龍浩南，周 靜

（湖南汽車工程職業(yè)學(xué)院，湖南株洲 412000）

摩擦焊接是科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展下的產(chǎn)物，該技術(shù)在航空、機(jī)械制造、航天以及石油勘察等環(huán)節(jié)被廣泛應(yīng)用。摩擦焊接技術(shù)可以產(chǎn)生較大的熱量，能促使接觸面和鄰近區(qū)域達(dá)到熱塑性的狀態(tài)，屬于一種新型的焊接方法。世界人民對(duì)摩擦焊接技術(shù)的研究較早，該技術(shù)最早誕生于美國(guó)，引起焊接熱量影響小、焊接范圍廣的特點(diǎn)被各個(gè)行業(yè)的所關(guān)注。

1 連續(xù)驅(qū)動(dòng)摩擦焊機(jī)的研究分析

1.1 主機(jī)系統(tǒng)分析

主機(jī)控制系統(tǒng)由不同的部件構(gòu)成，如主軸系統(tǒng)、移動(dòng)夾具、滑臺(tái)、床身、施力油缸等，其中最為核心的部件就是主軸系統(tǒng)，構(gòu)成主軸系統(tǒng)的元部件較多，如旋轉(zhuǎn)夾具、主軸、制動(dòng)器、離合器、密封件以及軸承等，在各個(gè)源部件彼此配合的基礎(chǔ)上，可對(duì)滑臺(tái)進(jìn)行有序地控制，保障焊接過程中需要的轉(zhuǎn)速、摩擦壓力、轉(zhuǎn)矩和頂鍛壓力。靜壓軸承技術(shù)被國(guó)外大噸位摩擦焊機(jī)主軸系統(tǒng)所采用，該技術(shù)精度較高，但是我國(guó)對(duì)靜壓軸承技術(shù)的使用還未普及[1]。

1.2 控制系統(tǒng)分析

1.2.1 PLC控制系統(tǒng)

設(shè)計(jì)成本較低、編程簡(jiǎn)單且操作使用較方便是PLC控制系統(tǒng)的重要特點(diǎn)，此種控制系統(tǒng)在工業(yè)控制領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛。開關(guān)邏輯控制是PLC控制系統(tǒng)的主要方式，此種控制方式是對(duì)傳統(tǒng)繼電器控制方式的創(chuàng)新，在摩擦焊接機(jī)的控制環(huán)節(jié)上普遍采取PLC控制系統(tǒng)。杜隨更學(xué)者在原來(lái)基礎(chǔ)上對(duì)摩擦焊焊接進(jìn)一步改造，實(shí)現(xiàn)了PLC壓力閉環(huán)控制模式，該模式下可以使用PLC來(lái)模擬控制功能，在此基礎(chǔ)上納入電液比例閥，可明顯提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性[1]。

1.2.2 DSP控制系統(tǒng)

成本較低、開發(fā)簡(jiǎn)單且可靠性較強(qiáng)是DSA控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，工業(yè)控制領(lǐng)域中應(yīng)用DSP控制系統(tǒng)較為常見，此種控制系統(tǒng)下可以對(duì)整個(gè)焊接過程進(jìn)行順序控制，并設(shè)定、修改、實(shí)時(shí)檢測(cè)焊接參數(shù)，能實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)焊接過程的自動(dòng)化控制。現(xiàn)階段DSP控制系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用在連續(xù)驅(qū)動(dòng)摩擦焊接機(jī)上。

1.2.3 IPC控制系統(tǒng)

國(guó)外連續(xù)驅(qū)動(dòng)摩擦焊接機(jī)中最常采用的控制系統(tǒng)就是IPC，此種控制系統(tǒng)有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，且精準(zhǔn)度較高，焊接質(zhì)量也較好，因此在生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用。我國(guó)研究人員對(duì)IPC控制系統(tǒng)進(jìn)行研究，由之前的UCDOS軟件平臺(tái)發(fā)展到了Windows軟件平臺(tái)，該控制系統(tǒng)下對(duì)焊接質(zhì)量其決定性作用的主要有主軸轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、軸向壓力和變形量等參數(shù)，可以對(duì)摩擦焊接的過程進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測(cè)和繪制，實(shí)現(xiàn)了焊接過程的閉環(huán)控制[2]。

1.3 液壓系統(tǒng)分析

施力系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)是構(gòu)成壓夜系統(tǒng)的主要部分。其中旋轉(zhuǎn)移動(dòng)夾具并制動(dòng)主軸離合器控制油壓是輔助系統(tǒng)的主要功能。潤(rùn)滑系統(tǒng)的主要功能是對(duì)主軸箱起到潤(rùn)滑的作用。施力系統(tǒng)的主要功能是對(duì)滑臺(tái)的前進(jìn)、后退、停止等進(jìn)行控制，并為整個(gè)焊接提供相應(yīng)的頂鍛壓力和摩擦壓力。施力系統(tǒng)的穩(wěn)定性直接影響焊接質(zhì)量，該系統(tǒng)在整個(gè)液壓系統(tǒng)中起到至關(guān)重要的作用。國(guó)內(nèi)焊接液壓實(shí)力系統(tǒng)的控制閥與國(guó)外液壓施力系統(tǒng)的控制閥是不一樣的，我國(guó)傳統(tǒng)的焊機(jī)液壓施力系統(tǒng)的控制閥多采用開關(guān)型，此種控制閥成本較低，便于維修，但是精度不高，不能實(shí)現(xiàn)焊接過程的閉環(huán)控制。電液伺服控制系統(tǒng)是國(guó)外焊機(jī)液壓施力系統(tǒng)普遍采用的控制方式，該控制系統(tǒng)有較快的響應(yīng)速度，可控性較好，但是產(chǎn)生的油液容易對(duì)周圍環(huán)境帶來(lái)污染。針對(duì)此種問題，研究人員杜隨更進(jìn)一步改造了傳統(tǒng)施力系統(tǒng)，對(duì)電液比例方向閥和溢流閥進(jìn)行了重新組合，此種改造基礎(chǔ)下實(shí)現(xiàn)了軸向壓力的閉環(huán)控制，并可以對(duì)滑臺(tái)進(jìn)給速度進(jìn)行開環(huán)控制，改造升級(jí)后的施力系統(tǒng)更適用于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，可明顯提高控制系統(tǒng)的精度和可靠性。但是改造后的電液比例控制系統(tǒng)對(duì)工件定長(zhǎng)控制時(shí)，響應(yīng)速度較慢，在軸向伸縮量的控制上精度不高，因此在最后一道工序中摩擦焊接技術(shù)應(yīng)用頻率不高[3]。

2 連續(xù)驅(qū)動(dòng)摩擦焊接機(jī)的展望

連續(xù)驅(qū)動(dòng)摩擦焊接機(jī)在制造行業(yè)被廣泛應(yīng)用，但是我國(guó)對(duì)該技術(shù)的研究與發(fā)達(dá)國(guó)家還存在一定差距，現(xiàn)階段在連續(xù)驅(qū)動(dòng)摩擦焊接機(jī)研究領(lǐng)域上還存在不少的問題，比如在保持較高的轉(zhuǎn)速下主軸系統(tǒng)如何平衡較大的軸向壓力，如何提高焊接精度等都是今后需要重點(diǎn)研究的問題。此外我國(guó)焊機(jī)技術(shù)自動(dòng)化水平還有待提升，一些自動(dòng)化的裝備還有待健全。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)層面上需要需要研究人員對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制，對(duì)整個(gè)的摩擦過程施加壓力，這樣可以將液壓系統(tǒng)能耗較大、污染嚴(yán)重、噪音較大等問題得以解決，可見節(jié)能環(huán)保型的摩擦焊接機(jī)在今后的發(fā)展是非常光明的。再者多功能的連續(xù)驅(qū)動(dòng)摩擦焊機(jī)也是今后工業(yè)化領(lǐng)域研究的重點(diǎn)，多功能的焊接技術(shù)可滿足今后工業(yè)化高速發(fā)展的需求[4]。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，以上就是本文分析的連續(xù)驅(qū)動(dòng)摩擦焊機(jī)的研究情況，及今后的研究重點(diǎn)。希望通過本文的總結(jié)，可為連續(xù)驅(qū)動(dòng)摩擦焊機(jī)的技術(shù)研究提供相應(yīng)的指導(dǎo)價(jià)值。