让金刚石锯片焊接变得So Easy！
2016-05-19 罗克韦尔自动化
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金刚石是钻石的前身，也是自然界中天然存在的最坚硬的物质。
在珠宝界，它是华丽的象征，经过打磨之后，变成了女人爱不释手的华丽首饰。
在工业界，它摇身一变，以其“坚韧不拔”的品质，成为一种切割工具，用于混凝土、耐火材料、石材、陶瓷等硬脆材料的加工，广泛应用于石材加工、建筑、装潢和高速公路等领域。
切割利器 制作不易
作为工业切割的利器，金刚石锯片的焊接过程却令工程师们苦恼不已：直径在500mm 以下的金刚石锯片通常采用烧结或者钎焊的方法实现刀头与基体的连接，由于金刚石和金属基体的热膨胀系数差异较大，焊接残余应力也较大，当温度升高时，接头的强度会变低，切割时会出现刀头飞出的事故；此外，金刚石表面金属化的实现方式、表面金属与材料的匹配和选择、钎剂和气体介质的选择等问题都需要经过缜密的筛选。这对于工程师而言，是“绳命”和“脑力”的双重挑战。
相比之下，激光焊接可以“秒杀”钎焊的方式：激光焊接不需要银焊片，是直接通过激光基体和刀头熔化使两者形成有机结合，从而提高金刚石锯片的焊接强度，保证金刚石锯片在使用之中不掉齿。传统钎焊基体刀口结合面靠钎料熔化渗透而连接，其弯曲强度仅为350~600mpa，断口在焊缝；激光焊接时，锯片刀基、刀头结合面熔化形成共结晶组织，焊缝强度高于母材，其弯曲断裂强度可达1800mpa，断口在刀头。并且，激光焊接速度快、焊缝极窄、热影响区小，令金刚石锯片整体无变形，从而保证了锯片的最佳性能。基于激光焊接的优越性，激光焊接金刚石圆锯片的方式已逐步替代传统的焊接方式。
明星产品 谁来打造？
作为激光焊接的本土化专家，郑州金海威科技实业有限公司（以下简称金海威）长期从事金刚石工具专用设备的研制与开发工作。金海威目前已具备从简单设备到全自动高智能化产品的完整产品线。主要生产激光焊接机、高频焊接机、锯片焊接机、钻头焊接机、自动激光焊接机及金刚石锯片焊接检测机等产品。产品畅销国内，并出口到韩国、巴西、欧洲、加拿大、中东及印度等国家及地区。
为满足客户对锯片激光自动焊接成套设备不断提高的要求，金海威计划打造一款明星产品——LAWS120，其在设计制造过程中需解决如下挑战：
- 焊接轨迹采用二维数控飞行光路，从而实现对圆弧齿、直线齿等轨迹进行焊接；
- 数控加工在X、Y两轴的走刀方向上，满足起点和终点之间的直线插补与圆弧插补协同运作，并减少协同运作过程中的偏差；
- 除此之外，设备须根据已有的走刀情况进行数据点的密化工作，使得激光焊接更加精准及完美，需要自动化控制系统具有极高的精度。
完美方案 不惧挑战
为达到设备的上述要求，金海威对自动化设备供应商进行了多方考察，最终向罗克韦尔自动化抛出了橄榄枝。
罗克韦尔自动化提供的解决方案采用中型控制系统，通过全以太网将伺服全部连接，简化了繁琐的布线过程。以太网DLR设备层环网冗余，保证系统的稳定性。触摸屏采用PanelView Plus 6，控制器采用Compactlogix5370L3中型控制器，最高可支持16轴集成运动控制。伺服采用kinetix5500驱动器加VPL Kinetix® VP电机。同时，模块单元与执行机构距离近，连线短。且其CPU支持8轴伺服运动，并通过CIP Motion协议实现运动控制。
与其他品牌的PLC和伺服控制的协议相互独立不同，罗克韦尔自动化所采用的中型控制系统的CIP Motion协议包含在基于PLC的 Ethernet IP协议中，同时一个PLC的CPU也可带动伺服。通俗来讲，一个PLC既解决了伺服控制的问题又解决了可编程逻辑控制的问题。
生产效率比传统方法高10倍
LAWS1200系列锯片激光自动焊接成套设备最终实现了期待的全部功能，适合焊接不同厚度规格的锯片，焊接锯片的直径规格可以在105mm～1200mm之间连续变化，并可以方便焊接各种特殊护齿。LAWS1200采用液压系统夹持基体，并采用数控运动方式、配合多圈绝对值编码器，完全去除设备自检校对时间，使工作效率大大提高。设备可实现基体装载、刀头排序送进、基体刀头夹持、焊接、冷却、夹具清扫、锯片的取出等过程的全部自动化，生产效率高，适应连续批量生产，生产出的产品平均成本低，并且质量稳定可靠，极大地减少了人力成本。
目前，已经有多台LAWS1200系列锯片激光自动焊接成套设备在生产线上长期正常运转，每天连续工作20小时，焊接质量稳定可靠。其生产效率比传统方法高10倍以上，并且每名操作人员可以管理2～3台机器。焊接的Φ105～Φ1200(厚2.2～6.0mm)金刚石锯片质量完全符合出口产品的标准要求。
金海威电气总工耿泽中对罗克韦尔自动化的解决方案非常满意，并表示今后将在金海威的其他大型设备的自动化生产线上采用罗克韦尔自动化的控制系统，以提高设备的生产效率，从而最终提升金海威的市场竞争力！
