KUKA机器人应用技术-课件 项目 5 KUKA 机器人焊接编程实例

KUKA机器人T形接头焊接项目5·任务5.1项目5·KUKA机器人应用技术目录010203任务导入任务目标知识储备任务实施0405任务小结作为一家制造企业的机器人编程工程师，为KUKA机器人编写并优化T形接头焊接程序，以完成金属构件的焊接任务。T形接头焊接是一种常见的焊接形式，通常用于连接两个垂直放置的金属板（如T形接头）。如图5-2所示，该任务要求机器人能够精确地沿焊缝路径移动焊枪，并确保焊接质量稳定且符合生产标准。任务5.1｜KUKA机器人T形接头焊接图5-2机器人T形接头焊接任务任务导入知识目标◆（1）掌握T形接头焊接前的准备工作要点，包括焊接材料（焊丝、保护气体等）的选择与检查、工件的清理、固定与装夹。◆

（2）能够熟练操作KUKA机器人进行T形接头焊接任务的编程，包括设置焊接参数（如送丝速度、焊接速度、保护气体流量等）、规划焊接路径、编写焊接程序等。能力目标◆（1）熟练使用KUKA机器人示教器进行手动操作，完成焊接路径的示教和调试。◆

（2）通过实验和实践，不断调整焊接送丝速度、机器人焊接速度、气体流量等参数，获得最佳的焊接质量和效率。素养目标◆（1）培养学生严谨细致的工作态度，在T形接头焊接任务中注重每一个细节，严格按照工艺要求和操作规范进行操作。◆

（2）提升学生安全意识，在操作KUKA机器人进行焊接作业时，能够自觉遵守相关的安全规章制度，正确佩戴个人防护用品，熟悉机器人焊接设备的安全操作流程，避免安全事故的发生。任务5.1｜KUKA机器人T形接头焊接任务目标1.弧焊机器人的基本原理熔化极气体保护焊以焊丝作为电极，焊接时，送丝机构将焊丝送入导丝管，再经导电嘴送出，保护气体从喷嘴中以一定流量喷出。焊丝接触工件，电弧引燃并形成熔池，焊丝端部及熔池被保护气体包围，焊丝前端及对应位置的母材熔化，熔化的焊丝过渡到母材上，随着焊枪的移动，熔池不断形成和凝固，最终形成焊缝。2.一段焊缝需要的焊接指令（1）引弧指令“ARC开”。1）操作步骤：选择“菜单序列指令|ArcTech|ARC开”。2）说明：指令“ARC开”包含至引燃位置（目标点）的运动以及引燃、焊接、摆动参数、焊接速度。引燃位置无法轨迹逼近。电弧引燃并且焊接参数启用后，指令“ARC开”执行完毕。（2）ARCSWITCH。1）操作步骤：选择“菜单序列指令|ArcTech|ARCSWITCH”。2）说明：指令“ARCSWITCH”用于将一个焊缝分为多个焊缝段。每条“ARCSWITCH”指令定义其中一个焊缝段的运动、焊接以及摆动参数。该指令始终以轨迹逼近的方式接近其目标点。对最后一个焊缝段必须使用指令“ARC关”来结束整个焊接过程。（3）关弧指令“ARC关”。1）操作步骤：选择“菜单序列指令|ArcTech|ARC关”。2）说明：“ARC关”在终端焊口位置（目标点）结束焊接工艺过程。该指令在终端焊口位置填满终端弧坑。任务5.1｜KUKA机器人T形接头焊接知识储备【小提示】（1）在规划焊接路径时，尽量避免机器人在焊接过程中的急停急转，以保证焊接质量。（2）终端焊口位置无法轨迹逼近。（3）若工件对称，可编写镜像程序，通过坐标系变换快速生成另一侧的焊缝程序。（4）焊接前检查焊枪导电嘴磨损情况，定期清理喷嘴飞溅物，确保电弧稳定性。【注意事项】（1）焊接过程中，确保焊接电流和电压的设置符合焊接工艺要求，避免焊接缺陷。（2）在实际操作前，务必进行充分的仿真验证，确保程序的准确性和安全性。（3）焊接前必须确认工件夹紧牢固，避免焊接过程中因振动导致移位。（4）防护装备：佩戴自动变光焊接面罩，防止强光与飞溅伤害。（5）正式焊接前须在废料板上试焊，验证电流、电压匹配性，避免直接上件导致报废。（6）焊丝干伸长需严格控制在12～18mm，过长会导致电弧不稳，过短易堵塞喷嘴。（7）焊接过程中若出现异常（如送丝卡顿、电弧中断等），应立即按下急停按钮，排除故障后再复位程序。任务5.1｜KUKA机器人T形接头焊接知识储备【知识之窗】（1）平角焊主要是指T形接头和搭接接头的平焊。在焊接结构中多为T形接头，搭接接头采用较少，两者操作技能相类似。（2）引弧处易产生未熔合缺陷，编程时应设定引弧电流比正常焊接电流高约15%，停留时间应稍长。（3）收弧处易产生弧坑或裂纹，编程中设定收弧焊接参数时应适当减小焊接电流，停留时间应稍长，以控制弧坑及裂纹的产生。任务5.1｜KUKA机器人T形接头焊接知识储备实施地点：工业机器人焊接技术实训室。实施设备：KUKA机器人，型号为KR8R1420arcHW。焊机：奥地利伏能士TPS4000焊机。实施过程如下：（1）从横板两侧进行定位焊，定位焊长度为3～5mm，如图5-3所示。任务5.1｜KUKA机器人T形接头焊接图5-3T形接头焊件夹具装夹示意图任务实施（2）新建程序文件“Txinghan”，进入程序编辑器，如图5-4所示。（3）先将原来的HOME行删除，如图5-5所示。任务5.1｜KUKA机器人T形接头焊接图5-4新建程序图5-5删除原来HOME行任务实施（4）使用示教器手动操作机器人移动到合适位置，作为机器人的HOME点。将光标定位在对应程序行，单击示教界面左下角“指令|运动|PTP”，完成HOME点的示教，如图5-6所示。任务5.1｜KUKA机器人T形接头焊接图5-6机器人HOME点示教任务实施（5）手动操作机器人移动到P2点，单击示教界面左下角“指令|运动|PTP”，添加指令“PTP”，单击示教界面右下角“指令OK”按钮，完成P2点即过渡点的示教，如图5-7所示。任务5.1｜KUKA机器人T形接头焊接图5-7机器人过渡点P2示教任务实施（6）手动操作机器人移动到P3点，要处于与工件、夹具互不干涉的位置，继续添加指令“PTP”，单击示教界面右下角“指令OK”按钮，完成P3点的示教，如图5-8所示。该点为机器人焊接的临近点位置。任务5.1｜KUKA机器人T形接头焊接图5-8机器人焊接临近点P3示教任务实施（7）手动操作机器人至焊接起始点，如图5-9所示，注意机器人姿态不与夹具干涉。将光标移至对应行，单击左下角“指令|ArcTech|ARC开”，添加指令“ARC开”，修改点的名称为“Arc_Start”，单击示教界面右下角“指令OK”按钮，完成机器人焊接起始点的示教。（8）单击“WDAT1”后的箭头，出现如图5-10所示的选项，选择“引燃参数”选项，信道1的数值即为焊机里设置的JOB号（即焊接程序号），设置“提前送气时间”和“引燃后的等待时间”。任务5.1｜KUKA机器人T形接头焊接图5-9机器人焊接起始点示教图5-10焊接引燃参数设置任务实施（9）在焊接参数中设置信道1为“90”，修改焊接速度为“0.3m/min”，即5mm/s，如图5-11所示。（10）手动操作机器人移动到焊接目标点，如图5-12所示，注意机器人姿态不与夹具干涉。（11）将光标移至对应行，单击左下角“指令|ArcTech|ARC关”，添加指令“ARC关”，单击示教界面右下角“指令OK”按钮，完成机器人焊接目标点的示教，如图5-13所示。任务5.1｜KUKA机器人T形接头焊接图5-11机器人焊接参数设置图5-12机器人焊接目标点示教图5-13添加焊接结束指令任务实施（12）将信道1设为“90”，修改焊后吹气时间和终端焊口时间，如图5-14所示。任务5.1｜KUKA机器人T形接头焊接图5-14修改焊接结束时参数任务实施（13）手动操作机器人移动到P6点，即退避点，如图5-15所示，该点也要处于与工件、夹具不干涉的位置，焊枪角度任意，将光标移至对应行，单击示教界面左下角“指令|运动|LIN”，添加指令“LIN”，修改速度为“0.5m/s”，单击示教界面右下角“指令OK”按钮，完成P6点的示教。任务5.1｜KUKA机器人T形接头焊接图5-15焊接退避点P6示教任务实施（14）手动操作机器人移动到机器人运行的过渡点，如图5-16所示，将光标移至对应行，单击左下角“指令|运动|PTP”，添加指令“PTP”，单击示教界面右下角“指令OK”按钮，完成机器人过渡点的示教。任务5.1｜KUKA机器人T形接头焊接图5-16机器人过渡点示教任务实施（15）将原来的HOME行删除，将点的名称修改为“P1”，在弹出的对话框中单击“否”按钮，如图5-17所示，即将初始的P1点位置直接复制，回到开始新建的HOME点。（16）单击示教器上方的小人图标，如图5-18所示，选择程序运行方式为“动作”，即单步运行。任务5.1｜KUKA机器人T形接头焊接图5-17机器人HOME点示教图5-18单步运行任务实施（17）单击示教器上方的小人图标，如图5-19所示，选择程序运行方式为“Go”，即连续运行。调节“手动调节量”从5%到25%再到45%连续运行。（18）确认无误后，切换到自动运行模式，开启保护气，并检查保护气体流量是否满足要求，开启焊机并调整焊机参数，轨迹验证完成后启动焊接工艺键，实施自动焊接。任务5.1｜KUKA机器人T形接头焊接图5-19连续运行任务实施（1）掌握T形接头焊接前的准备工作要点，包括焊接材料（焊丝、保护气体等）的选择与检查、工件的清理、固定与装夹。（2）熟练使用KUKA机器人示教器进行手动操作，完成焊接路径的示教和调试。任务5.1｜KUKA机器人T形接头焊接任务小结KUKA机器人管板焊接项目5·任务5.2项目5·KUKA机器人应用技术目录010203任务导入任务目标知识储备任务实施0405任务小结在现代工业制造中，管板焊接是一项关键的工艺，尤其是在压力容器等设备的生产中，管板焊接的质量直接影响设备的密封性、强度和耐久性。假如你是一名工业机器人操作员，需要利用KUKA机器人完成管板角接头的环形焊缝焊接任务，如图5-21所示。任务5.2｜KUKA机器人管板焊接图5-21管板焊接任务任务导入知识目标◆（1）理解管板焊接的结构特点、接头形式及焊接工艺要求。◆（2）掌握KUKA机器人编程语言中与管板焊接相关的指令和参数设置，包括焊接路径规划、焊接参数的设置。能力目标◆（1）能够根据管板的结构和焊接要求，合理规划焊接路径。◆（2）能够调整机器人焊接速度、送丝速度等参数，确保焊接质量。素养目标◆（1）培养学生在焊接任务中注重细节、精益求精的职业素养，确保焊接程序的准确性和焊接质量的可靠性。◆

（2）强化学生在焊接操作中的安全意识，严格遵守操作规程，确保焊接过程符合工业标准。任务5.2｜KUKA机器人管板焊接任务目标【小提示】（1）在编写KUKA机器人程序时，注意环形焊缝的起点和终点需重合，避免出现焊接缺陷。（2）焊接参数（如送丝速度、机器人速度等）应根据管板材质的特性灵活调整，建议先进行试焊后再正式焊接。（3）焊枪的角度和姿态对焊缝质量影响较大，需根据焊缝位置和形状合理设置。【注意事项】（1）在焊接前，检查KUKA机器人、焊枪、送丝机等设备是否处于正常工作状态。（2）焊接过程中，确保焊接电流和电压的设置符合焊接工艺要求，避免焊接缺陷。（3）焊接作业时，必须穿戴适当的防护装备，如防护眼镜、手套和防护服。（4）焊接完成后，及时清理焊渣和废料，确保工作环境整洁。【知识之窗】（1）管板角接头根据空间位置可分为垂直固定俯位焊、垂直固定仰位焊、水平固定全位置焊、倾斜45°固定焊。（2）管板根部焊缝示教时，焊枪角度、电弧对中位置需要随着管板对接接头的弧度变化而变化。（3）由于管板焊接属于闭环焊缝，为保证接头的熔合性，收弧时应与引弧处重叠一部分。任务5.2｜KUKA机器人管板焊接知识储备实施地点：工业机器人焊接技术实训室。实施设备：KUKA机器人，型号为KR8R1420arcHW。焊机：奥地利伏能士TPS4000焊机。实施过程如下：（1）新建程序文件“guanbanhan”，如图5-22所示，进入程序编辑器。任务5.2｜KUKA机器人管板焊接图5-22新建管板焊接程序任务实施（2）先将原来的HOME点删除，如图5-23所示，使用示教器手动操作机器人移动到合适位置，作为机器人的HOME点，将光标定位在对应程序行，单击示教界面左下角“指令|运动|PTP”，完成HOME点的示教。（3）手动操作机器人移动到P2点，单击示教界面左下角“指令|运动|PTP”，添加指令“PTP”，单击示教界面右下角“指令OK”按钮，完成P2点即过渡点的示教，如图5-24所示。任务5.2｜KUKA机器人管板焊接图5-23删除原来HOME点图5-24机器人过渡点P2示教任务实施（4）手动操作机器人移动到P3点，如图5-25所示，即机器人焊接临近点，继续添加指令“PTP”，单击示教界面右下角“指令OK”按钮，完成P3点的示教。（5）手动操作机器人移动到P4点。该点也是圆弧焊接起始点，如图5-26所示，将光标移至对应行，单击左下角“指令|ArcTech|ARC开”，添加指令“ARC开”，单击示教界面右下角“指令OK”按钮，完成机器人焊接起始点的示教。任务5.2｜KUKA机器人管板焊接图5-25机器人焊接临近点P3示教图5-26焊接起始点P4示教任务实施（6）单击“WDAT1”后的箭头，出现如图5-27所示的选项，选择“引燃参数”选项，将信道1的数值设置为焊机内部对应的JOB号（即焊接程序号）；单击“焊接参数”选项，同时将其中的信道1数值改为相同的JOB号。最后，设置“提前送气时间”和“引燃后的等待时间”。（7）在“焊接参数”中设置信道1，并修改焊接速度，如图5-28所示。任务5.2｜KUKA机器人管板焊接图5-27引燃参数设置图5-28焊接参数设置任务实施（8）手动操作机器人移动到机器人运行的第一段圆弧辅助点，将姿态调整到合适位置。将光标移至对应行，单击左下角“指令|运动|CIRC”，添加指令“CIRC”，修改第一段圆弧辅助点的名称，单击示教界面右下角“辅助点坐标”按钮，完成机器人第一段圆弧辅助点的示教，如图5-29所示。任务5.2｜KUKA机器人管板焊接图5-29第一段圆弧辅助点示教任务实施（9）手动操作机器人移动到机器人运行的第一段圆弧目标点，将姿态调整到合适位置，如图5-30所示，单击示教界面右下角“目标点坐标”按钮，完成机器人圆弧焊接第一段圆弧目标点的示教。单击示教界面右下角“指令OK”按钮，完成机器人第一段圆弧点的示教。任务5.2｜KUKA机器人管板焊接图5-30第一段圆弧目标点示教任务实施（10）手动操作机器人移动到机器人运行的第二段圆弧辅助点，将姿态调整到合适位置，如图5-31所示，将光标移至对应行，单击左下角“指令|运动|CIRC”，添加指令“CIRC”，修改第二段圆弧辅助点的名称，单击示教界面右下角“辅助点坐标”按钮，完成机器人圆弧焊接第二段圆弧辅助点的示教。任务5.2｜KUKA机器人管板焊接图5-31第二段圆弧辅助点示教任务实施（11）手动操作机器人移动到机器人运行的第二段圆弧目标点，姿态调整到合适位置，如图5-32所示，单击示教界面右下角“目标点坐标”按钮，完成机器人第二段圆弧目标点的示教。单击示教界面右下角“指令OK”按钮，完成机器人第二段圆弧点的示教。任务5.2｜KUKA机器人管板焊接图5-32第二段圆弧目标点示教任务实施（12）同理，继续示教第三段和第四段圆弧（每段圆弧各包含一个辅助点和一个目标点，共4个点），注意姿态调整，如图5-33所示。（13）运行到最后一段圆弧的目标点，该点也是机器人焊接目标点，单击左下角“指