第3章-AMS的組成2-楊教授-南京林業(yè)大學

1、Automatic Manufacturing System第三章 AMS的組成制作：楊雨圖自動化制造系統(tǒng)1本章 學習目標了解AMS的常見類型 了解AMS中常見的加工設備 了解AMS中刀具準備及儲運系統(tǒng)了解AMS中工業(yè)機器人了解AMS中質(zhì)量控制與運行監(jiān)控了解AMS中一些輔助設施了解AMS中控制與通信系統(tǒng)重點：了解AMS常見類型 了解AMS中加工設備、刀具及儲運系統(tǒng)2學習內(nèi)容AMS的常見類型 AMS中常見的加工設備 AMS中工件儲運系統(tǒng)AMS中刀具準備及儲運系統(tǒng)AMS中工業(yè)機器人AMS中質(zhì)量控制與運行監(jiān)控AMS中一些輔助設施AMS中控制與通信系統(tǒng)思考題3三坐標測量機 CMM三維數(shù)字測量的原理4三

2、坐標測量機 CMM三維數(shù)字測量的原理 運動軸系探測系統(tǒng)計算分析 檢測定義測量評價5三坐標測量機 CMM三維數(shù)字測量的原理6三坐標測量機 CMM一次裝夾完成盡可能多的復雜測量完成人工無法勝任的測量工作坐標測量的特點 測量精度高 工作適應性強 測量結果一致性好7三坐標測量機 CMM懸臂式橋式龍門式鏜床式三坐標測量機結構類型8三坐標測量機 CMM龍門式橋式三坐標測量機結構類型9三坐標測量機 CMM三坐標測量機結構類型雙懸臂式10三坐標測量機 CMM三坐標測量機結構類型懸臂式11三坐標測量機 CMM三坐標測量機的組成 基礎平臺 運動支承 驅動系統(tǒng) 測頭系統(tǒng) 控制系統(tǒng) 機架系統(tǒng) 軟件系統(tǒng) 測量系統(tǒng)12三

3、坐標測量機 CMM 基礎平臺基礎剛性零件安裝支承精度花崗巖臺面熱穩(wěn)定性13三坐標測量機 CMM 支架剛性 熱穩(wěn)定性 輕量化全對稱三角形橫梁結構 機架系統(tǒng)14三坐標測量機 CMM支承剛性精度保持性好摩擦力最小氣浮支承系統(tǒng)布局 運動支承15三坐標測量機 CMM 運動支承16三坐標測量機 CMM1、機械式測量系統(tǒng) 精密絲杠加微分鼓輪式 精密齒條及齒輪式 滾輪直尺式2、電氣式測量系統(tǒng) 感應同步器式 磁柵式 編碼器 3、光學式測量系統(tǒng) 一般采用數(shù)字式連續(xù)位移系統(tǒng) 光學讀數(shù)刻度尺式 光電顯微鏡和金屬刻尺式 光柵測量系統(tǒng) 光學編碼式 激光干涉式測量系統(tǒng)17三坐標測量機 CMM測頭系統(tǒng)測量傳感器探針標定探針系

4、統(tǒng)18三坐標測量機 CMMTesastar 手動旋轉Tesastar I 手動分度Tesastar M自動分度點到點測頭T-Probe輕便型測頭LSP X3 最大加長桿長度：360 mmLSP X5 最大加長桿長度：500 mmLSP S2/S4 最大加長桿長度： 600 - 800 mm高精度掃描測頭測頭系統(tǒng)接觸式測頭系統(tǒng)19三坐標測量機 CMM測頭系統(tǒng)非接觸式測頭系統(tǒng)CMM-VCCD照相G-SCAN線激光測頭G-Tube非接觸管件測頭非接觸傳感器T-Scan便攜式掃描頭CW 43L 最大測頭加長長度：570 mm連續(xù)伺服關節(jié)20三坐標測量機 CMM測頭系統(tǒng)觸發(fā)式測頭系統(tǒng)RENISHAW電阻

5、型觸發(fā)式探頭21三坐標測量機 CMM測頭系統(tǒng)固定式測頭系統(tǒng) 測量精度高 角度固定 探針組合大22三坐標測量機 CMM測頭系統(tǒng)固定式測頭系統(tǒng)23三坐標測量機 CMM 測量方便 存在步距角 探針組合有限制 探針長度有限制測頭系統(tǒng)回轉式測頭系統(tǒng)24三坐標測量機 CMMRENISHAW 回轉測頭測頭系統(tǒng)回轉式測頭系統(tǒng)25三坐標測量機 CMMRENISHAW 連續(xù)回轉掃描測頭測頭系統(tǒng)回轉式測頭系統(tǒng)26三坐標測量機 CMM坐標測量機控制系統(tǒng)框架27三坐標測量機 CMM坐標測量機應用1.精密箱體類零件精度要求高測桿長基準狀況良好形位公差計算環(huán)境要求高測量方位多28三坐標測量機 CMM1.精密箱體類零件坐標測

6、量機應用29有自動測量功能的數(shù)控機床 現(xiàn)代數(shù)控機床，特別是加工中心，常具有自動測量功能，其工作原理和CMM沒有本質(zhì)區(qū)別。 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。30測量機器人KUKA的測量系統(tǒng)?？蓽y量透明物（玻璃等）以外的部件。 一般情況下，汽車生產(chǎn)線多采用抽樣檢測鍛造品和鑄造品的尺寸。通常使用三維測量機檢測時，需要暫時從生產(chǎn)線中取出測量對象，測量后再放回生產(chǎn)線，因此很難進行生產(chǎn)批次的全數(shù)檢測。該測量系統(tǒng)通過使用6軸機器人實現(xiàn)了連續(xù)檢測（在生產(chǎn)線上測量及檢測鍛造品和鑄造品的尺寸），大幅縮短檢測時間，實

7、現(xiàn)了全數(shù)檢測。 31刀具磨損和破損檢測 在AMS運行過程中，刀具監(jiān)視系統(tǒng)隨時監(jiān)視著刀具切削的狀況，及時檢查出刀具破損和刀具磨損的情況，以避免造成機床、工件和夾具的破壞。 自動化制造系統(tǒng)中的刀具多種多樣，監(jiān)控起來較為復雜，一般采用多種方法來監(jiān)控，使這些方法在功能上互補，才能有效地實行監(jiān)控。 功率檢測聲發(fā)射檢測學習模式力檢測 32環(huán)境及安全檢測電網(wǎng)的電壓及電流監(jiān)測空氣溫度及濕度監(jiān)測供水、供氣壓力和流量監(jiān)測火災監(jiān)測人員安全監(jiān)測33輔助設備清洗站去毛刺設備切屑和切削液處理34清洗站 清洗機有許多種類、規(guī)格和結構，一般按其工作是否連續(xù)分為間歇式（批處理式）和連續(xù)通過式（流水線式）。批處理式清洗站用于清洗

8、質(zhì)量和體積較大的零件，屬中、小批量清洗；流水線式清洗機用于零件通過量大的場合。 批處理式清洗機有傾斜封閉式清洗機、工件搖擺式清洗機和機器人式清洗機。 35清洗站 機器人式清洗機用機器人操作噴頭，工件固定不動。有些大型批處理式清洗站內(nèi)部有懸掛式環(huán)形有軌車，工件托盤安放在環(huán)形有軌車上，繞環(huán)形軌道做閉環(huán)運行。流水式清洗站用輥子傳送帶運送工件，零件從清洗站的一端送入，在通過清洗站的過程中被清洗，在清洗站的另一端送出，再通過傳送帶與托盤交接機構進入零件裝卸區(qū)。 清洗機有高壓噴嘴，噴嘴的大小、安裝位置和方向應考慮到零件的清洗部位，保證零件的內(nèi)部和難清洗的部位均能清洗干凈。 36清洗站批處理式清洗站的操作過

9、程如下：（1）將工件托盤送到清洗站前。（2）打開進入清洗站的門，將托盤送入清洗工作區(qū)，并將其固定在有軌吊車上，關閉站門。（3）托盤隨吊車繞軌道運行時，高壓、大流量冷卻液從噴嘴噴向工件托盤，使切屑、污物、油脂等落入排污系統(tǒng)。（4）沖洗一定時間后，冷卻液關閉，開始吹熱空氣進行干燥。（5）吹風干燥一段時間后，有軌吊車返回其初始位置。（6）從有軌吊車上取下工件托盤，打開清洗站大門，運走工件托盤。 37去毛刺設備1.機械法去毛刺2.振動法去毛刺3.熱能法去毛刺4.電化學法去毛刺38切屑和冷卻液的處理切屑排除（1）靠重力或刀具回轉離心力將切屑甩出，切屑靠自重落到機床下面的切屑輸送帶上。床身結構應易于排屑(

10、例如傾斜床身或將機床安置在傾斜的基座上)，并利用切屑擋板或保護板使加工空間完全密閉，防止切屑飛散，使之容易聚集和便于清除，同時也使環(huán)境安全、整潔。（2）用大流量冷卻液沖洗加工部位，將切屑沖走，然后用過濾器把切屑從冷卻液中分離出來。（3）采用壓縮空氣吹屑。（4）采用真空吸屑，此方法最適合于干式磨削工序和鑄鐵等脆性材料在加工時形成的粉末狀切屑。在每一加工工位附近，安裝與主吸管相通的真空吸管。 39切屑和冷卻液的處理（1）平板鏈式切屑輸送機。如圖所示為平板鏈式切屑輸送機，以滾輪鏈輪牽引的鋼質(zhì)平板鏈帶在封密箱中運轉，加工中的切屑落到鏈帶上被帶出機床，由AGV將切屑倉斗運送到切屑收集區(qū)，將切屑壓制成塊，

11、以便運走。一般為每臺機床配置一臺這種切屑輸送機。 切屑輸送 40切屑和冷卻液的處理2）刮板式切屑輸送機。如圖所示為敷設在地溝內(nèi)的刮板式切屑輸送機，封閉式鏈條3裝在兩個鏈輪5和6上。 切屑輸送 41切屑和冷卻液的處理（3）螺旋式切屑輸送機。圖8-31所示為螺旋式切屑輸送機，電動機經(jīng)減速裝置驅動安裝在排屑槽中的螺旋桿。螺桿轉動時，槽中的切屑由螺旋桿推動連續(xù)向前運動，最終排入切屑收集箱內(nèi)。螺旋桿有兩種形式：一種用扁型鋼條卷成螺旋彈簧狀；另一種是在軸上焊接緊密貼合的螺旋片。 切屑輸送 42控制與通信系統(tǒng)多層計算機控制可編程序控制器PLC計算機數(shù)字控制CNC43多層計算機控制基本概念 現(xiàn)代自動化制造系統(tǒng)

12、FMC、FMS同時實現(xiàn)了信息流和物流的自動化，所控制的設備除了機床外還有工件儲運和更換設備、刀具儲運和更換設備、自動測量、自動清洗、自動排屑設備等，控制任務復雜，普遍采用多層計算機控制系統(tǒng)對整個系統(tǒng)進行調(diào)度、指揮、協(xié)調(diào)和實時控制。 多次計算機控制系統(tǒng)的基本思想是將一個復雜的系統(tǒng)劃分成若干層次，各層次分別獨立完成各自的功能，層與層之間保持信息交換，上層向下層發(fā)送命令，下層向上層回送執(zhí)行結果，通過信息聯(lián)系，構成完整的控制系統(tǒng)。44多層計算機控制按照美國國家標準，一般自動化制造系統(tǒng)的遞階控制系統(tǒng)一般分為五層：工廠層：訂單和原始數(shù)據(jù)管理，制定中長期生產(chǎn)計劃、物料需求計劃、刀具需求計劃、繪制廠部生產(chǎn)計劃

13、圖標。車間層：制定短期生產(chǎn)作業(yè)計劃，上層物流控制，生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集、存儲，上層質(zhì)量控制，原始數(shù)據(jù)管理。單元層：全面管理、協(xié)調(diào)和控制FMS/FMC的制造活動，規(guī)定時間范圍從幾個小時到幾個工作日。工作站層：協(xié)調(diào)和控制工作站內(nèi)的設備。設備層：各種設備進行實時控制、信息采集和信息反饋。45多層計算機控制46可編程序控制器PLC繼電接觸器控制系統(tǒng)可編程序控制系統(tǒng)(PLC)47繼電接觸器控制系統(tǒng) 繼電接觸器控制系統(tǒng)是我國工廠設備最常用的電氣控制方式,且在今后的電氣控制技術中仍然占有相當重要的地位。 48繼電接觸器控制系統(tǒng) 繼電接觸式控制系統(tǒng)主要由繼電器、接觸器、按鈕、行程開關等組成，其控制方式是斷續(xù)的，所以又

14、稱為斷續(xù)控制系統(tǒng)。優(yōu)點：結構簡單、價格低廉、維護容易、抗干擾能力強。缺點：采用固定的接線方式，靈活性差，工作頻率低、觸點易損壞，可靠性差。49可編程序控制系統(tǒng)(PLC) 可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng),專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計。它采用可編程序的存貯器,用來在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術運算等操作的指令,并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出,控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程PLC是計算機技術與繼電接觸器控制技術相結合的產(chǎn)物，因此，掌握繼電接觸器控制技術也是學習和掌握PLC應用技術所必需的基礎。50可編程序控制系統(tǒng)(PLC)1.可靠性高，抗干擾能力強；2.適應性強，應用靈活

15、；3.編程方便，易于使作；4.功能強，擴展能力強；5.系統(tǒng)設計、安裝、調(diào)試方便；6.維修方便、維修工作量少；7.體積小、重量輕，易于實現(xiàn)機電一體化?？删幊炭刂破鞯奶攸c：51可編程序控制系統(tǒng)(PLC)52可編程序控制系統(tǒng)(PLC)53可編程序控制系統(tǒng)(PLC)西門子PLC54可編程序控制系統(tǒng)(PLC)PLC的應用領域目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。55計算機數(shù)字控制CNC 計算機數(shù)字控制CNC是在硬件數(shù)控NC的基礎上發(fā)展起來的，它在計算機硬件的支持下，由軟件實現(xiàn)數(shù)控的部分或全部功能。為了滿足不同控制要求，只需要改變相應的軟件，無需改變硬件電路。 微型計算機是CNC的核