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自動化制造系統(tǒng)加工過程中檢測與監(jiān)控系統(tǒng) - 加工中心

自動化制造系統(tǒng)加工過程中檢測與監(jiān)控系統(tǒng) 一、檢測與監(jiān)控原理在自動化制造系統(tǒng)的加工過程中,為了保證加工質量和系統(tǒng)的正常運行,需要對系統(tǒng)運行狀態(tài)和加工過程進行檢測與監(jiān)控(如圖1所示)。 圖1 檢測與監(jiān)控系統(tǒng)的組成 1. 運行狀態(tài)檢測與監(jiān)控 在自動化制造系統(tǒng)中,需要檢測與監(jiān)控的運行狀態(tài)通常包括:(1)刀具信息。 (2)機床狀態(tài)信息。(3)系統(tǒng)運行狀態(tài)信息。(4)在線尺寸測量信息。(5)系統(tǒng)安全情況信息。(6)仿真信息。仿真信息包括以下內容:零件的精工程序是否準確;有無碰撞干涉情況;仿真綜合結果情況等。2.工件尺寸精度檢測方法(1)直接測量與間接測量;(2)接觸測量和非接觸測量;(3)在線測量和離線測量。3.刀具磨損和破損的檢測方法(1)刀具、工件尺寸及相對距離測定法;(2)放射線法;(3)電阻法;(4)光學圖像法;(5)切削力法;(6)切削溫度法;(7)切削功率法;(8)振動法;(9)噪聲分析法;(10)加工表面粗糙度法。 二、檢測與監(jiān)控應用舉例例1 加工中心(MC)需檢測的運行狀態(tài)信息。MC需檢測的運行狀態(tài)信息如下:(1)環(huán)境參數及安全檢測。(2)刀庫狀態(tài)檢測。(3)機床負載檢測。(4)換刀機構檢測。(5)交換工作臺檢測。(6)工作臺振動檢測。(7)冷卻與潤滑系統(tǒng)檢測。(8)CNC/PC系統(tǒng)檢測。 圖2所示為根據切削力的變化判別刀具磨損和破損的系統(tǒng)原理圖。圖2 用切削力檢測刀具狀態(tài)原理圖 三、檢測設備1.坐標測量機(CMM)坐標測量機(CoordinateMeasuringMachine)又叫做三坐標測量機,是一種檢測工件尺寸誤差、形位誤差以及復雜輪廓形狀的自動化制造系統(tǒng)的基本測量設備。 圖3聲發(fā)射鉆頭破損檢測裝置系統(tǒng)圖 (1)坐標測量機結構的特點。CMM和精工機床一樣,其結構布局有立式和臥式兩類,立式CMM有時是龍門式結構,臥式CMM有時是懸臂式結構。兩種結構形式的CMM都有不同的尺寸規(guī)格,從小型臺式到大型落地式。圖5是一懸臂式CMM,由安放工件的工作臺、立柱、三維測量頭、位置伺服驅動系統(tǒng)、計算機控制裝置等組成。(2)坐標測量機的工作原理。 圖4 懸臂式坐標測量機 2.利用精工機床進行測量在精工機床上進行測量有如下特點:不需要昂貴的CMM,但會損失機床的切削加工時間;可以針對尺寸偏差自動進行機床及刀具補償,加工精度高;不需要工件來回運輸和等待。3.測量機器人隨著工業(yè)機器人的發(fā)展,機器人在測量中的應用也越來越受到重視。機器人測量具有在線、靈活、高效等特點,可以實現對零件100%的測量,因此特別適合于自動化制造系統(tǒng)中的工序間測量和過程測量。同坐標測量機相比,機器人測量造價低,使用靈活。4.專用的主動測量裝置在大規(guī)模生產條件下,常將專用的自動檢測裝置安裝在機床上,不必停機就可以在加工過程中自動檢測工件尺寸的變化,并能根據測得的結果發(fā)出相應的信號,控制機床的加工過程(如變換切削用量、刀具補償、停止進給、退刀和停機等)。例如,圖5所示為磨床上工件外徑自動測量及反饋控制裝置的原理圖。 圖5 磨床上工件外徑自動測量原理
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