直缝焊管焊缝修磨系统设计与磨削工艺研究
来源:至德钢业 日期:2021-04-16 00:21:49 人气:704
针对油气管线用焊管在实际生产中管端焊缝修磨需求,提出了一套自动修磨系统的整体方案,完成了修磨头和磨削力检测平台的工程设计,同时设计了完整的砂带磨削工艺试验方案。针对对修磨精度有较大影响的部件修磨头,从静力学和振动的角度分别分析了修磨头受力以及所受激振所产生的变形对修磨精度的影响,本文具体工作和结论如下:
(1)以国内典型的直缝埋弧焊管生产线中的修磨工位为基础,设计了嵌入生产线的管端焊缝修磨系统的整体方案,方案采用以机器人、激光测量和砂带磨削为主的技术路线。梳理了生产线中修磨系统的详细工作流程,设计了以ABB机器人IRB6700-200为主的机器人子系统,和以基恩士LJV-7080激光轮廓仪为主的检测系统,能够满足焊缝修磨的要求。
(2)根据功能需求设计了安装在机器人末端,能够适应508~1422mm直径钢管的修磨头,在RobotStudio中搭建了修磨系统,验证了修磨头对不同规格钢管的适应性。为了给修磨头磨削提供指导,设计了包含单因子试验和正交试验的砂带工艺试验方案,使用田口法建立的正交试验,可以明确3M 984F砂带磨削X80钢管焊缝时,磨削力和磨削量与各工艺参数的关系,找到磨削时最优的工艺参数组合,提高砂带磨削的效率和经济性。
(3)使用仿真软件考察修磨头在受力变形和由制造误差引起的偏心振动以及周期性变化的磨削力两个原因引起的激振变形对修磨精度的影响。在Workbench中对修磨头在三种典型工况下进行了静力学分析,得到修磨头在受力最大的工况二下最大变形0.031mm。使用ANSYS和ADAMS建立修磨头刚柔耦合模型,以激振测试原理为基础在ADAMS中进行了修磨头动态响应分析,得到在磨削时修磨头变形最大为0.037mm。静力学和振动分析结果表明变形对修磨精度±0.1mm无太大影响,修磨头设计合理。
目前各个行业的机器人砂带磨削系统处于兴起初期,各公司及单位都投入大量资源研发相关技术,管端焊缝修磨系统与现场生产线结合紧密,对修磨效率和精度要求高。本文由于时间所限,后续工作可以从以下两个方面进行。
(1)完成砂带磨削工艺试验,建立针对管端焊缝的修磨工艺体系,为修磨系统的高效率、高质量和低成本磨削提供工艺指导。
(2)以恒力和变力控制原理为基础,结合机器人姿态补偿,与机器人轨迹控制相结合,建立管端焊缝磨削的力控磨削方法,进一步提高磨削精度。