位置控制模式及力控制模式交互作用的轴向摩擦焊接装置制造方法及图纸

一种位置控制模式及力控制模式交互作用的轴向摩擦焊接装置，由主轴工件、尾座工件、主轴系统、滑台行走机构、床身、轴向加载机构、液压油源、控制系统、伺服控制器、液压伺服阀、第一压力传感器、第二压力传感器、位移传感器构成。本实用新型专利技术针将力控制模式和位置控制模式应用于摩擦焊接准备过程和摩擦焊接过程中，极大提高了加载到焊接工件上的焊接力精度，以及焊接工件之间的相对位置精度，实现高精度焊接力和高精度位移控制的轴向摩擦焊接过程。

Axial friction welding device with interaction of position control mode and force control mode

The utility model relates to an axial friction welding device with the interaction of a position control mode and a force control mode, which is composed of a main shaft workpiece, a tailstock workpiece, a main shaft system, a sliding table traveling mechanism, a bed, an axial loading mechanism, a hydraulic oil source, a control system, a servo controller, a hydraulic servo valve, a first pressure sensor, a second pressure sensor and a displacement sensor. The utility model applies the force control mode and the position control mode to the friction welding preparation process and the friction welding process, greatly improving the welding force precision loaded on the welding workpiece and the relative position precision between the welding workpiece, and realizing the axial friction welding process with high precision welding force and high precision displacement control.

【技术实现步骤摘要】
位置控制模式及力控制模式交互作用的轴向摩擦焊接装置
本技术涉及一种位置控制模式及力控制模式交互作用的轴向摩擦焊接装置。
技术介绍
轴向摩擦焊是固相焊接装置的一种，具有优质、高效、绿色、适用于异质材料焊接的装置优势，在航空航天、汽车、船舶、石油化工、工程机械等领域具有广泛的应用。轴向摩擦焊机作为一种重载设备，一般以液压驱动方式提供轴向焊接力，目前国内现有装置生产的轴向摩擦焊机主要采用以下三种方式向顶锻轴向加载机构供油：(1)三级减压阀供油方式：液压系统油源向三级减压阀的进油口供油，通过三级减压阀为顶锻轴向加载机构提供三个级别的焊接压力，实现摩擦焊接过程。(2)多路调压阀供油方式：液压油源向各路调压阀同时供油，各路调压阀根据焊接工艺过程要求，在控制系统的作用下分别向顶锻焊接油缸前进腔供油，为轴向摩擦焊接过程提供轴向焊接力。(3)液压比例阀供油方式：与三级减压阀供油方式相比，液压比例阀和液压油源、顶锻焊接油缸、液压系统回油的连接方式是相同的，但在油压调整的方式及由此导致的焊接过程控制方式这两方面存在差别。液压比例阀通过焊机控制系统输出的电信号控制输出的油压大小，进而控制顶锻轴向加载机构输出的焊接力。基于三级减压阀和多路调压阀供油方式生产的摩擦焊机，在焊接过程中调整油路压力或改变油缸动作时，阀芯的换向动作会使油路及顶锻油缸内的油压油油压产生波动，使作用在工件上的焊接力产生大的波动，导致在摩擦焊接过程中很难对顶锻焊接力进行精确控制；基于液压比例阀构成的顶锻焊接加载系统，由于液压比例阀针对液压油油压进行控制，对焊接过程中顶锻焊接油缸的位移控制通过外部位移传感器实现，很难对顶锻油缸的位移进行精确控制；由于焊机自身阻力等因素的作用，导致基于以上三种方式生产的轴向摩擦焊机，其施加到工件上的力很难精确控制。综上所述，上述方式构成的轴向摩擦焊接顶锻加载系统，很难实现对工件轴向受力和焊接变形量的精确控制。
技术实现思路
：本技术所要解决的装置问题是提供一种位置控制模式及力控制模式交互作用的轴向摩擦焊接装置，实现高精度焊接力和高精度位移控制的轴向摩擦焊接过程。本技术采用如下的装置方案：一种位置控制模式及力控制模式交互作用的轴向摩擦焊接装置，由液压伺服控制器2、液压伺服阀3、轴向加载机构5、第一压力传感器4、第二压力传感器7、位移传感器12构成的位置-力控制模式的液压伺服焊接加载系统。主轴系统11固定安装在床身13上，滑台行走机构8下表面安装移动滑块，床身13上表面安装直线导轨，滑台行走机构8通过移动滑块与直线导轨构间接与床身13相连；轴向加载机构5固定安装在床身13上；轴向加载机构5上安装了液压油缸，液压油缸活塞杆与移动滑台行走机构8固定连接；主轴工件10由主轴系统11上的工装夹具夹持，尾座工件9由滑台行走机构8上的工装夹具夹持；液压油源6与液压伺服阀3通过液压管路进行连接，液压伺服阀3与轴向加载机构5上的液压油缸通过液压管路连接，并通过液压管路向液压油缸的前腔和后腔提供液压油；控制系统1采用通讯电缆与液压伺服控制器2相连，实现控制系统1与液压伺服控制器2之间的数据及控制指令传输，液压伺服控制器2与液压伺服阀3通过控制电缆进行连接，并对液压伺服阀3进行控制；位移传感器12采用光栅尺，光栅尺的标尺光栅固定安装在床身13上，光栅读数头固定安装在滑台行走机构8上，位移传感器12的信号电缆与液压伺服控制器2相连，位移传感器12采集到的位移数据将反馈给液压伺服控制器2；第一压力传感器4安装在轴向加载机构5上的液压油缸的前进腔油路，检测液压油缸前进腔内油压大小；第二压力传感器7安装在轴向加载机构5上液压油缸的后退腔油路，检测液压油缸后退腔内油压大小；第一压力传感器4和第二压力传感器7的信号电缆均与液压伺服控制器2相连，将液压油缸的前进腔和后退腔内的油压反馈给液压伺服控制器2。本技术的工作原理：1.主轴系统11固定安装在床身13上，主轴系统11能够在电动机的拖动下高速旋转；滑台行走机构8下表面安装移动滑块，床身13上表面安装直线导轨，移动滑块与直线导轨构成移动副，滑台行走机构8能够在轴向加载机构5的作用下与床身13作相对运动；轴向加载机构5固定安装在床身上，轴向加载机构5上安装了液压油缸，液压油缸活塞杆与移动滑台行走机构8固定连接，液压油缸活塞杆的直线往复运动将拖动滑台行走机构8沿直线导轨在床身13上进行相对移动。2.主轴工件10由主轴系统11上的工装夹具夹持，并在主轴系统11的拖动下高速旋转。尾座工件9由滑台行走机构8上的工装夹具夹持，能够与滑台行走机构8一起沿直线导轨在水平方向上与床身13进行相对运动。3.液压油源6与液压伺服阀3通过液压管路进行连接，液压油源6为液压伺服阀3提供一定压力和流量的液压油；液压伺服阀3与轴向加载机构5上的液压油缸通过液压管路连接，并通过液压管路向液压油缸的前腔和后腔提供液压油，为液压油缸运动提供驱动力。4.控制系统1采用通讯电缆与液压伺服控制器2相连，实现控制系统1与液压伺服控制器2之间的数据及控制指令传输。液压伺服控制器2与液压伺服阀3通过控制电缆进行连接，并对液压伺服阀3进行控制。5.位移传感器12采用光栅尺，光栅尺的标尺光栅固定安装在床身13上，光栅读数头固定安装在滑台行走机构8上。当滑台行走机构8与床身13发生相对移动时，位移传感器12将记录下滑台行走机构8和床身13相对运动位移。位移传感器12的信号电缆与液压伺服控制器2相连，位移传感器12采集到的位移数据将反馈给液压伺服控制器2。6.第一压力传感器4安装在轴向加载机构5上的液压油缸的前进腔油路，检测液压油缸前进腔内油压大小；第二压力传感器7安装在轴向加载机构5上液压油缸的后退腔油路，检测液压油缸后退腔内油压大小；第一压力传感器4和第二压力传感器7的信号电缆均与液压伺服控制器2相连，将液压油缸的前进腔和后退腔内的油压反馈给液压伺服控制器2。7.轴向摩擦焊接分为准备过程和摩擦焊接过程两个阶段。由液压伺服控制器2、液压伺服阀3、轴向加载机构5上的顶锻油缸、第一压力传感器4、第二压力传感器7、位移传感器12构成的位置-力控制模式的液压伺服焊接加载系统，将液压伺服控制器设置为力-位置控制模式：本技术装置效果采用上述装置方案，本技术由液压伺服控制器2、液压伺服阀3、轴向加载机构5、第一压力传感器4、第二压力传感器7、位移传感器12等构成的位置-力控制模式的液压伺服焊接加载系统，将液压伺服控制器设置为力位置控制模式。当执行力控制模式时，液压伺服阀3在伺服控制器2的控制下，调整阀的开度大小，向顶锻油缸打入液压油，第一压力传感器4和第二压力传感器7采集顶锻油缸前进腔和后退腔的油压信号，并将油压数据反馈给伺服控制器2，伺服控制器2根据顶锻油缸前腔和后腔的液压油压差、油缸面积计算出顶锻油缸提供的轴向力。在空载条件下，伺服控制器2控制液压伺服阀3驱动轴向加载机构5前进或后退，得到滑台行走机构5空载运行的阻力大小。在轴向摩擦焊过程中，总的轴向本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种位置控制模式及力控制模式交互作用的轴向摩擦焊接装置，其特征是：由液压伺服控制器(2)、液压伺服阀(3)、轴向加载机构(5)、第一压力传感器(4)、第二压力传感器(7)、位移传感器(12)构成的位置力控制模式的液压伺服焊接加载系统，主轴系统(11)固定安装在床身(13)上，滑台行走机构(8)下表面安装移动滑块，床身(13)上表面安装直线导轨，滑台行走机构(8)通过移动滑块与直线导轨构间接与床身(13)相连；轴向加载机构(5)固定安装在床身(13)上；轴向加载机构(5)上安装了液压油缸，液压油缸活塞杆与移动滑台行走机构(8)固定连接；主轴工件(10)由主轴系统(11)上的工装夹具夹持，尾座工件(9)由滑台行走机构(8)上的工装夹具夹持；液压油源(6)与液压伺服阀(3)通过液压管路进行连接，液压伺服阀(3)与轴向加载机构(5)上的液压油缸通过液压管路连接，并通过液压管路向液压油缸的前腔和后腔提供液压油；控制系统(1)采用通讯电缆与液压伺服控制器(2)相连，实现控制系统(1)与液压伺服控制器(2)之间的数据及控制指令传输，液压伺服控制器(2)与液压伺服阀(3)通过控制电缆进行连接，并对液压伺服阀(3)进行控制；位移传感器(12)采用光栅尺，光栅尺的标尺光栅固定安装在床身(13)上，光栅读数头固定安装在滑台行走机构(8)上，位移传感器(12)的信号电缆与液压伺服控制器(2) 相连，位移传感器(12)采集到的位移数据将反馈给液压伺服控制器(2)；第一压力传感器(4)安装在轴向加载机构(5)上的液压油缸的前进腔油路，检测液压油缸前进腔内油压大小；第二压力传感器(7)安装在轴向加载机构(5)上液压油缸的后退腔油路，检测液压油缸后退腔内油压大小；第一压力传感器(4)和第二压力传感器(7)的信号电缆均与液压伺服控制器(2)相连，将液压油缸的前进腔和后退腔内的油压反馈给液压伺服控制器(2)。/n...

【技术特征摘要】
1.一种位置控制模式及力控制模式交互作用的轴向摩擦焊接装置，其特征是：由液压伺服控制器(2)、液压伺服阀(3)、轴向加载机构(5)、第一压力传感器(4)、第二压力传感器(7)、位移传感器(12)构成的位置力控制模式的液压伺服焊接加载系统，主轴系统(11)固定安装在床身(13)上，滑台行走机构(8)下表面安装移动滑块，床身(13)上表面安装直线导轨，滑台行走机构(8)通过移动滑块与直线导轨构间接与床身(13)相连；轴向加载机构(5)固定安装在床身(13)上；轴向加载机构(5)上安装了液压油缸，液压油缸活塞杆与移动滑台行走机构(8)固定连接；主轴工件(10)由主轴系统(11)上的工装夹具夹持，尾座工件(9)由滑台行走机构(8)上的工装夹具夹持；液压油源(6)与液压伺服阀(3)通过液压管路进行连接，液压伺服阀(3)与轴向加载机构(5)上的液压油缸通过液压管路连接，并通过液压管路向液压油缸的前腔和...

【专利技术属性】
技术研发人员：张春波，周军，梁武，乌彦全，林跃，李运雷，赵玉珊，
申请(专利权)人：哈尔滨焊接研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：黑龙;23