АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ ЭЛЕКТРОДУГОВАЯ НАПЛАВОЧНАЯ УСТАНОВКА

Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована в автоматизированных электродуговых наплавочных установках, предназначенных для обработки металлических изделий и изготовления биметаллических плоских листов.
Известна автоматическая электродуговая наплавочная установка по патенту RU на полезную модель №48851U1, МПК7 В23Р 6/00 от 25.07.2005 г., опубликованному 10.11.2005 г., содержащая рабочий стол, ведущую каретку с суппортом, наплавочной головкой и механизмом подачи сварочной проволоки или ленты с кассеты со сварочной проволокой или лентой, источник питания сварочной дуги, фильтровентиляционную систему, систему охлаждения и пульт оператора.
В отличие от заявляемого изобретения автоматическая электродуговая наплавочная установка состоит из источника питания электрической дуги, устройства вращения наплавляемой детали, автоматической наплавочной головки. Механизм перемещения наплавочной головки установки выполнен в виде суппортов с сервоприводами, в механизме подачи наплавочной проволоки и устройстве вращения наплавляемой детали применены сервоприводы, а источник питания электрической дуги укомплектован тиристорным выпрямителем, имеющим возможность централизованного управления контроллером.
Также известна установка для автоматической электродуговой наплавки деталей по патенту RU на полезную модель №54850U1, МПК7 В23Р 6/00, В23К 9/04 от 12.04.2006 г., опубликованному 27.07.2006 г., включающая установленные в технологической последовательности рабочий стол с ведущей кареткой с суппортом, наплавочной головкой и механизмом подачи сварочной проволоки или ленты с кассеты со сварочной проволокой или лентой, основной источник питания сварочной дуги, фильтровентиляционную систему, систему охлаждения и пульт оператора.
Установка для автоматической электродуговой наплавки деталей, преимущественно упорных тяг тележек железнодорожного подвижного состава, содержит несущий каркас, на котором смонтированы опора в виде патрона для крепления наплавляемой детали, подвижную каретку с наплавочной горелкой, установленная с возможностью относительного продольного перемещения от привода и пульт управления.
Наиболее близким аналогом к заявляемой полезной модели по совокупности признаков и ожидаемому техническому результату является автоматизированный участок резки и сварки металлических конструкций по патенту RU на изобретение №2208506 С2, МПК 7 В23К 37/04, В23К 7/10, В23К 26/38, B23Q 41/00 от 21.02.2001 г., опубликованному 20.07.2003 г., включающий устройство числового программного управления, установленными в технологической последовательности координатным приводом портала, смонтированного над рабочим столом с возможностью перемещения в продольном направлении, размещенным на поперечной балке портала, координатным сервоприводом ведущей каретки с суппортом, наплавочной головкой и механизмом подачи сварочной проволоки или ленты с кассеты со сварочной проволокой или лентой и основным источником питания сварочной дуги, фильтровентиляционной системой, системой охлаждения на базе комплекса спрееров под охлаждающую текучую среду и системой фиксации листовой заготовки для изготовления биметаллического листа и пульта оператора.
В отличие от заявляемой полезной модели автоматизированный участок резки и сварки металлических конструкций оснащен установленными в технологической последовательности и связанными между собой транспортными и передающими средствами, одним или несколькими технологическими лазерами, предназначенными для сварки и резки, одним или несколькими бесконтактными устройствами контроля расположения кромок свариваемых или разрезаемых деталей, одним или несколькими бесконтактными устройствами измерения ширины зазора между свариваемыми деталями, одним или несколькими устройствами фиксации свариваемых деталей, при этом участок оснащен одной или несколькими установками для автоматической дуговой резки и сварки в среде защитных газов, а также устройствами регулирования силы тока сварочной дуги, скорости сварки и скорости подачи присадочного материала, зависящих от ширины зазора между свариваемыми деталями.
Общим недостатком является то, что в приведенных технических решениях не предусмотрено автоматическое регулирование параметров процесса наплавки, скорости наплавки и скорости подачи наплавочных материалов. Отсутствие возможности автоматического регулирования этих параметров ухудшает качество автоматической дуговой наплавки, что может привести к увеличению расхода наплавочных материалов и делает процесс наплавки трудоемким и непроизводительным.
В основу изобретения поставлена задача усовершенствовать автоматизированную электродуговую наплавочную установку, путем изменения конструктивного решения обеспечить автоматизированный контроль всех параметров процесса наплавки и за счет этого снизить расход наплавочного материала, уменьшить трудоемкость, повысить производительность и качество износостойких биметаллических листов.
Задача решена тем, что автоматизированная электродуговая наплавочная установка, включающая устройство числового программного управления, портал с координатным приводом, смонтированный над рабочим столом с возможностью перемещения в продольном направлении, размещенный на поперечной балке портала координатный сервопривод ведущей каретки с суппортом, наплавочной головкой и механизмом подачи сварочной проволоки или ленты с кассеты со сварочной проволокой или лентой, основной источник питания сварочной дуги, фильтровентиляционную систему, систему охлаждения на базе комплекса спрееров под охлаждающую текучую среду, систему фиксации листовой заготовки для изготовления биметаллического листа и пульт оператора, согласно полезной модели, она снабжена, установленной на общей с ведущей кареткой поперечной балке портала, ведомой кареткой с суппортом, наплавочной головкой с механизмом подачи сварочной проволоки или ленты, кассетой со сварочной проволокой или лентой и дополнительным источником питания сварочной дуги, при этом ведомая и ведущая каретки связаны между собой с возможностью перемещения друг относительно друга, а комплекс спрееров системы охлаждения размещен под листовой заготовкой для изготовления износостойкого биметаллического листа.
Благодаря тому, что автоматизированная электродуговая наплавочная установка снабжена установленной на общей с ведущей кареткой поперечной балке портала, ведомой кареткой с суппортом, наплавочной головкой с механизмом подачи сварочной проволоки или ленты с кассеты из сварочной проволоки или ленты, и дополнительным источником питания сварочной дуги, при этом ведомая и ведущая каретки взаимосвязаны с возможностью перемещения относительно друг друга, а комплекс спрееров системы охлаждения, размещен под листовой заготовкой для изготовления, достигнуто уменьшение затрат наплавочного материала, повышение производительности установки и улучшения качества наплавочных работ при изготовлении износостойких биметаллических листов.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на:
фиг.1 - представлен общий вид автоматизированной электродуговой наплавочной установки (вид сверху);
фиг.2 - представлен общий вид автоматизированной электродуговой наплавочной установки (вид сбоку).
Автоматизированная электродуговая наплавочная установка содержит устройство числового программного управления (ЧПУ) 1, портал 3 координатного привода 2, смонтированный над рабочим столом 4 для укладки листовой заготовки 5 с возможностью перемещения в продольном направленной, размещенный на поперечной балке 6 портала 3, координатный сервопривод 7 ведущей каретки 8 с суппортом 9, наплавочной головкой 10 и приспособлением подачи сварочной проволоки или ленты 11 с основной кассеты 12, основной источник питания сварочной дуги 13, фильтровентиляционную систему 14, систему охлаждения 15 на базе комплекса спрееров 16 под охлаждающую текучую среду, систему фиксации листовой заготовки 17 и пульт оператора 18.
Автоматизированная электродуговая наплавочная установка, также содержит, установленные на общей с ведущей кареткой 8 поперечной балке 6 портала 3, ведомую каретку 19 с суппортом 20, наплавочной головкой 21, механизмом подачи сварочной проволоки или ленты 22 с кассеты 23. При этом ведомая каретка 19 и ведущая каретка 8, управляемые соответственно координатными сервоприводами 24 и 7 жестко связаны между собой с возможностью перемещения друг относительно друга. Комплекс спрееров 16 системы охлаждения 15 размещены на рабочем столе 4 под листовой заготовкой 5.
Сведения, подтверждающие возможность использования автоматизированной электродуговой наплавочной установки преимущественно для изготовления износостойкого биметаллического листа.
Предварительно программистом разрабатывается управляющая программа, устанавливаемая в процессор числового программного управления (ЧПУ) 1 установки со съемного носителя или по цеховой сети. Управляющей программой ЧПУ задается и обеспечивается выполнение всеми исполнительными механизмами установки требуемых (задаваемых) технологических параметров наплавки, в зависимости от технических требований к продукции (толщина основного метала, толщины и свойств наплавляемого материала). К таким параметрам относятся скорость подачи электрода (сила сварочного тока), напряжение на дуге, вылет электрода, скорость поперечного перемещения электрода и вид траектории поперечного перемещения, скорость наплавки интенсивность охлаждения, выключение источников сварочного тока при обрыве одной из сварочных дуг на какой-либо сварочной головке.
Перед вводом установки в режим автоматизированного управления посредством ЧПУ 1, его приводят в исходное положение, при котором листовую заготовку 5 устанавливают с помощью грузоподъемного механизма (на чертеже не показано) на рабочий стол 4.
Производят выверку параметров расположения листовой заготовки 5 по отношению к параметрам рабочего стола 4.
Закрепляют листовую заготовку 5 посредством системы фиксации 17 в виде гидравлических прижимов по периметру к опорной плоскости рабочего стола 4.
Посредством координатных сервоприводов 7 и 24 ведущей 8 и ведомой 19 кареток с суппортами 9 и 20, выставляют параметры механизма подачи сварочной проволоки или ленты 11 и 22 наплавочных головок 10 и 21, расположенных на поперечной балке 6 портала 3 под требуемым углом наклона и высотой к плоскости листовой заготовки 5.
В ручном режиме устанавливают требуемое расстояние между наплавочными головками 10 и 21 расположенными соответственно на ведущей 8 и ведомой 19 каретках жестко связанных между собой с возможностью перемещения друг относительно друга.
Наплавочный материал кассеты 12 наплавочной головки 10 и кассеты 23 наплавочной головки 21 заправляют в соответствующие механизмы подачи сварочной проволоки или ленты 11 и 22.
Производят перевод портала 3 установки в положение, когда наплавочные головки 10 и 21 будут расположены в крайней начальной точке листовой заготовки 5.
Затем производят включение фильтровентиляционной системы 14 и системы охлаждения 15 с комплексом спрееров 16. После чего включают установку в режим наплавки. При этом происходит включение источников питания сварочной дуги 13 и соответствующих приводов портала 3 и наплавочных головок 10 и 21. Портал 3 начинает перемещаться вдоль рабочего стола 4 с листовой заготовкой 5 по оси X, а наплавочные головки 10, 21 по оси Y согласно заданной ЧПУ.
При достижении наплавочными головками 10 и 21 противоположного края листовой заготовки 5 в зависимости от параметров заданных управляющей программой ЧПУ. процесс наплавки происходит в обратном направлении со смещением наплавочных головок 10 и 21 на шаг наплавки до завершения наплавочных работ необходимых для доводки листовой заготовки до товарного вида биметаллического листа.
ЧПУ координатным приводом 2 портала 3 наплавочной установки имеет стандартный набор возможностей, взятых и необходимых для их работы, как при термической резке листового проката, так и при наплавке, т.е. управление установкой осуществляется согласно управляющей программе. При этом загрузка управляющей программы (УП) может производиться:
- с внутренней флэш-памяти наплавочной установки, в которой может хранится до нескольких десятков тысяч УП карт наплавки;
- с USB-флэш диска;
- с локальной или глобальной вычислительной сети;
- с пульта оператора, клавиатуры пульта пользователя.
Кроме этого, встроенная в систему сетевая поддержка позволяет производить контроль действий оператора, диагностику узлов и блоков установки, загрузку и выгрузку управляющих программ, а также управление установкой через компьютерную сеть
При загрузке в диалоговом окне отображается список УП, находящихся на диске, размер файла УП, графическое отображение карты наплавки текущей УП. Формат управляющих программ (УП): ISO ESSI, G-функцiї.
Полное программное управление технологическим процессом наплавки имеет развитую систему защиты от ошибочных действий оператора:
- блокировка перемещения портала 3 автоматизированной электродуговой наплавочной установки при отклонении от рабочей зоны наплавки; - блокировка запуска выполнения управляющей программы (УП) при несоблюдении необходимых условий (отсутствие прохождения контрольных сигналов от технологического оборудования и оснастки).
- блокировка при ошибках в исходном ЧПУ.
В процессе наплавки осуществляют ведение протокола сообщений системы и команд с пульта оператора 18 установки. Протоколы сохраняют на диске с возможностью просмотра, как с управляющего компьютера, так и с другого компьютера, подключенного к сети.
Также в процессе наплавки осуществляют плавное изменение скорости перемещения портала 3 в зависимости от заданных режимов наплавки.
Диапазон изменения скорости движения 30 - 100% от предварительно заданного значения.
Выполнение управляющих программ (УП) ЧПУ в различных режимах:
1. Режим «наплавки» - выполнение УП с включением наплавки.
2. Режим «черчение» - выполнение УП без включения наплавки.
3. Выполнение УП «вперед» и «назад» - реверс выполнения УП - возможность движения по траектории УП в прямом и обратном направлениях.
4. Выполнение отдельно выбранного фрагмента УП.
5. Выполнение УП в шаговом режиме (по одной команде УП).
6.Возможность остановки выполнения УП в произвольной точке с сохранением абсолютных координат наплавки с дальнейшим продолжением ее выполнения, в том числе и после полного выключения/включения электропитания установки (например, прервать выполнение наплавки из-за окончания рабочего дня и продолжить выполнение наплавки с точки остановки на следующий день).
7. Режим редактирования. Встроенный в систему редактор позволяет составлять новые УП или редактировать существующие с визуальным отображением редактирования каждой команды. Многофункциональная среда позволяет осуществлять редактирование одной программы и выполнением другой УП.
На экране монитора системы управления оператору доступна вся необходимая информация о текущем режиме состоянии портальной машины:
- карта наплавки УП;
- габаритный размер программы;
- текущая координата наплавочной головки и ее расположение относительно рабочего стола 4;
- скорость перемещения наплавочных головок 10, 21;
- текущий режим работы системы стабилизации вылета электрода наплавочных головок 10, 21 относительно листовой заготовки 5;
- наименование и текст управляющей программы, текущая выполняемая команда (кадр перемещения);
- масштабирование карты наплавки заготовки на экране монитора пульта управления оператора 18 и передвижение фрагмента изображения (прокрутка) для рассматривания деталей в УП;
- отображение текущего напряжения и тока дуги (цифровой вольтметр и амперметр).
Система управления установкой для электродуговой наплавки имеет развитую систему настроек, позволяющая подобрать оптимальный режим наплавки для обеспечения качества и производительности изготовления биметаллического листа.