采用宏程序車削不同走刀輪廓拉伸試樣的方法

黃成杰

（太鋼技術(shù)中心， 山西 太原 030003）

試樣作為金屬材料各種性能的載體，通過拉伸試驗(yàn)可獲取各項(xiàng)力學(xué)性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)，因此試樣加工是保證試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性的首要因素。絕大部分中厚板和型材的力學(xué)性能檢驗(yàn)，按照檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)機(jī)械加工制成圓形橫截面拉伸試樣。但因試樣形狀多樣，且每種形狀規(guī)格眾多并形成一個(gè)系列，普通程序下的一個(gè)程序只能描述一個(gè)形狀和尺寸規(guī)格的試樣，即使采用宏程序編程[1]也只能解決相同形狀不同規(guī)格系列工件的加工，當(dāng)試樣形狀發(fā)生改變時(shí)只能重新編程，開發(fā)程序占用大量時(shí)間，嚴(yán)重影響應(yīng)用到實(shí)際加工的進(jìn)度。通過挖掘數(shù)控系統(tǒng)功能，開發(fā)了解決不同形狀和不同尺寸規(guī)格系列的室溫和高溫圓形橫截面拉伸試樣復(fù)合加工宏程序，突破了傳統(tǒng)意義上一個(gè)宏程序只能用于相同形狀不同規(guī)格系列工件的加工限制，達(dá)到縮短程序開發(fā)時(shí)間，加工便捷、優(yōu)質(zhì)、高效之目的，對(duì)于拓展宏程序的應(yīng)用范圍具有重要的實(shí)際意義。

1 常用試樣采標(biāo)情況

對(duì)常用的2 種室溫和1 種高溫試樣的中國、美國、日本和歐盟標(biāo)準(zhǔn)（表1、圖1—圖3）進(jìn)行對(duì)比。

圖1 采用中國、日本、歐盟標(biāo)準(zhǔn)圓形橫截面室溫拉伸試樣

圖2 采用美國標(biāo)準(zhǔn)的圓形橫截面室溫拉伸試樣

圖3 采用中國、美國、日本、歐盟標(biāo)準(zhǔn)螺紋頭部圓形橫截面高溫拉伸試樣

表1 圓形橫截面拉伸試樣采標(biāo)情況

2 技術(shù)方案

2.1 合理規(guī)劃走刀軌跡

對(duì)比3 種形狀試樣的加工輪廓可以發(fā)現(xiàn)，在一個(gè)加工輪廓的基礎(chǔ)上增加或減少一些加工步驟就可形成另一個(gè)形狀的加工輪廓，并可以此類推，編制一個(gè)復(fù)合型的加工程序，運(yùn)用數(shù)控系統(tǒng)的某些功能，即可用一個(gè)程序?qū)崿F(xiàn)所有形狀不同規(guī)格系列試樣的加工（圖4）。

圖4 3 種形狀的圓形橫截面拉伸試樣

2.2 宏程序變量的設(shè)計(jì)與賦值

分析不同形狀試樣的可變量，完成宏程序變量的設(shè)計(jì)與賦值，共確定12 個(gè)賦值宏變量[2]（圖5、下頁表2）。

表2 圓形橫截面拉伸試樣宏變量賦值列表

圖5 圓形橫截面拉伸試樣宏變量標(biāo)注示意圖

2.3 編制圓形橫截面拉伸試樣宏程序

宏程序O9999 作為一個(gè)切削模塊，由主程序O9000 調(diào)用（表3、表4）。

表3 圓形橫截面拉伸試樣主程序（FANUC 0i 系統(tǒng)）

表4 圓形橫截面拉伸試樣宏程序（FANUC 0i 系統(tǒng)）

續(xù)表4 圓形橫截面拉伸試樣宏程序（FANUC 0i 系統(tǒng)）

3 需要解決的技術(shù)問題

若想采用一個(gè)宏程序解決不同形狀圓形橫截面拉伸試樣的加工，突破傳統(tǒng)意義上宏程序只能用于相同形狀不同規(guī)格系列工件加工的限制，需拓展宏程序應(yīng)用范圍。同時(shí)，還應(yīng)解決加工不同形狀和不同規(guī)格圓形橫截面拉伸試樣過渡半徑的正確賦值。GB/T 228.1—2010《金屬材料拉伸試驗(yàn)第1 部分：室溫試驗(yàn)方法》6.1.2 機(jī)加工的試樣中提到：“如試樣的夾持端與平行長度的尺寸不相同，他們之間應(yīng)以過渡弧連接。此弧的過渡半徑的尺寸可能很重要。”

4 解決技術(shù)問題采用的技術(shù)方案

對(duì)于廣泛使用的Fanuc 數(shù)控系統(tǒng)，在一個(gè)程序的程序段前加上跳段符號(hào)“/”， 同時(shí)按下機(jī)床操作面板上的“跳選”鍵[3]，將不需要的程序段跳過，即可實(shí)現(xiàn)不同形狀圓形橫截面系列拉伸試樣的復(fù)合加工。

運(yùn)用宏程序采用變量編程和變量之間可運(yùn)算的優(yōu)勢，將不同形狀和不同規(guī)格試樣的過渡半徑值由已知變量值之間的運(yùn)算得出（表2、圖6）。

圖6 圓形橫截面拉伸試樣過渡弧半徑值計(jì)算圖解

5 工藝路線

三種形狀的圓形橫截面拉伸試樣加工工藝路線如表5 所示。

表5 3 種形狀的圓形橫截面拉伸試樣加工工藝路線

6 實(shí)施方式（見表6）

表6 具體實(shí)施方式

7 結(jié)論

1）運(yùn)用數(shù)控系統(tǒng)程序段跳過功能，按下操作面板上的“跳選”鍵，成功實(shí)現(xiàn)了不同形狀圓形橫截面系列拉伸試樣可用一個(gè)程序進(jìn)行復(fù)合加工，減少了試樣形狀變化時(shí)重新開發(fā)程序占用的大量時(shí)間，杜絕了多程序占用系統(tǒng)內(nèi)存而影響機(jī)床響應(yīng)速度和調(diào)錯(cuò)程序的可能。

2）運(yùn)用宏程序給變量公式賦值，自動(dòng)準(zhǔn)確計(jì)算試樣過渡半徑值，較好地解決了人工直接賦值不準(zhǔn)確的問題，徹底消除了加工試樣過渡弧與平行段之間出現(xiàn)的接刀痕跡，保證了檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。