先进制造技术概论自动化制造系统.ppt

1、先进制造技术 第八章 自动化制造系统,(1) 制造自动化技术的内涵 制造自动化技术是制造业的关键技术，对制造业的发展具有非常重要的作用。制造自动化概念是一个动态发展的过程。20世纪初对制造自动化的理解或者说制造自动化的功能目标是以机械的动作代替人力操作，自动地完成特定的作业。这实质上是自动化代替人的体力劳动的观点。后来随着电子和信息技术的发展，特别是随着计算机的出现和广泛应用，制造自动化的概念已扩展为不仅包括用机器（包括计算机）代替人的体力劳动和脑力劳动，而且还包括人和机器及制造过程的控制、管理和协调优化，以使产品制造过程实现高效、优质、低耗、及时和洁净的目标。,先进制造技术,自动化制造系统,

2、自动化制造系统,(2) 制造自动化技术的关键技术 集成化技术。在过去制造系统中仅强调信息的集成，这是不够的。现在更强调技术、人和管理的集成。在开发制造系统时强调“多集成”的概念，即信息集成、智能集成、串并行工作机制集成、资源集成、过程集成、技术集成及人员集成。 智能化技术。应用人工智能技术实现产品生命周期（包括产品设计、制造、发货、支持用户到产品报废等）各个环节智能化，实现生产过程（包括组织、管理、计划、调度、控制等）各个环节的智能化、并实现人与制造系统的融合及人的智能的充分发挥。 网络技术。网络技术包括硬件与软件的实现。各种通信协议及制造自动化协议、信息通信接口、系统操作控制策略等，是实现各

3、种制造系统自动化的基础。 分布式并行处理技术。该技术实现制造系统中各种问题的协同求解，获得系统的全局最优解，进而实现系统的最优决策。,先进制造技术,多学科、多功能综合产品开发技术。机电产品的开发设计不仅涉及到机械科学的理论与知识而且还涉及到电磁学、光学、控制理论等。不仅要考虑技术因素，还必须考虑到经济、心理、环境、人文及社会等方面因素。机电产品的开发要进行多目标全性能的优化设计，以追求机电产品动静特性、效率、精度、使用寿命、可靠性、制造成本与制造周期的最佳组合。 虚拟现实技术。利用虚拟现实技术、多媒体技术及计算机仿真技术，实现产品设计制造过程中的几何仿真、物理仿真、制造过程仿真，采用多种介质来

4、存储、表达、处理多种信息，融文字、语音、图像、动画于一体，给人一种真实感及身临其境感。 人一机一环境系统技术。将人、机器和环境作为一个系统来研究，发挥系统的最佳效益。研究的重点是：人机环境的体系结构及集成技术、人在系统中的作用及发挥、人机柔性交互技术、人机智能接口技术、清洁制造等。这些主要关键技术体现了21世纪制造技术对CADCAM集成系统的要求，表达了CADCAM集成发展的方向。,先进制造技术,自动化制造系统,一. 自动化制造系统的常见类型,一. 自动化制造系统的常见类型,先进制造技术,刚性半自动化单机 刚性自动化单机 刚性自动线 刚性综合自动化系统 一般数控机床 加工中心 混合成组制造单元

5、 分布式数控系统 DNC 柔性制造单元 FMC 柔性制造系统 FMS 柔性制造线 FML 计算机集成制造系统 CIMS,柔性自动化 设备及系统,刚性自动化 设备及系统,自动化 制造系统,一. 自动化制造系统的常见类型,1. 刚性自动化设备及系统 (1) 刚性半自动化制造设备 除上下料外，机床可以自动的完成单个工艺过程的加工循环，这样的机床称为刚性半自动化单机。 刚性半自动化单机实现的是加工自动化的最低层次，但是投资少、见效快，适用于产品品种变化范围和生产批量都较大的制造系统。 缺点：调整工作量大，加工质量较差，工人劳动强度大。,先进制造技术,一. 自动化制造系统的常见类型,(2) 刚性自动化制

6、造设备 在刚性半自动化单机的基础上增加自动上下料装置而形成的自动化机床称刚性自动化单机。 刚性自动化单机常用于品种变化很小，但生产批量特别大的场合。 特点：投资少、见效快，但通用性差，是大量生产最常见的加工设备。,先进制造技术,一. 自动化制造系统的常见类型,(3) 刚性自动线（自动化生产线） 把机床按工艺顺序依次排列，用自动输送装置和其它辅助装置将它们联系起来，使之成为一个整体，并用液压或气动系统与电气控制系统将各个部分的动作联系起来，使其按照规定的程序自动地进行工作,使原料、毛坯或半成品（在装配时是零部件）根据控制系统要求，以一定节拍，按工艺顺序自动地经过各工位，完成预定的工艺过程，最后成

7、为合乎设计要求的制品。这种自动工作的机床系统就称为刚性自动线。,先进制造技术,一. 自动化制造系统的常见类型,特点：具有统一的控制系统和严格的生产 节拍，与自动化单机相比，结构复杂，完成的加工工序多，生产率很高。是少品种、大量生产必不可少的加工设备。 优点：生产周期短，中间库存少，物料流程短，占地面积少，改善劳动条件，便于管理。 缺点：投资大，系统调整周期长，更换产品不方便。,先进制造技术,一. 自动化制造系统的常见类型,(4) 刚性综合自动化系统 包括零件制造、热处理、锻压、焊接、装配、检验、喷漆、甚至包装在内的自动化系统。 优点：生产率极高，加工质量稳定，工人劳动强度低。 缺点：结构复杂，

8、投资强度大，建线周期长，更换产品困难。,先进制造技术,一. 自动化制造系统的常见类型,2. 柔性自动化设备及系统 (1) 分布式数控系统(DNC) DNC是用一台或多台计算机，对多台数控设备实施综合控制的一种方法，是机械制造系统的一个重要发展。DNC系统属于自动化制造系统的一种模式。 DNC发展过程： 群控（Direct Numerical Control） 分布式数控（Distributed Numerical Control ）：DNC系统实施分级控制，CNC计算机直接控制生产机床并与DNC系统主机进行信息交互，DNC主机也可与其它计算机进行信息的交互。,先进制造技术,一. 自动化制造系统

9、的常见类型, DNC系统的组成 DNC控制计算机 数据通讯系统 DNC接口 NC或CNC装置 软件系统：软件系统包括实时多任务操作系统、DNC通信软件、DNC管理和监控软件、NC程序编辑软件等。有时需要数据库管理系统、图形输入与编辑软件、刀具轨迹模拟和DNC接口管理软件等。,先进制造技术,一. 自动化制造系统的常见类型, DNC系统的主要功能 NC程序的上载与下载； NC程序存储与管理； 系统的简单控制与调度； 系统状态信息的采集、处理和报告； 根据生产作业计划进行生产调度与控制； 计划、工装（刀具、量具、夹具）信息、物料数据的集成生产管理。 目前多数DNC系统仅包括前三项功能，同时包括第四项

10、功能的DNC还不多见。由于DNC系统的上述功能都是在DNC管理与控制软件（包括DNC接口软件）支持下完成的，因此DNC系统的功能实际上也是DNC管理与控制软件应具有的功能。,先进制造技术,一. 自动化制造系统的常见类型, DNC系统的控制结构 DNC系统的一般结构,先进制造技术,NC/CNC机床,NC/CNC机床,数 据 通 信 系 统,DNC控制计算机,一. 自动化制造系统的常见类型,多级DNC结构，通常为树型结构。一般来说，底部的能力主要面向应用，具有专用的能力，用于完成规定的特殊任务。而顶部则具有通用的能力，控制与协调整个系统。 最高级：自动编程、系统管理、生产计划和物料需求计划等项功能

11、。 中间级：接收来自上一级系统的指令信息，也可根据下一级的设备状态，进行任务分解和调度，实时地向各个设备分配加工任务及一些统计信息和系统状态信息的反馈。 设备级：一般都是机床控制单元，它接受来自上一级的加工指令和控制信息，实现机床各坐标轴的运动及有关辅助功能的协调工作。也可向上一级反馈工况信息。,先进制造技术,一. 自动化制造系统的常见类型,先进制造技术,CAD/CAPP,工艺路线,车间控制器,单元控制器,DNC控制器,计划需求管理,CNC机床1,. . . . . . .,NC程序管理,NC程序,生产计划 计划完成情况,生产计划系统,CNC机床n,设备层,单元层,车间层,公司层,物料管理,工

12、装工具管理,计划完工管理,设备管理,质量管理,综合查询,机床运行状态,ERP,工作站层,一. 自动化制造系统的常见类型,(2) 柔性制造单元FMC 由13台计算机数控机床或加工中心所组成，单元中配备有某种形式的托盘交换装置或工业机器人，由单元计算机进行程序编制和分配、负荷平衡和作业计划控制。 优点：占地面积小，系统结构不很复杂、成本较低、投资较小、可靠性较高、使用及维护均较简单。适用于品种变化不是很大，生产批量中等的生产规模。,先进制造技术,一. 自动化制造系统的常见类型,FMC控制系统一般分为两级，分别是单元控制级和设备控制级。 FMC的基本控制功能包括： 单元中各加工设备的任务管理与调度。

13、 单元内物流设备的管理与调度。 刀具系统的管理。,先进制造技术,一. 自动化制造系统的常见类型,图所示是加工棱体零件的柔性制造单元。单元主机是一台卧式加工中心，刀库容量为70把，采用双机械手换刀，配有8工位自动交换托盘库。托盘库为环形转盘，托盘库台面支承在圆柱环形导轨上，由内侧的环链拖动而回转，链轮由电机驱动。,先进制造技术,一. 自动化制造系统的常见类型,(3) 柔性制造系统FMS,先进制造技术,一. 自动化制造系统的常见类型,先进制造技术,6、RV-2AJ 5自由度机器人,CNC 铣床编程,3、图像处理工作单元,库存控制,PLC 编程,8、存储工作单元,11、传输带系统,1、供料工作单元

14、2、检测工作单元,9、操作手工作单元,7、装配工作单元,4、操作手工作单元,10、成品分装工作单元,一. 自动化制造系统的常见类型,柔性制造系统FMS由四部分组成：两台以上的数控加工设备、一个自动化的物料及刀具储运系统、若干台辅助设备（如清洗机、测量机、排屑装置、冷却润滑装置等）和一个由多级计算机组成的控制和管理系统。 自动化加工设备 组成FMS的自动化加工设备有数控机床、加工中心、车削中心等，也可能是柔性制造单元。,先进制造技术,一. 自动化制造系统的常见类型, 工件储运系统 FMS工件储运系统由工件库、工件运输设备和更换装置等组成。工件库包括自动化立体仓库和托盘（工件）缓冲站。工件运输设备

15、包括各种传送带、运输小车、机器人或机械手等;工件更换装置包括各种机器人或机械手、托盘交换装置等。 刀具储运系统 刀具储运系统由刀具库、刀具输送装置和交换机构等组成。 辅助设备 辅助设备一般包括自动清洗工作站,自动去毛刺设备,自动测量设备,集中切屑运输系统和集中冷却润滑系统等。,先进制造技术,一. 自动化制造系统的常见类型,先进制造技术,一. 自动化制造系统的常见类型, 多层计算机控制系统 FMS的控制系统采用三级控制，分别是单元控制级、工作站控制级、设备控制级。,先进制造技术,第三级,第二级,第一级,1,2,1,2,m,n,一. 自动化制造系统的常见类型,FMS优点： 系统自动化程度高，可以减

16、少机床操作人员。 由于配有质量检测和反馈控制装置，零件的加工质量很高。 工序集中，可以有效减少生产面积。 与立体仓库相配合，可以实现24小时连续工作。 由于集中作业，可以减少加工时间。 易于和计算机管理信息系统、技术信息系统和质量信息系统结合形成更高级的自动化制造系统。,先进制造技术,一. 自动化制造系统的常见类型,FMS缺点： 系统投资大，投资回收期长。 系统结构复杂，对操作人员的要求很高。 系统结构复杂使得系统的可靠性较差。,先进制造技术,一. 自动化制造系统的常见类型,(4) 柔性制造线FML 是处于非柔性自动线和FMS之间的生产线，对物料系统的柔性要求低于FMS，但生产效率更高。 柔性

17、制造线主要适用于品种变化不大的中批和大批量生产，线中的机床主要是多轴主轴箱的换箱式和转塔式加工中心。在工件变换以后，各机床的主轴箱可自动进行更换，同时调入相应的数控程序，生产节拍也会作相应的调整。,先进制造技术,一. 自动化制造系统的常见类型,优点： 柔性制造线具有刚性自动线的绝大部分优点，当批量不很大时，生产成本比刚性自动线低得多，当品种改变时，系统所需的调整时间又比刚性自动线少得多。 缺点： 建立系统的总费用比刚性自动线高得多。,先进制造技术,一. 自动化制造系统的常见类型,图示为一加工箱体零件的柔性自动线示意图，它由两台对面布置的数控铣床，四台两两对面布置的转塔式换箱机床和一台循环式换箱

18、机床组成。采用辊子传送带输送工件。FML同时具有刚性自动线和FMS的某些特征，在柔性上接近FMS，在生产率上接近刚性自动线。,先进制造技术,一. 自动化制造系统的常见类型,(5) 柔性装配线(FAL) 柔性装配线（FlexibleAssemblyLine）通常由装配站、物料输送装置和控制系统等组成。 装配站：FAL中的装配站可以是可编程的装配机器人,不可编程的自动装配装置和人工装配工位。 物料输送装置 控制系统：FAL的控制系统对全线进行调度和监控，主要控制物料的流向和自动装配站、装配机器人。,先进制造技术,一. 自动化制造系统的常见类型,(6) 柔性制造工厂(FMF Flexible Man

19、ufacturing Factory) 以FMS为主体，将其应用范围扩大到全厂的生产管理过程，使整个产品的制造过程完全自动化，并由计算机系统将其有机的联系起来，形成制造过程全部自动化的柔性制造工厂。,先进制造技术,一. 自动化制造系统的常见类型,(7) 计算机集成制造系统(CIMS) 计算机集成制造系统是目前最高级别的自动化制造系统，它强调的主要是信息集成，而不是制造过程物流的自动化。 它的主要特点是系统十分庞大，包括的内容很多，要在一个企业完全实现难度很大。 CIMS的功能构成包括下列内容： 管理功能 设计功能 制造功能 质量控制功能 集成控制与网络功能,先进制造技术,一. 自动化制造系统的

20、常见类型,先进制造技术,二. 自动化加工设备,二. 自动化加工设备 1. AMS对加工设备的要求 加工工序集中 高柔性和高生产率 对机床控制系统的要求 有自保护装置和能力,先进制造技术,二. 自动化加工设备,2. 组合机床 以通用机床部件为基础，针对某一类零件而设计制造的专用机床。工序集中、采用专用刀具和夹具、液压气动装置进行工件装夹、使用随行夹具、具有一定柔性、采用PLC控制。 3. 一般数控机床 一般数控机床通常是指数控车床、数控铣床、数控镗铣床等，具有以下特点： 柔性高 自动化程度高 加工精度高且质量稳定,先进制造技术,二. 自动化加工设备,生产效率较高 具有刀具寿命管理功能 具有通信功

21、能 现代数控机床一般都具有通信接口，可以实现上层计算机与数控机床之间的通信，也可以实现几台数控机床之间的数据通信，同时还可以直接对几台数控机床进行控制。通信功能是实现DNC、FMC、FMS的必备条件。,先进制造技术,二. 自动化加工设备,加工中心是一种备有刀库并能按预定程序自动更换刀具，对工件进行多工序加工的高效数控机床。它的最大特点是工序集中，自动化程度高，可减少工件装夹次数，避免工件多次定位所产生的累积误差，节省辅助时间，实现高质、高效加工。 常见加工中心按工艺用途可分为镗铣加工中心、车削加工中心、钻削加工中心、攻螺纹加工中心及磨削加工中心等。加工中心按主轴在加工时的空间位置可分为立式加工

22、中心、卧式加工中心、立卧两用(也称万能、五面体、复合)加工中心。,先进制造技术,三. 工件储运系统,三. 工件储运系统 1. 工件储运系统的构成及控制 工件储运系统在AMS中的作用是将被加工零件按系统的要求输送到所需要的设备进行加工或处理，对暂时不需要加工的工件进行有效的存储和管理，使其不仿碍其它工件的流动，对已加工完成的件要送出系统或送入仓库等。 工件储运系统对加工零件、夹具以及托盘的运送和存储工作，必须相互合理协调地进行，使系统中加工设备能充分利用，满负荷工作，使整个系统的运行效率最高。,先进制造技术,三. 工件储运系统,先进制造技术,三. 工件储运系统,2. 工件储运系统的控制 (1)

23、自动化仓库控制装置 控制工件及夹具的入库出库，库存的管理，仓库装卸用堆垛机的控制等。 (2) 随行托盘控制装置 控制随行托盘从装卸站接受工件，让工件进出缓冲站，在输送装置和设备之间传递工件。 (3) 输送设备控制装置 控制输送设备的输送的方向和输送速度，并且能够识别工件和装卸工件。,先进制造技术,三. 工件储运系统,3. 工件储运系统运行的基本内容 (1) 工件装卸工作站 在工件装卸工作站装入毛坯、或卸下成品，完成工件储运系统的外部装卸任务。 (2) 随行托盘及其缓冲站 工件连同夹具进入系统后，先要装在随行托盘上，通过托盘交换器可实现输送装置与设备之间的工件交换，实现工件储运系统的内部装卸功能

24、。,先进制造技术,三. 工件储运系统,(3) 输送装置 工件及夹具在托盘上是靠输送装置或输送设备完成工件的运送工作，输送的路线有各种不同的形式。 (4) 自动化仓库 采用自动化仓库可实现工件及夹具的多品种、大数量存储。,先进制造技术,三. 工件储运系统,4. 工件输送设备 (1) 输送机 (2) 运输小车 柔性较大的AMS系统，机床工序集中，加工时间较长，输送频率不是很高，并且一般不是顺序输送，这种情况下用的最多的是输送小车。,先进制造技术,三. 工件储运系统,5. 自动化仓库 自动化立体仓库的主要特点有：利用计算机管理，物资库存账目清楚，物料存放位置准确，对自动化制造系统物料需求响应速度快；

25、与搬运设备（如AGV、有轨小车、传送带）衔接,能可靠、及时地供给物料；减少库存量，加速资金周转；充分利用空间，减少厂房面积；减少工件损伤和物料丢失；可存放的物料范围宽；减少管理人员，降低管理费用；耗资较大，适用于一定规模的生产。,先进制造技术,三. 工件储运系统,(1) 自动化立体仓库的组成 自动化立体仓库主要由库房、货架、堆垛起重机、外围输送设备、自动控制装置等组成。 图示为自动化立体仓库，高层货架成对布置，货架之间有巷道，随仓库规模大小可以有一到若干条巷道。,先进制造技术,三. 工件储运系统,先进制造技术,三. 工件储运系统,(2) 多层货架 自动化立体仓库中放置多个高层货架，每个货架之间

26、留有巷道，供堆垛机行走。 货架按照列和层划分为多个仓位，每个仓位有自己的仓位号，在计算机控制系统中对应一个“地址”，在这个地址中可存入该仓位的状态数据。,先进制造技术,三. 工件储运系统,(3) 堆垛起重机 堆垛起重机是立体仓库内部的搬运设备。堆垛起重机可采用有轨或无轨方式，其控制原理与运输小车相似。仓库高度很高的立体仓库常采用有轨堆垛起重机。为增加稳定性，采用两条平行导轨，即天轨和地轨。,先进制造技术,三. 工件储运系统,(4) 进出库装卸站 在立体仓库的巷道端口处有进出库装卸站，负责处理进出仓库的物料。 迸出库装卸站的数量与布局有多种形式，主要根据仓库的存储数量、进出库频率、系统的总体布局

27、等因素选择。 (5) 自动化立体仓库的管理与控制 货物的自动识别与存取 计算机管理 计算机控制,先进制造技术,四. 刀具准备和储运系统,四. 刀具准备和储运系统 1. 刀具准备和储运系统的组成 (1) 刀具室 刀具室工作包括刀具组装和刀具预调，这些工作主要由人来完成，负责对用过的刀具进行重磨，对废弃的刀具进行处理，对新刀具进行刀具与刀柄组装、编码和登记(向计算机输入信息)。 刀具进入系统前要进行预调。实际上，刀具室的工作是按刀具清单准备刀具，并将准备好的刀具放在刀具进出站。,先进制造技术,四. 刀具准备和储运系统,(2) 刀具进出站 刀具进出站是人与刀具流系统的接口，也是暂时存放刀具的地方，但

28、刀具在此处存放的时间较短，它是刀库进出系统的过渡。 刀具经过装配、预调和编码后，首先放到刀具进出站的刀具托架上，托架上装有刀具识别装置，可对刀具进行“有无刀具”和“刀具进出”的识别。 (3) 刀具输送设备 由刀具输送设备将准备好的刀具从刀具进出站送入中央刀库或机床刀库，或将有问题的刀具(磨损，破损，不用的刀具)从刀库送回到进出站。另外，输送设备还负责中央刀库与机床刀库之间刀具交换的输送任务。,先进制造技术,四. 刀具准备和储运系统,(4) 刀具库 中央刀具库可以储存较多数量的刀具，是整个系统刀具的存储区，它包含待加工品种所需要的刀具、备用刀具和暂时不用的刀具。 机床刀库存放的是机床上正在使用的

29、刀具。对于配有中央刀库的加工系统，机床刀库的容量可以较小，使机床刀库的结构简单、换刀选刀快。 (5) 刀具的组装和预调 刀具的组装和预调工作是在刀具室由人来完成，主要包括对新刀具进行刀具与刀柄组装和编码，对用过的刀具进行重磨，对废弃的刀具进行处理等等。,先进制造技术,四. 刀具准备和储运系统,(6) 刀具自动输送装置 刀具从刀具进出站进入自动运行的系统后，由刀具输送装置将刀具送到各机床的刀具库中，或者送入中央刀库。 刀具输送小车 输送小车上带有刀具托架，可以同时输送多把刀具，它在刀具进出站靠托架交换来装卸刀具，在进出站将车上的托架卸下，再装上带有系统所需刀具的托架。 送刀小车可以装载一组刀具，

30、进行成批换刀，但它向机床上送刀时，刀具的交换需要占用机床的加工时间，这种送刀方式适用于加工准备时机床停机状态的成组换刀。,先进制造技术,四. 刀具准备和储运系统, 高架机械手 机械手从刀具进出站抓住一把刀具，在高架轨道上行走，将刀具送到指定的机床刀库或中央刀库，并且自动将刀具装入刀库，然后从刀库拿下一把需要送出系统的刀具，再送到进出站。 这种方式每次只能运送一把刀具，但它不仅有输送功能，同时有装卸功能，可以自动装卸刀具，因此不占用机床的运行时间，中央刀库也可以不设换刀装置。 刀具搬运机器人 在刀具运输车上安装机械手，可将多把刀具依次装到车上的刀具托架上，送到刀库后，再将刀具依次从车上装到刀库中

31、。,先进制造技术,四. 刀具准备和储运系统,2. 刀具流系统的控制管理 对刀具室的管理 由人来完成对刀具编码并将信息输入计算机。 刀具的分配：根据系统的生产计划和工艺过程，合理地对各个加工设备进行刀具分配。 刀具寿命管理：对刀具的磨损和破损情况进行监测，及时更换刀具，对刀具进行重磨，或换新刀具。 刀具信息处理：对刀具编码、刀具补偿值、刀具位置和状态、切削参数等信息进行处理，并及时反馈给刀具室和机床控制系统。,先进制造技术,五. 质量控制和运行监控系统,五. 质量控制和运行监控系统 1. 质量控制的概念 质量控制是一个管理过程，它是对产品的质量性能进行实际测试，再与标准进行比较，以此来判断其质量

32、是否达到要求。,先进制造技术,先进制造技术,五. 质量控制和运行监控系统,(1) 质量控制系统 一个产品的质量性能包括外观、结构、功能、寿命等等。 质量控制系统采集被控制变量的实际值。 系统将被控变量的值与预定的标准值进行比较。 根据比较结果计算新的操作变量，改变制造计划和调度，来修正加工过程，使被控变量(产品)达到预定的标准。,先进制造技术,五. 质量控制和运行监控系统,(2) 运行状态检测与监控 自动化制造系统中，需要检测与监控的运行状态通常包括： 刀具信息 机床状态信息 系统运行状态信息 在线尺寸测量信息 系统安全情况信息 仿真信息包括以下内容：零件的数控程序是否准确；有无碰撞干涉情况；

33、仿真综合结果情况等。,先进制造技术,五. 质量控制和运行监控系统,2. 质量控制的过程和方法 (1) 工件尺寸精度检测方法 直接测量与间接测量 接触测量和非接触测量 在线测量和离线测量,先进制造技术,五. 质量控制和运行监控系统,(2) 刀具磨损和破损的检测方法 电阻法 切削力法 切削温度法 切削功率法 振动法 噪声分析法,先进制造技术,五. 质量控制和运行监控系统,3. 作业过程的协调控制 (1) 对工件流的控制 夹具的零点设定 工件装卸控制 工件输送控制 (2) 对刀具流的控制 控制系统控制刀具，在中央刀库与机床刀库之间实现有序的刀具交换。交换过程由输送设备完成。 (3) 对机床数控程序的

34、管理 系统对数据程序要进行管理，即将多个数控程序存储准备待用，需要时及时传送给所需机床。,先进制造技术,五. 质量控制和运行监控系统,4. 检测与监控应用举例 (1) 切削力法刀具磨损和破损的检测与监控 切削力的变化能直接反映刀具的磨损情况。图中和所示是切削力的变化过程，曲线表示的是锋利的刀具，曲线表示的是磨钝了的刀具。切削力的差异F是反映刀具实际磨损的标志。如果切削力突然上升或突然下降，可能预示刀具的折断。,先进制造技术,五. 质量控制和运行监控系统,先进制造技术,五. 质量控制和运行监控系统,(2) 声发射法检测刀具 固体在产生变形或断裂时，以弹形波形释放出变形能的现象称为声放射。在金属切

35、削过程中产生声发射信号的来源有：工件的断裂，工件与刀具的摩擦，刀具的破损及工件的塑性变形等。声放射在切削过程中产生频率范围很宽的声发射信号，从几十千赫兹至几兆赫兹不等。声发射信号可分为突发型和连续型两种。突发型声发射信号在表面开裂时产生，其信号幅度较大，各声发射事件之间间隔时间较长；连续型声发射信号幅值较低，事件的频率较高，以致难以分为单独事件。,先进制造技术,五. 质量控制和运行监控系统,正常切削时，声发射信号是小幅值的连续信号。刀具破损时，声发射信号幅值远大于正常切削，它与刀具破损面积有关，增长幅度为37倍。因此，声发射信号产生阶跃突变是识别刀具破损的重要特征。图所示为声发射钻头破损检测装置系统图。,先进制造技术,五. 质量控制和运行监控系统,六. 辅助设备,六. 辅助设备 在FMS的加工系统中，不仅有加工中心、车削中心等切削加工设备，还有清洗设备，光整设备、排屑设备和冷却液处理设备等辅助设备。 FMS系统中如果缺少这些辅助设备，这此辅助工作要到系统外由人工完成，这样将使整个制造系统的自动化程度降低，生产效率无法提高，而且产品的制造质量也不容易保证。,先进制造技术,1. 清洗站 清洗机有许多种类、规格和结构，一般按其工作是否连续分为间歇式（批处理式）和连续通过式（流水线式）。批处理式清洗站用于清洗质量和体积较大的零件，属中、小批量清洗；流水线式清洗机用于零件通过