Page 31 - 理化检验-物理分册2023年第十一期

谭廖嶙, 等: 全自动板材和圆棒力学试样的加工及检验技术

送过来的试样抓取至减薄锯床夹具指定位置, 并开 2.4 全自动拉伸、 冲击试样检验技术
始加工试样, 其中可通过配置在机床一侧的悬伸铣 拉伸试验结果对于产品质量控制具有非常重要

头将冲击试样厚度减薄至 12mm ; 减薄完成后, 冲 的参考价值, 传统的拉伸试验机以人工操作为主, 影
击试样由机械手抓取至中转平台, 再由机械手抓取 响拉伸性能测试结果精度的因素有: 取样部位、 取样
至板材试样冲击加工中心进行精加工, 拉伸试样则 方向、 对中状况、 试验软件等 [ 4 ] , 传统方式因存在人
由 AGV 传输系统运送至多功能试样加工中心及圆 为主观因素, 且受限于设备自动化程度的影响, 试样
棒拉伸试样加工中心进行加工; AGV 小车将各精加 拉伸性能测试结果的不确定度较大。全自动拉伸试
工完成后的试样送入力学性能测试中心进行自动 验机是由机械手、 主机、 全自动引伸计、 自动测量系
检验。 统等组成, 与 AGV 传输系统相互配合, 试样的上
整个系统自带排屑系统、 数控系统、 冷却润滑系 料、 检测、 数据传输过程均不需人工参与, 有效提高
统等, 通过配置减震装置, 保证锯切机构运转噪声 了测试结果的准确度。
小、 运行平稳、 传动性能可靠。根据不同板材的厚 全自动拉伸试样检验的工艺流程为: AGV 小车
度、 牌号、 强度优化切割参数, 最大限度地减小锯片 将上游拉伸试样加工中心精加工的试样送到指定试
的损坏。控制系统可完成机床的逻辑控制, 包括信 样台; 机械手抓取试样至测量平台; 测量试样的横截
号采集、 设备控制、 运行状态监控和设备故障报警、 面积和长度; 机械手将试样送入试验位置; 拉伸试验
切割程序的编写和保存等。 主机启动并进行拉伸试验; 试样自动分拣, 数据自动
2.3 全自动圆棒试样加工系统 上传。根据检验频率钢厂可选择配置1个机械手对
目前, 对于将全自动加工技术运用到圆棒力学 应1台拉伸试验机或1个机械手对应2台拉伸试验
试样加工的研究较少, 各大钢厂基本以传统加工为 机的形式。
主。当圆棒直径超过车床处理能力时, 传统方法是 近年来, 国内部分实验室配备的冲击试验机只
首先利用普通圆盘锯锯切下料, 再通过空心钻床加 是局部自动化, 主要操作依旧以人工为主, 导致冲击
工, 最后对试样进行热处理及精加工。加工过程中 性能测试结果受人为主观因素影响较大, 且冲击试
会出现尺寸误差、 过渡圆弧误差及表面粗糙度不满 验机存在制冷装置结霜、 推送机构卡死、 定位精度不
足要求等情况。笔者根据目前的研究进展及应用情 准等问题 [ 5 ] 。新型全自动冲击试验机由主机、 机械
况, 设计了圆棒全自动加工系统, 整个系统由全自动 手、 低温箱、 视觉识别系统、 控制系统等组成, 与
高速圆盘锯、 全自动套料机床、 机器人、 上料系统、 控 AGV 传输系统相互配合, 可实现全过程无人运行。
制系统、 AGV 传输系统、 冲击加工中心、 圆棒拉伸加 全自动冲击试样检验的工艺流程为: AGV 小车
工中心等组成。 将上游冲击试样加工中心的精加工试样送到指定试
全自动圆棒试样加工及检验工艺流程为: 将全 样台; 机械手抓取试样至低温槽, 低温槽一次可至少
自动高速圆盘锯床锯切后的样坯由机械手夹取至试 放置40个试样, 所有动作均由可编程逻辑控制器发
样缓存平台; AGV 小车自动将锯切后的圆棒样坯送 送指令给气动电磁换向阀; 用机械手将低温冷却后
入全自动圆棒套料机床上料平台, 机械手自动夹取 的试样抓取至指定位置; 运行冲击试验机, 依据标准
样坯并送入夹具指定位置, 为避免因转速过高、 冷却 要求进行冲击试验; 运行断裂试样输送装置, 将试样
不均而产生闷刀现象, 加工过程中可采用专用刀具 回收, 并自动上传数据。整个系统高效、 无人化, 试
并留取切削余量; 将套料完成后的试样自动取样至 样自离开低温槽到进行冲击试验的时间可控制在

中转台; 人工将试样送入热处理炉, 并对试样进行热 5s内, 工作效率可接近300根 / h , 且有效避免了老
处理; 将热处理后的试样通过 AGV 小车送入全自 式冲击试验机存在的问题。
动圆棒冲击、 拉伸试样加工中心; 采用 AGV 小车将
加工后的试样送入力学性能测试中心, 并进行自动 3 全自动试样加工及检验技术的优点
检验。整个系统除热处理工序外基本不需人为参 设备的自动化程度、 制造水平、 误差控制能力等
与, 可实时调整钻取速率及刀具最佳受力点, 从而有 与成品检验室的质量控制、 成本控制、 人员配置等息
效避免传统加工方法带来的人为主观误差和设备机 息相关, 与传统加工及检验工艺相比, 全自动试样加
械误差。 工及检验技术的优点如下。
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