阅读说明：本技术 一种伺服控制可变速送丝的激光送丝焊加工方法及系统 (Laser wire feeding welding processing method and system for servo-controlled variable-speed wire feeding ) 是由 徐银丽 陆康帆 唐元克 陈信宇 李鹏举 于 2020-06-05 设计创作，主要内容包括：本发明属于激光焊接技术领域,公开了一种伺服控制可变速送丝的激光送丝焊加工方法及系统,该方法通过设置激光出光功率和送丝轴速度的调变工艺,使激光焊接装置的激光出光功率被设置为按照起始缓升,结束缓降的速度功率曲线进行调变,调节送丝轴速度与该激光出光功率匹配,使其匹配机台加工速度,在很大程度上提升了激光送丝焊的焊接效果。根据本发明的激光送丝焊系统,通过命令控制单元对送丝轴速度进行控制,在机台轴向速度发生改变时调节激光出光功率和送丝轴速度,有效提升了激光送丝焊的焊接效率和加工效率。(The invention belongs to the technical field of laser welding, and discloses a laser wire feeding welding processing method and a laser wire feeding welding processing system for servo control of variable-speed wire feeding. According to the laser wire feeding welding system, the wire feeding shaft speed is controlled through the command control unit, the laser light emitting power and the wire feeding shaft speed are adjusted when the axial speed of the machine table is changed, and the welding efficiency and the machining efficiency of laser wire feeding welding are effectively improved.)

一种伺服控制可变速送丝的激光送丝焊加工方法及系统

技术领域

本发明涉及激光焊接技术领域，特别是关于一种伺服控制可变速送丝的激光送丝焊加工方法及系统。

背景技术

激光送丝焊加工方法，是利用激光束作为人的一种高效精密焊接方法，通过将激光焊接头移动到工件的焊接加工位置，开启激光光源（此动作也称出光），送丝装置将锡丝送至焊接部位（此动作也称吐丝），在激光辐射作用下锡丝熔化实现焊接。焊接部位焊接完成后，送丝装置停止送丝并将锡丝快速抽回（此动作也称收丝），关闭激光光源（此动作也称为关光），激光焊接头离开焊接加工位置准备进行下一个工件的焊接加工过程。

在现有技术中，激光送丝焊系统通常设置轴向驱动装置，用于将激光焊接头沿轴向移动进入或离开工件的焊接加工位置，使操作过程更加精准一致。激光送丝焊接在加工过程中，为保证焊接效果，需要根据实际情况调节送丝轴速度的工艺要求，如：焊接的起点、终点以及转角位置。而传统激光送丝焊只能控制送丝的开关，无法在加工中实时改变送丝轴速度，在焊接的开光、收光以及轴向的加减速阶段，存在送丝轴速度与机台轴向速度不匹配的问题，容易造成部分过焊，影响焊接效果。

因此，若能在焊接过程中实时调变送丝速度，则能很大程度上提升加工效果。

发明内容

为了改善上述问题，本发明主要的目的在于提供一种伺服控制可变速送丝的激光送丝焊加工方法及系统，根据轴向实际速度实时调节送丝速度，保证焊缝质量。

为了实现上述目的，本发明揭露了一种伺服控制可变速送丝的激光送丝焊加工方法，其步骤包括：设置激光出光功率和送丝轴速度的调变工艺，使激光焊接装置的激光出光功率被设置为按照起始缓升，结束缓降的速度功率曲线进行调变，并实时调节送丝轴速度与该激光出光功率匹配；激光焊接装置沿轴向移动到焊接加工位置；激光出光功率和送丝轴速度依据该调变工艺开始调变输出；激光焊接装置出光、吐丝开始焊接；焊接结束，关闭激光光源，收丝。

在本发明的较佳实施例中，其中该调变工艺具体为：预设激光出光功率百分比和送丝轴速度百分比范围为0-100%，通过设置控制指令根据机台轴向实际速度/给定速度比值设置激光出光功率百分比，并通过与激光出光功率百分比相匹配一致的送丝轴速度百分比来实时调节送丝轴速度。

较佳地，当激光出光功率百分比被设置在5%，10%，15%，20%，25%，30%，35%，40%，45%，50%，55%，60%，65%，70%，80%，90%或100%时，该送丝轴速度百分比被一一对应地实时设置为5%，10%，15%，20%，25%，30%，35%，40%，45%，50%，55%，60%，65%，70%，80%，90%或100%。

其中，所述激光出光功率百分比是实际焊接功率/正常焊接功率的比值，所述送丝轴速度百分比是实际送丝速度/正常送丝速度的比值。

在本发明的较佳实施例中，其中在焊接过程中，激光焊接头在进入焊接加工位置的过程时，激光出光功率百分比由设定值调变至正常焊接功率的100%；反之，激光焊接头在离开焊接加工位置的过程中，激光出光功率百分比由正常焊接功率的100%降低至设定值。

为了实现上述目的，本发明还揭露一种伺服控制可变速送丝的激光送丝焊系统，包括激光焊接头、送丝装置，还包括：驱动装置，用以驱动该激光焊接头沿轴向进入和离开焊接加工位置，以及驱动送丝轴并通过伺服电机控制送丝轴速度；命令接收单元，用以接收由操作者输入的激光出光功率百分比设定值，并根据预设的速度功率曲线产生控制指令；激光控制单元，用以接收所述命令接收单元所传送的控制指令，控制焊接过程的激光出光功率。

优选地，所述预设的速度功率曲线具体为：预设激光出光功率百分比和送丝轴速度百分比范围为0-100%，通过设置控制指令根据机台轴向实际速度/给定速度比值设置激光出光功率百分比，并通过与激光出光功率百分比相匹配一致的送丝轴速度百分比来实时调节送丝轴速度。

较佳地，当激光出光功率百分比被设置在5%，10%，15%，20%，25%，30%，35%，40%，45%，50%，55%，60%，65%，70%，80%，90%或100%时，该送丝轴速度百分比可以被一一对应地实时设置为5%，10%，15%，20%，25%，30%，35%，40%，45%，50%，55%，60%，65%，70%，80%，90%或100%。

基于上述技术方案，本发明伺服控制可变速送丝的镜送丝焊加工方法，达到以下有益效果：本发明中送丝轴采用伺服电机，通过控制器直接对送丝轴速度进行控制，在机台轴向速度发生改变时依据速度功率曲线，调节激光功率和送丝速度使其匹配机台加工速度，确保在机台轴向速度产生变化时焊接效果一致。

附图说明

图1是根据本发明一种实施例的伺服控制可变速送丝的激光送丝焊加工方法的步骤流程图。

图2是根据本发明的轴向实际速度/给定速度百分比与激光出光功率百分比设定图。

图3是激光焊接头在进入和离开焊接加工位置过程的起点、终点、转角位置的速度功率调变示意图。

图4是根据本发明一种实施例的激光送丝焊加工系统的结构方框图。

附图中：

1：激光送丝焊系统；

2：驱动装置；

3：命令接收单元；

41：激光控制单元；42：激光焊接头；

51：伺服电机；52：送丝轴；

6：储存单元。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明，下面将结合实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所做的等效变化与修饰前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

首先请参考图1，表示本发明揭露的一种伺服控制可变速送丝的激光送丝焊接加工方法。参考图1的同时结合图2及3，本发明的具体步骤说明如下。

步骤S1：开始，启动激光焊接机台。

步骤S2：设置激光和送丝调变工艺。该步骤具体为：设置激光出光功率和送丝轴速度的调变工艺，使激光焊接装置的激光出光功率被设置为按照起始缓升，结束缓降的速度功率曲线进行调变，并实时调节送丝轴速度与该激光出光功率匹配。在机台轴向速度方式变化时，依据如图2中所示的速度功率曲线图，设定激光出光功率和机台轴向速度使其匹配机台加工速度。操作者通过在图表中预设值中选择并设定相应的工艺，譬如设定激光出光功率百分比为40%，此时机台轴向速度百分比被对应设置为40%。参考图2，横坐标为轴向速度百分比，纵坐标为激光出光功率百分比，其可根据操作需要自行设定。表中为激光出光功率百分比与送丝轴速度百分比对应关系。

步骤S3：激光焊接头沿轴向走到焊接加工位置。在机台轴向驱动机构的作用下，激光焊接头沿轴向移动到焊接位置，准备焊接。

接着，步骤S4：激光和送丝依照工艺开始调变输出。根据步骤2设定好的激光出光功率百分比的设定值，以及相对应的送丝轴速度百分比，激光送丝焊设备自动地依照速度功率曲线加工工艺对激光出光功率和送丝速度进行调变。当激光功率变小，送丝轴速度也对应变小；激光功率变大，送丝轴速度也对应变大。如图3所示，由于机台轴向速度在移动进入到焊接加工位置或者离开焊接加工位置时存在加减速阶段，因此，需要对机台轴向速度变化时的激光出光功率和送丝速度进行调变，以提升焊接效果。在加工过程中，预设激光出光功率百分比和送丝轴速度百分比范围为0-100%，操作者通过根据机台轴向实际速度/给定速度比值设置激光出光功率百分比，并通过伺服电机控制调节送丝轴速度百分比与激光出光功率百分比相匹配一致。譬如，当激光出光功率百分比被设置在5%，10%，15%，20%，25%，30%，35%，40%，45%，50%，55%，60%，65%，70%，80%，90%或100%时，该送丝轴速度百分比则被一一对应地实时设置为5%，10%，15%，20%，25%，30%，35%，40%，45%，50%，55%，60%，65%，70%，80%，90%或100%。激光出光功率百分比设定值被设定后，从而在控制系统产生一个控制指令，用于控制焊接过程中激光出光功率。送丝速度百分比则在加工过程中则依据激光出光功率百分比变化被调变与激光出光功率百分比一致。

步骤S5：出光、吐丝开始焊接。在此步骤中，激光焊接头和送丝装置依据设定好的速度功率曲线调变工艺进行焊接，送丝装置吐出的锡丝在激光辐射下熔化后凝固在工件的焊接区域，直至焊接完成。焊接过程中实时保持送丝速度与激光功率相匹配。

步骤S6：焊接结束，关光、收丝。焊接结束后，激光光源关闭并且送丝装置快速抽回锡丝。

步骤S7：结束。激光焊接头沿轴向离开焊接加工位置，走到相应的位置，准备下一个焊接制程。

请参考图4，本发明还揭露了一种伺服控制可变速送丝的激光送丝焊系统1，包括激光焊接头42、送丝装置，还包括驱动装置2，命令接收单元3，激光控制单元41。送丝装置包括伺服电机51和送丝轴52。

其中，驱动装置2用以驱动该激光焊接头42沿轴向进入和离开焊接加工位置，以及驱动送丝装置的送丝轴52运动。送丝装置中的伺服电机51用以实时控制送丝轴52速度。驱动装置2驱动激光焊接头42的速度即机台轴向速度。

由于机台轴向速度在焊接过程中存在加减速阶段，传统的设备在此阶段无法调变激光出光功率以及实时调变送丝速度，影响了焊接效果。本发明通过根据机台轴向实际速度/给定速度的比值，通过设定相匹配的激光出光功率百分比和送丝轴速度百分比，可以提升焊接效果。具体地，所述预设的速度功率曲线具体为：预设激光出光功率百分比和送丝轴速度百分比范围为0-100%，通过设置控制指令根据机台轴向实际速度/给定速度比值设置激光出光功率百分比，并通过与激光出光功率百分比相匹配的送丝轴速度百分比来实时调节送丝轴速度：当激光功率变小，送丝轴速度也对应变小；激光功率变大，送丝轴速度也对应变大。当激光出光功率百分比被设置在5%，10%，15%，20%，25%，30%，35%，40%，45%，50%，55%，60%，65%，70%，80%，90%或100%时，该送丝轴速度百分比则被一一对应地实时设置为5%，10%，15%，20%，25%，30%，35%，40%，45%，50%，55%，60%，65%，70%，80%，90%或100%。

命令接收单元3用以接收由操作者输入的激光出光功率百分比设定值，并根据预设的速度功率曲线产生控制指令。该速度功率曲线还可以储存在一储存单元6中，该储存单元6与命令接收单元3连接，命令接收单元3从储存单元中读取该速度功率曲线并根据操作者的设定值生成控制指令。

激光控制单元41用以接收所述命令接收单元所传送的控制指令，控制焊接过程的激光出光功率。在焊接起始阶段的转角处至进入到正常的焊接加工位置，激光出光功率由小变大。在焊接结束阶段的转角处至离开焊接加工位置，激光出光功率由大变小。本实施例中，激光出光功率的最小值为正常焊接功率的10%，并且百分比每增加5%为一个调变档。

与激光出光功率对应的，本发明的送丝轴速度最小值为正常送丝速度的0%（即停止送丝），并且百分比每增加5%为一个调变档。操作者根据需要选择相应的速度功率曲线加工工艺。该系统中送丝装置的送丝轴采用伺服电机，通过控制器直接对送丝轴速度进行控制，在机台轴向速度发生改变时，依据速度功率曲线图调校激光出光功率和送丝轴速度使其匹配机台加工速度，确保焊接效果一致，焊接效果相对于现有技术具有显著的提升。

以上所述仅为本发明较佳的实施方式，并非用以限定本发明的保护范围；同时以上的描述，对于相关技术领域中具有通常知识者应可明了并据以实施，因此其他未脱离本发明所揭露概念下所完成之等效改变或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。