 10.dd Trong đó: Vk – Lưu lượng khí bảo vệ (lít/phút) dd – Đường kính dây hàn (mm) Sau xác định lượng khí cần thiết bảo vệ vũng hàn mối hàn, tiến hành điều chỉnh van điều áp để chọn đủ lượng khí bảo vệ Trên điều áp in vạch cho phép lựa chọn điều chỉnh lượng khí bảo vệ theo yêu cầu Ấn phím f12 bảng điều khiển cầm tay để kiểm tra khí bảo vệ mối hàn Bên cạnh cần điều chỉnh cho viên bi cầu điều áp lượng khí xác định Hình 4.21 Bộ điều áp bình cấp khí CO2 bảo vệ mối hàn 71 4.3.6 Chọn Tầm với điện cực (Lc) Tầm với điện cực (hay khoảng cách điện cực) yếu tố quan trọng có ảnh hưởng trực tiếp đến trình hàn Nếu tầm với điện cực nhỏ gây tượng mối hàn bị lõm bề mặt, chẩy thủng vũng hàn, đầu mỏ hàn bị bám bẩn Nếu tầm với điện cực lớn gây tượng mối hàn bị rỗ khí, khơng ngấu, ơxy hố kim loại mối hàn Đây yếu tố định đến hình dáng, kích thước chất lượng mối hàn Vì việc xác định xác tầm với điện cực hàn loại vật liệu hàn, vị trí hàn quan trọng Để xác định tầm với điện cực hàn trước hết phải vào đường kính dây hàn (dd), vật liệu vật liệu hàn, vị trí hàn khơng gian (P), dạng liên kết hàn Việc xác định tầm với điện cực thực theo hai phương pháp thơng qua cơng thức tính tốn tra bảng sau chọn theo kinh nghiệm thực tế Cơng thức tính toán xác định tầm với điện cực hàn Lc = 10.dd Trong đó: Lc – Tầm với điện cực (mm) Lc Lc Lc dd – Đường kính dây hàn (mm) Hình 4.24 Tầm với điện cực hàn Hình 4.24 Tầm với điện cực hàn Hình 4.22 Tầm với điện cực hàn Bảng 4.20: Ảnh hưởng tầm với điện cực hàn Tầm với điện cực Nhỏ Trung bình (≈ 10.d) Lớn Cơng suất hồ quang Tăng Trung bình Giảm Độ sâu ngấu Tăng Trung bình Giảm Mức độ bắn toé kim loại Giảm Trung bình Tăng 72 Ngồi thơng số chế độ hàn giới thiệu phần trên, cần xác định số số phụ để đảm bảo nhận mối hàn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật Bảng 4.21 Các số phụ chế độ hàn Chỉ số Đặc điểm Có kiểu dao động mỏ hàn Linear, Sine Kiểu dao động mỏ hàn Wave, Circle Biên độ dao động mỏ hàn Thời gian mở ngắt khí bảo vệ Biên độ dao động mỏ hàn hai phía trái phải mối hàn Khí bảo vệ mở trước hồ quang phát sinh ngắt sau hồ quang tắt Q trình tính tốn thơng số chế độ hàn giúp cho việc xác định tìm chế độ hàn tối ưu nhanh Để xác định chế độ hàn tối ưu đảm bảo độ xác phải thơng qua q trình tính tốn lý thuyết thực nghiệm Ứng với loại vật liệu bản, vật liệu hàn, vị trí hàn, dạng liên kết hàn…cần xây dựng chế độ hàn tối ưu nhằm đạt hiệu suất hàn cao Với chiều dầy vật liệu từ (4 ÷ 6)mm hàn không cần phải thực mài vát mép vật hàn; nhiên nên đặt khe hở từ (1 ÷ 2)mm để đảm bảo độ ngấu cho mối hàn Với chiều dầy vật liệu từ (8 ÷ 10)mm cần phải thực mài vát mép hình chữ V phía, góc vát 300, thực hàn hai lớp phía để đảm bảo kích thước chất lượng mối hàn theo yêu cầu Với δ = (4÷6)mm Với δ = (8÷10)mm Hình 4.23 Liên kết hàn giáp mối Qua q trình tính tốn thực nghiệm nghiên cứu, xác định chế độ hàn tối ưu cho vật liệu thép CT38 có chiều dầy từ (2 ÷ 10)mm với mối hàn giáp mối đặt vị trí hàn bằng, ngang ngửa 73 Bảng 4.22: Chế độ hàn giáp mối áp dụng với thép CT38 vị trí Chế độ hàn Đường kính dây hàn dd (mm) Cường độ dòng điện hàn Ih (A) Điện áp hàn Uh (V) Vận tốc hàn Vh (cm/phút) Lưu lượng khí bảo vệ Vk (lít/phút) Vận tốc cấp dây hàn (m/phút) Tầm với điện cực Lc (mm) δ=2mm 1,2 86 18,5 90 12 3,0 12 δ=3mm 1,2 90 18,5 90 12 3,5 12 δ=4mm 1,2 95 19,0 90 12 3,5 12 δ=6mm 1,2 105 19,5 90 15 4,0 12 1,2 95 19,0 90 15 3,5 12 1,2 115 20,0 90 15 5,0 12 1,2 95 19,0 90 15 3,5 12 1,2 120 20 90 15 5,5 12 Chiều Dầy vật hàn δ=8mm δ=10mm Bảng 4.23: Chế độ hàn giáp mối áp dụng với thép CT38 vị trí đứng Chế độ hàn Chiều Dầy vật hàn δ=2mm δ=3mm δ=4mm δ=6mm δ=8mm δ=10mm Đường kính dây hàn dd (mm) Cường độ dịng điện hàn Ih (A) Điện áp hàn Uh (V) Vận tốc hàn Vh (cm/phút) 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 85 88 90 95 90 100 90 105 18,0 18,0 18,5 19,0 18,5 19,5 18,5 20,0 80 80 80 80 80 80 80 80 74 Lưu lượng khí bảo vệ Vk (lít/phút) 12 12 12 15 15 15 15 15 Vận tốc cấp dây hàn (m/phút) 3,0 3,2 3,5 4,0 3,5 4,0 3,5 4,5 Tầm với điện cực Lc (mm) 12 12 12 12 12 12 12 12 Bảng 4.24: Chế độ hàn giáp mối áp dụng với thép CT38 vị trí ngang Chế độ hàn Chiều Dầy vật hàn δ=2mm δ=3mm δ=4mm δ=6mm δ=8mm δ=10mm Đường kính dây hàn dd (mm) Cường độ dòng điện hàn Ih (A) Điện áp hàn Uh (V) Vận tốc hàn Vh (cm/phút) 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 85 90 95 100 90 105 90 105 18,0 18,0 18,5 19,0 19,0 20,0 19,0 20,0 90 90 90 90 90 90 90 90 Lưu lượng khí bảo vệ Vk (lít/phút) 12 12 12 15 15 15 15 15 Vận tốc cấp dây hàn (m/phút) 3,0 3,5 3,5 4,0 3,5 4,5 3,5 4,5 Tầm với điện cực Lc (mm) 12 12 12 12 12 12 12 12 4.4 Lệnh chèn thơng số chế độ hàn Sau lập trình xong chương trình bản, cần chèn thơng số chế độ hàn vào chương trình lập Nhấn tổ hợp phím [ENABLE] [ARROW] bảng điều khiển cầm tay để di chuyển trỏ đến bước số chương trình lập Nhấn tổ hợp phím [ENABLE] [CLAMP/ARC] (hoặc nhấn phím chức f7) bảng điều khiển cầm tay Lúc hình tinh thể lỏng bảng điều khiển xuất chức lệnh chèn chế độ hàn f1 f7 f2 f8 f3 f9 f4 f10 f5 f11 f6 f12 Hình 4.24 Các chức lệnh chèn chế độ hàn hiển thị 75 Nhấn phím chức f2 bảng điều khiển để chèn lệnh khởi động hồ quang khởi đầu đường hàn (kí hiệu AS = Arc Start) Khi xuất hộp thoại Arc Start cho phép lựa chọn nhập thông số chế độ hàn xác định đường kính dây hàn (Φ), chọn dịng điện hàn chiều cực nghịch (DC-), cường độ dòng điện hàn (Ih), điện áp hàn (Uh), vận tốc hàn (Vh), khí bảo vệ, thời gian trễ Sau nhấn phím f12 (Complete) phím [ENTER] để hồn thành việc chèn lệch khởi động hồ quang Hình 4.25 Chọn chế độ khởi động hồ quang hàn Nhấn phím f4 bảng điều khiển để chèn lệnh bắt đầu dao động mỏ hàn (kí hiệu WFP) Khi xuất hộp thoại Weaving condition cho phép lựa chọn nhập kiểu dao động Linear Sine wave Circle, biên độ dao động, tần số dao động, góc độ thời gian dao động Sau nhấn phím f12 (Complete) để hoàn thành việc chèn lệnh bắt đầu dao động mỏ hàn nhấn tổ hợp phím [ENABLE] [ARROW] bảng điều khiển cầm tay để di chuyển trỏ đến bước số chương trình lập Hình 4.26 Hộp thoại Weaving condition để bắt đầu dao động mỏ hàn 76 Hình 4.27 Di chuyển trỏ đến dịng lệnh số Nhấn phím f3 bảng điều khiển để chèn lệnh kết thúc dao động mỏ hàn (kí hiệu WE) Khi xuất hộp thoại cho phép lựa chọn thời gian kết thúc kiểu dao động Linear Sine wave Circle, biên độ dao động, tần số dao động Sau nhấn phím f12 (Complete) để hoàn thành việc chèn lệnh kết thúc dao động mỏ hàn Hình 4.28 Hộp thoại Arc End để kết thúc đường hàn ngắt hồ quang 77 Hình 4.29 Hộp thoại Weaving condition để kết thúc dao động mỏ hàn Nhấn phím chức f5 bảng điều khiển để chèn lệnh kết thúc hồ quang cuối đường hàn (kí hiệu AE) Khi xuất hộp thoại Arc End cho phép lựa chọn nhập thông số chế độ hàn cuối đường hàn xác định đường kính dây hàn (W1), dịng điện hàn chiều cực nghịch (DC-), cường độ dòng điện hàn (Ih), điện áp hàn (Uh), vận tốc hàn (Vh), thời gian trễ khí bảo vệ Sau nhấn phím f12 (Complete) phím [ENTER] để hồn thành việc chèn lệch kết thúc hồ quang cuối đường hàn Nhấn tổ hợp phím [ENABLE] [CLAMP/ARC] để hình bảng điều khiển cầm tay trở trạng thái chuẩn Lúc hình tinh thể lỏng bảng điều khiển cầm tay xuất chương trình “HAN BANG GIAP MOI” lập trình xong phần chèn đầy đủ thông số chế độ hàn thể hình Hình 4.30 Chương trình HÀN BẰNG GIÁP MỐI hoàn thiện 78 Như vậy, việc xác định chèn thông số chế độ hàn hồn tất Vấn đề khó khăn phần tính tốn chọn chế độ hàn tối ưu cho loại vật liệu, vị trí hàn…Việc địi hỏi ngồi kiến thức chun mơn, cịn phải có kinh nghiệm thực tế vận hành rơbốt hàn AII-V6 4.5 Kiểm tra hiệu chỉnh chương trình Trước thực q trình hàn tự động địi hỏi chuyển động rôbốt, thông số chế độ hàn chọn đảm bảo độ xác cao Trong trình lập trình, thực thao tác tay (Teach mode), rôbốt chuyển động với tốc độ thấp thuận lợi cho người lập trình quan sát vận hành Còn chuyển sang chế độ chạy tự động (Playback), rôbốt đạt tốc độ cao để đảm bảo giảm thời gian, tăng suất làm việc Do thơng số chọn khơng xác dẫn đến va chạm gây hư hỏng thiết bị hàn rôbốt hoạt động Vì việc kiểm tra hiệu chỉnh chương trình lập trình đảm bảo độ xác trước hàn tự động nhiệm vụ cần thiết quan trọng Để rơbốt hàn di chuyển đến vị trí theo u cầu địi hỏi thao tác lập trình phải xác, lựa chọn tốc độ hợp lý Ngồi phím chức cần phải nhấn cơng tắc DEADMAN phía sau bảng điều khiển cầm tay để cấp điện cho động rôbốt hàn trình hoạt động Quá trình kiểm tra hiệu chỉnh chương trình lập trình thực theo trình tự từ bước thứ đến kết thúc Nhấn tổ hợp phím [ENABLE] [ARROW] bảng điều khiển để di chuyển trỏ bước [START] chương trình lập trình ENABLE + [START] Hình 4.31 Di chuyển trỏ vị trí xuất phát START Nhấn phím [CHECK GO] [CHECK BACK] bảng điều khiển cầm tay để thực trình kiểm tra bước lập trình Khi trỏ 79 dịng lệnh đó, cần hiệu chỉnh nội dung nhấn phím [EDIT] bảng điều khiển nhập số liệu vào nhấn phím [ENTER] để hồn thành việc hiệu chỉnh Q trình kiểm tra hiệu chỉnh phải thực bước đến kết thúc chương trình lập trình Nếu dịng lệnh vị trí bị lỗi phải hiệu chỉnh cho phù hợp ghi lại nội dung chỉnh sửa cách nhấn tổ hợp phím [ENABLE] [O.WRITE/REC] 4.6 Hàn tự động Để đảm bảo an toàn q trình rơbốt hàn làm việc, khơng đặt vật dễ cháy, nổ, không đứng lại vùng làm việc rôbốt hàn chuyển sang chế độ hàn tự động (Play back) Sau hồn tất cơng việc lập trình, kiểm tra hiệu chỉnh chương trình lập, tiến hành chuyển sang chế độ hàn tự động (Play back) để rôbốt hàn thực hàn tự động Quá trình thực theo trình tự quy định Bật cơng tắc nguồn kiểm tra phận cấp dây hàn Mở van bình chứa kiểm tra khí bảo vệ cho q trình hàn Nhấn phím [CHECK GO] [CHECK BACK] bảng điều khiển để di chuyển rôbốt hàn vị trí xuất phát Di chuyển trỏ hình bước [START] Xoay cơng tắc bảng điều khiển cầm tay chuyển từ vị trí lập trình tay (TEACH MODE) sang vị trí chạy tự động (PLAY BACK) Xoay công tắc hộp thao tác chuyển từ vị trí lập trình tay (TEACH MODE) sang vị trí chạy tự động (PLAY BACK) Nhấn phím [START] hộp thao tác để rôbốt bắt đầu thực trình hàn tự động 4.7 Kết thúc chương trình Khi rơbốt hàn thực xong chương trình lập, tự động dịch chuyển vị trí ban đầu chọn Để đảm bảo an toàn tiến hành xoay công tắc bảng 80 điều khiển hộp thao tác chuyển từ vị trí chạy tự động (PLAY BACK) vị trí lập trình tay (TEACH MODE) Ngồi ra, muốn tiếp cận với Rơbốt hàn để quan sát sản phẩm làm mỏ hàn, cần phải nhấn nút [EMERGENCY] bảng điều khiển hộp thao tác để đảm bảo độ an toàn tuyệt đối Hình 4.32 Mặt trước mối hàn giáp mối S = 8mm Hình 4.33 Mặt sau mối hàn giáp mối S = 8mm 81 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận: Trong cơng trình nghiên cứu này, học viên thu nhận kết khoa học sau: Trình bày khái quát lịch sử phát triển ứng dụng rơbốt hàn; hệ thống hóa sở lý thuyết tổ chức kỹ thuật, cấu trúc động học vùng hoạt động rơbốt hàn nói chung; đặc biệt phân tích phận chuyển động rôbốt hàn AII – V6 phục vụ cho thí nghiệm đề tài luận văn Trình bày sở lý thuyết ứng suất biến dạng hàn; nguyên nhân biện pháp làm giảm thiểu ứng suất, biến dạng hàn Hệ thống hóa dạng khuyết tật hàn; nguyên nhân ảnh hưởng đến kết cấu hàn; phương pháp kiểm tra khuyết tật đánh giá chất lượng mối hàn Quy trình, phương pháp thực bước lập trình cho rơbốt hàn AII-V6; tính tốn xác định chế độ hàn tự động mơi trường khí hoạt tính bảo vệ; phương pháp kiểm tra hiệu chỉnh liệu thí nghiệm Kết nghiên cứu lý thuyết xác định chế độ hàn thí nghiệm phù hợp với thiết bị, vật liệu trường Cao Đẳng nghề Bà Rịa Vũng Tàu thời gian thực mối hàn rút ngắn; chất lượng mối hàn nâng cao hơn; việc điều khiển rôbốt hàn thực thuận lợi để hàn giáp mối với chiều dày từ 2mm đến 10mm vị trí bằng, đứng, ngang đường cong phức tạp hàn chữ, mối hàn ống Kiến nghị: Do thời gian hạn chế nên kết nghiên cứu đạt mức độ định Hướng nghiên cứu dự kiến ứng dụng rôbốt AII -V6 để hàn loại vật liệu có chiều dầy khác với quỹ đạo phức tạp không gian ba chiều 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO Trần Văn Địch (2007), Sản xuất linh hoạt FMS tích hợp CIM, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Trần văn Địch, Trần văn Việt, Nguyễn Văn Trọng, Lưu Văn Nhang (2001), Tự động hố q trình sản xuất, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Tạ Duy Liêm (2008), Máy công cụ CNC rôbốt công nghiệp tập 2, Nhà xuất Bách Khoa, Hà Nội Vũ Công Luận (1976), Kết cấu hàn, Nhà xuất Bách Khoa, Hà Nội Ngô Lê Thông (2007), Công nghệ hàn điện nóng chảy Tập 2, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Hoàng Tùng, Nguyễn Thúc Hà, Ngô Lê Thông, Chu Văn Khang (2006), Cẩm nang hàn, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Hoàng Tùng (2001), Sổ tay định mức tiêu hao vật liệu lượng điện hàn, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Trung tâm đào tạo chuyển giao công nghệ Việt – Đức HWC (2005), Tài liệu đào tạo chuyên gia hàn quốc tế DVS – EWF – IIW, Hà Nội Công ty TNHH Tân Thế Kỷ (2005), Hướng dẫn vận hành rôbốt hàn Series Almega AX , Hà Nội 10 Welding Company (2005), Kobelco welding handbook, Kobe steel Ltd, Korea 11 OTC - DAIHEN Corporation (2005), Almega AX series Instruction manual Synchromotion simultanenous control, Japan 12 OTC - DAIHEN Corporation No.1L9340C-E-2-2nd Edition (2003), Almega AX series Instruction manual Arc welding, Japan 13 OTC - DAIHEN Corporation No.1L8800H-E-4-3rd Edition (2004), Almega AX series Instruction manual External input/output software PLC, Japan 14 OTC - DAIHEN Corporation No.1L8800H-E-4-4th Edition (2005), Almega AX series Instruction manual Installation, Japan 83 ... - TRẦN BÌNH MINH NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP LẬP TRÌNH CHO ROBOT HÀN ĐỂ GIA CƠNG MỘT SỐ BỀ MẶT PHỨC TẠP Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY NGƯỜI... độ hàn phương pháp lập trình cho rơbốt AII – V6 hàn đường phức tạp ứng dụng hàn vật liệu thép CT38 có chiều dầy từ 2mm đến 10mm Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu sở lý thuyết: Nghiên. .. tạo đội ngũ cơng nhân có trình độ cao Tôi chọn đề tài: ? ?Nghiên cứu phương pháp lập trình cho RoBot hàn Để gia cơng số bề mặt phức tạp? ?? 10 Tôi vinh dự học tập nghiên cứu khóa đào tạo Thạc sĩ kỹ