自動(dòng)化制造系統(tǒng)_刀具自動(dòng)化（44頁)ppt課件

1、刀具自動(dòng)化. 刀具是金屬切削加工中不可短少的工具之一，無論是普通機(jī)床，還是先進(jìn)的數(shù)控機(jī)床、加工中心機(jī)床以及柔性制造系統(tǒng)，都必需經(jīng)過刀具才干完成切削加工。 所謂刀具自動(dòng)化，就是加工設(shè)備在切削過程中自動(dòng)完成選刀、換刀、對(duì)刀、走刀等任務(wù)過程。.第一節(jié) 自動(dòng)化刀具的內(nèi)容 自動(dòng)化刀具由刀具組裝預(yù)調(diào)站、刀具進(jìn)出站、刀具輸送安裝和刀具庫組成。一、自動(dòng)化刀具的組成.1、刀具室 刀具室任務(wù)包括刀具組裝和刀具預(yù)調(diào)，這些任務(wù)主要由人來完成，擔(dān)任對(duì)用過的刀具進(jìn)展重磨，對(duì)廢棄的刀具進(jìn)展處置，對(duì)新刀具進(jìn)展刀具與刀柄組裝、編碼和登記向計(jì)算機(jī)輸入信息。 此外，刀具進(jìn)入系統(tǒng)前要進(jìn)展預(yù)調(diào)。實(shí)踐上，刀具室的任務(wù)是按刀具清單預(yù)備刀具

2、，并將預(yù)備好的刀具放在刀具進(jìn)出站。 .刀具組裝包括機(jī)夾刀片與刀桿的裝配，以及刀具與規(guī)范刀柄的組裝。 1)、刀具的組裝.拉釘?shù)侗暯悠鞯毒? 加工中心和數(shù)控機(jī)床大量運(yùn)用的是可轉(zhuǎn)位機(jī)夾刀具，在刀具室，任務(wù)人員要根據(jù)刀具清單的要求，選定所需求的刀桿和刀片類型，刀片裝配到相應(yīng)的刀桿上。 有些刀具還需求與中間接桿相銜接，用來轉(zhuǎn)換刀柄與刀具相銜接的部分構(gòu)造，例如莫氏錐孔、彈簧夾頭等，根據(jù)需求正確選用和安裝。 對(duì)于用過的刀具，那么需求進(jìn)展刀片轉(zhuǎn)位或改換刀片。(1)機(jī)夾刀片與刀桿的裝配和組裝(2) 切削刀具與規(guī)范刀柄的組裝 加工中心要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀，需運(yùn)用一致的規(guī)范刀柄，規(guī)范刀柄與主軸的銜接部分為規(guī)范構(gòu)造，因此

3、需求將裝配好的刀具與規(guī)范刀柄進(jìn)展組裝。. 組裝好的刀具還需求進(jìn)展調(diào)整任務(wù)，將刀具放在刀具預(yù)調(diào)儀上，按刀具清單列出的參數(shù)進(jìn)展調(diào)整。需求調(diào)整的參數(shù)有：刀具幾何參數(shù)，刀具角度，刀具尺寸和直徑等等。另外，還需求丈量出刀具的補(bǔ)償值。3)、刀具的編碼和識(shí)別2)、刀具的預(yù)調(diào). 刀具與工件一樣，在自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的系統(tǒng)中也需求識(shí)別，但刀具所需求識(shí)別的內(nèi)容比工件要多，其編碼系統(tǒng)比工件編碼更為復(fù)雜。 (1)刀具識(shí)別的條形碼技術(shù)： 加工中心的自動(dòng)選刀方式有順序選刀、刀具編碼方式和刀座編碼方式。 對(duì)于帶有中央刀具庫的刀具流系統(tǒng)，由于刀具不僅是在機(jī)床的刀庫上進(jìn)展換刀加工，而且有機(jī)床刀庫與中央刀庫之間的交換，刀具是靠保送設(shè)備自動(dòng)

4、裝入刀座。因此，運(yùn)用刀具編碼方式更容易對(duì)刀具進(jìn)展識(shí)別和管理，刀具有了本人的編碼，不論在哪里都能找到，不易出錯(cuò)。 . 過去的刀具編碼采用在刀柄上安裝編碼環(huán)，使刀柄構(gòu)造復(fù)雜，而且編碼數(shù)據(jù)不能太多。隨著條形碼技術(shù)的運(yùn)用，使復(fù)雜的刀具編碼得以實(shí)現(xiàn)。接觸式編碼刀柄. 刀具識(shí)別的條形碼技術(shù)，是將刀具編碼轉(zhuǎn)換成條形碼，條碼可在組裝刀具時(shí)現(xiàn)場(chǎng)打印，然后粘貼在刀柄上，再由條碼閱讀機(jī)掃描，直接將信息輸入計(jì)算機(jī)。當(dāng)?shù)侗儆糜诮M裝新刀時(shí)，將原條碼撕下，換上新條碼即可。 刀具的編碼系統(tǒng)采用分類編碼的方式反映出刀具的特征信息，分類編碼的構(gòu)造為： 代碼表述刀具的規(guī)范構(gòu)造類型 + 特性表列出刀具的特殊參數(shù)) 例如，切削刀具的

5、代碼為8位，數(shù)字前6位反響刀具的特性，后2位為指針數(shù)，指向特性表中的某一行，這一行里規(guī)定了該刀具的其他參數(shù)。 .第二節(jié) 刀具的進(jìn)出站 刀具經(jīng)過裝配、預(yù)調(diào)和編碼后，首先放到刀具進(jìn)出站的刀具托架上，托架上裝有刀具識(shí)別安裝，可對(duì)刀具進(jìn)展“有無刀具和“刀具進(jìn)出的識(shí)別。一、有無刀具識(shí)別 任務(wù)人員將預(yù)備好的刀具放在進(jìn)出站的托架上，刀具流系統(tǒng)的保送安裝會(huì)自動(dòng)將刀具取走送入指定的刀具庫，還會(huì)自動(dòng)將系統(tǒng)中需求處置的刀具放到進(jìn)出站的托架上。 因此，在刀具進(jìn)出站里的托架有無刀具，要可以由系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別。. 刀具進(jìn)出站的托架上設(shè)有接近開關(guān)或光電開關(guān)，采用開關(guān)信號(hào)發(fā)令或光電信號(hào)輸出，對(duì)刀座上有無刀具進(jìn)展識(shí)別。.二、刀具進(jìn)

6、出識(shí)別 運(yùn)用紅綠燈指示來進(jìn)展刀具進(jìn)出的識(shí)別，需求進(jìn)入系統(tǒng)的刀具用綠燈顯示，需求拿出系統(tǒng)的刀具用紅燈顯示。 在刀具預(yù)備好時(shí)，首先用條形碼閱讀器向控制系統(tǒng)輸入刀具信息，然后將刀具放在進(jìn)出站托架上，當(dāng)系統(tǒng)判別這把刀具合格，可以進(jìn)入系統(tǒng)，托架指示燈顯示綠燈；假設(shè)系統(tǒng)以為此刀具有問題，那么顯示紅燈。 . 從系統(tǒng)中送出的刀具放在托架上時(shí)，指示燈也會(huì)顯示紅燈，要求操作人員將刀具拿到刀具室進(jìn)展處置。 刀具進(jìn)出站的信號(hào)控制： 刀具進(jìn)出站的信號(hào)由刀具計(jì)算機(jī)控制，內(nèi)容包括刀具識(shí)別、紅綠燈控制和刀具條形碼信息管理。刀具進(jìn)出站信號(hào)控制圖.第三節(jié) 刀具自動(dòng)保送安裝 刀具從刀具進(jìn)出站進(jìn)入自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的系統(tǒng)后，由刀具保送安裝將刀

7、具送到各機(jī)床的刀具庫中，或者送入中央刀庫。 刀具的自動(dòng)保送安裝主要有： 刀具保送小車、高架機(jī)械手、刀具搬運(yùn)機(jī)器人. 一、刀具保送小車 保送小車上帶有刀具托架，可以同時(shí)保送多把刀具，它在刀具進(jìn)出站靠托架交換來裝卸刀具，在進(jìn)出站將車上的托架卸下，再裝上帶有系統(tǒng)所需刀具的托架。 小車到達(dá)機(jī)床后，利用機(jī)床上的換刀機(jī)械手，將小車上的 刀具與機(jī)床刀庫的刀具進(jìn)展交換。小車到達(dá)中央刀庫，利用刀庫的換刀機(jī)床械手，將小車上的刀具與刀庫的刀具進(jìn)展交換。 送刀小車可以裝載一組刀具，進(jìn)展成批換刀，但它向機(jī)床上送刀時(shí)，刀具的交換需求占用機(jī)床的加工時(shí)間，這種送刀方式適用于加工預(yù)備時(shí)機(jī)床停機(jī)形狀的成組換刀。 . 二、高架機(jī)械

8、手 在制造系統(tǒng)上方的空中設(shè)置高架軌道，一個(gè)換刀機(jī)械手掛在上面，可沿軌道運(yùn)送刀具。 機(jī)械手從刀具進(jìn)出站抓住一把刀具，在高架軌道上行走，將刀具送到指定的機(jī)床刀庫或中央刀庫，并且自動(dòng)將刀具裝入刀庫，然后從刀庫拿下一把需求送出系統(tǒng)的刀具，再送到進(jìn)出站。 這種方式每次只能運(yùn)送一把刀具，但它不僅有保送功能，同時(shí)有裝卸功能，可以自動(dòng)裝卸刀具，因此不占用機(jī)床的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間，中央刀庫也可以不設(shè)換刀安裝。 .三、刀具搬運(yùn)機(jī)器人 用機(jī)器人運(yùn)輸?shù)毒吲c高架機(jī)械手類似，不僅能運(yùn)送刀具，還能自動(dòng)裝卸刀具。并且運(yùn)刀機(jī)器人的運(yùn)轉(zhuǎn)更為靈活，不需求高架軌道。 在刀具運(yùn)輸車上安裝機(jī)械手，可將多把刀具依次裝到車上的刀具托架上，送到刀庫后，

9、再將刀具依次從車上裝到刀庫中。 .第四節(jié) 刀具的存儲(chǔ)及刀具庫 在刀具流系統(tǒng)中，可以存儲(chǔ)刀具的地方有三處：刀具進(jìn)出站，機(jī)床刀庫，中央刀具庫。 刀具進(jìn)出站：是暫時(shí)存放刀具的地方，但存放的時(shí)間比較短暫。 機(jī)床刀具庫：機(jī)床的刀庫主要是存放機(jī)床加工正在使用的刀具，當(dāng)工件變化需求新刀具時(shí)，從刀具進(jìn)出站或中央刀庫送來所需刀具，與機(jī)床刀庫中暫時(shí)不用的刀具進(jìn)展交換。 中央刀具庫： 中央刀庫是整個(gè)系統(tǒng)刀具的存儲(chǔ)區(qū)，普通刀具容量比較大，采用鏈?zhǔn)降稁?、鼓式刀庫、排架式刀庫等等，這些刀庫的容量都很大。. 中央刀庫普通自帶換刀機(jī)械手，可使運(yùn)輸安裝上的刀具與刀庫刀具進(jìn)展自動(dòng)交換。. 鏈?zhǔn)街醒氲稁煊涉湕l銜接各個(gè)刀位上的刀座夾

10、，由鏈輪帶動(dòng)鏈條轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)刀座換位來選刀換刀。. 排架式中央刀庫采用換刀機(jī)器人進(jìn)展換刀及運(yùn)送刀具，每個(gè)刀座都有位置號(hào)，機(jī)器人可在刀庫中恣意位置查找刀具。刀具在刀庫上的放置方式. 對(duì)刀具室的管理：由人來完成對(duì)刀具編碼并將信息輸入計(jì)算機(jī)。刀具室根據(jù)計(jì)算機(jī)所反響的刀具庫存量，消費(fèi)方案的安排等，按冗rong余最小的原那么預(yù)備刀具,使刀具的利用率高。將很少用到的刀具調(diào)出來，對(duì)易磨損和破損的刀具要多預(yù)備一些。 刀具的分配：根據(jù)系統(tǒng)的消費(fèi)方案和工藝過程，合理地對(duì)各個(gè)加工設(shè)備進(jìn)展刀具分配。例如，某種刀具在A設(shè)備上用到的頻率很小，只偶爾運(yùn)用，而在B設(shè)備上常用，就應(yīng)將該刀具分配到B設(shè)備的刀庫上，A設(shè)備要用時(shí)可暫時(shí)

11、調(diào)用。 刀具壽命管理：對(duì)刀具的磨損和破損情況進(jìn)展監(jiān)測(cè)，及時(shí)改換刀具，對(duì)刀具進(jìn)展重磨，或換新刀具。 刀具信息處置：對(duì)刀具編碼、刀具補(bǔ)償值、刀具位置和形狀、切削參數(shù)等信息進(jìn)展處置，并及時(shí)反響給刀具室和機(jī)床控制系統(tǒng)。第五節(jié) 刀具系統(tǒng)的控制管理. 根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的選擇指令，從刀庫中將各工序所需的刀具轉(zhuǎn)換到取刀位置，稱為自動(dòng)選刀。自動(dòng)選刀方式有兩種： (1) 順序選刀方式 將所需刀具嚴(yán)厲按工序先后依次插放在刀庫中，運(yùn)用時(shí)按加工順序指令一一取用。 (2) 恣意選擇方式 這種方式根據(jù)程序指令的要求恣意選擇所需求的刀具，刀具在刀庫中可以不按加工順序而恣意存放，利用控制系統(tǒng)來識(shí)別、記憶一切的刀具和刀座。.第六節(jié)

12、輔助設(shè)備 在零件的加工制造過程中，除了切削加工外， (1) 切削后工件上的切屑和冷卻光滑油脂等污物、以及工件上的加工毛刺等都必需進(jìn)展清理； (2) 切削下來的切屑也需求排除送走并回收利用； (3) 冷卻液需求進(jìn)展處置和過濾后再利用。為使這些任務(wù)自動(dòng)化，開展了相應(yīng)的輔助設(shè)備。 .一、輔助設(shè)備的種類 系統(tǒng)中假設(shè)短少這些輔助設(shè)備，這些輔助任務(wù)要到系統(tǒng)外由人工完成，然后工件再回到系統(tǒng)繼續(xù)進(jìn)展精加工、丈量、裝配等，這樣將使整個(gè)制造系統(tǒng)的自動(dòng)化程度降低，消費(fèi)效率無法提高，而且產(chǎn)品的制造質(zhì)量也不容易保證。 將這些設(shè)備納入到加工系統(tǒng)中，用物流系統(tǒng)將它們與加工設(shè)備一同銜接起來，構(gòu)成全自動(dòng)的高消費(fèi)率和高質(zhì)量的制造

13、系統(tǒng)。 因此，在FMS的加工系統(tǒng)中，不僅有加工中心、車削中心等切削加工設(shè)備，還有清洗設(shè)備、光整設(shè)備、排屑設(shè)備和冷卻液處置設(shè)備等輔助設(shè)備。 .二、清洗設(shè)備 工件普通在進(jìn)入檢測(cè)安裝之前，或在裝配工序之前需求進(jìn)展清洗，有時(shí)切削加工中有攻絲工藝用油光滑的工藝之后也需求清洗，有些是在制造工序都完成的最后進(jìn)展清洗。 自動(dòng)化制造系統(tǒng)的工件在自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)中需求清洗時(shí)，由控制系統(tǒng)安排保送安裝將工件送到相應(yīng)的清洗機(jī)。 清洗機(jī)主要有兩種類型：間歇式清洗機(jī)和延續(xù)經(jīng)過式清洗機(jī)。 .1.間歇式清洗機(jī) 這類清洗機(jī)每次只清洗一個(gè)工件，將工件連同夾具和托盤一同送入清洗機(jī)清洗，普通是將托盤和工件架起或吊起，周圍各方向噴出高壓清洗液，

14、然后再通入熱風(fēng)吹干。 間歇式清洗機(jī)適用于清洗質(zhì)量和體積較大的零件，屬于中小批量的清洗。 . 零件依次從清洗機(jī)的一端進(jìn)入經(jīng)過式清洗機(jī)，然后要經(jīng)過以下幾個(gè)工位： 1清洗浸入配置的清洗液，翻轉(zhuǎn)或搖動(dòng)； 2噴淋用噴嘴向工件噴出高壓清洗液，特別是重要的孔和拐角等； 3漂洗用清水將清洗沖出； 4枯燥熱風(fēng)吹干和烘干；最后從另一端出來。 延續(xù)經(jīng)過式清洗機(jī)的任務(wù)效率高，延續(xù)清洗的速度快，因此它適用于大批量的消費(fèi)系統(tǒng)。 2.延續(xù)經(jīng)過式清洗機(jī). 清洗的主要工序：噴淋和吹干。 清洗機(jī)洗凈工件后，將大量的油污、切屑等污物留在機(jī)內(nèi)，清洗機(jī)本身也需求定期清理，因此清洗機(jī)要有對(duì)本身的清洗和排污功能，購買設(shè)備時(shí)參考。 普通間歇

15、式清洗機(jī)清洗后的切屑和液體直接排入系統(tǒng)的切屑和冷卻液處置系統(tǒng)，而延續(xù)經(jīng)過式有本人的清洗液和切屑回收處置安裝。.三、光整設(shè)備 光整設(shè)備包括去毛刺、倒園角、外表光整等等，這里主要是引見一下去毛刺機(jī)。 去毛刺機(jī)是用來將切削加工后工件上尖角處的毛刺去掉。 去毛刺的方法有多種，目前常用的有： 1. 機(jī)械法： 機(jī)械法是用工業(yè)機(jī)械手夾持著砂輪，對(duì)工件上有毛刺的地方進(jìn)展打磨。由于機(jī)械手的動(dòng)作靈敏性有限，這種方法只適用于對(duì)體積較大和外形平整的工件去毛刺。 2. 振動(dòng)法： 振動(dòng)法是將工件與粒狀的陶瓷介質(zhì)一同放入一個(gè)大容器內(nèi)，讓容器快速往復(fù)振動(dòng)，使工件的各個(gè)部位與陶瓷顆粒產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)和摩擦，將工件的尖角磨平，毛刺去

16、掉，并能去掉氧化皮。陶瓷介質(zhì)的大小因零件類型、尺寸和材料而異。 . 這種方法適宜對(duì)外形不規(guī)那么的小型零件進(jìn)展處置，不僅能去掉工件尖角處的毛刺，同時(shí)還對(duì)工件外表有拋光的作用稱為振動(dòng)式光整機(jī)3. 熱能法 熱能法是將工件放入一個(gè)充溢高壓可燃?xì)怏w的容器中，同時(shí)通入氧氣并將其密封，然后用火花塞點(diǎn)燃容器內(nèi)的可燃?xì)?，它?huì)產(chǎn)生瞬時(shí)高溫，使毛刺熄滅氧化成粉末，然后再將這此粉末清理去掉稱為熱能式去毛刺機(jī)。 這種方法可以均勻的去除工件的外外表毛刺，而且還能去掉內(nèi)部構(gòu)造的毛刺。 這種方法的原理是：對(duì)工件來說，毛刺是體積相對(duì)很小、而外表積相對(duì)很大的東西，它很容易被高溫氧化，而且可燃?xì)怏w可以到達(dá)工件內(nèi)外的各個(gè)角落，因此用

17、熱能法 可以去除工件上各處包括小孔內(nèi)的毛刺。 適用范圍廣，可適用于黑色金屬和有色金屬。 .4、電化學(xué)法 電化學(xué)法是經(jīng)過電化學(xué)反響，將工件作為電化學(xué)去毛刺機(jī)的一個(gè)電極正極放入電解液中，通上直流電。這時(shí)陽極金屬即工件就會(huì)發(fā)生電化學(xué)反響而逐漸被溶解，那么最先被溶解的就是工件上的毛刺尖角，因此在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候?qū)⒐ぜ〕?，就到達(dá)了去毛刺的目的。 這種方法去毛刺的質(zhì)量較高，而且消費(fèi)率高，適用于自動(dòng)化加工系統(tǒng)。在去毛刺的過程中，不象振動(dòng)法和熱能法那樣會(huì)使工件產(chǎn)活力械應(yīng)力和工件變形，但其去毛刺過程慢，本錢較高。 適宜于高硬度資料的去毛刺。.四 切屑和冷卻液處置設(shè)備 由于加工設(shè)備中的切屑和冷卻液是混合在一同的，而且

18、普通都是利用冷卻液的大流量沖刷將切屑帶出加工區(qū)域，所以切屑和冷卻液的處置往往一同思索。 許多AMS有切屑排除、集中運(yùn)輸和切削液集中供應(yīng)及處置系統(tǒng)。 切屑的處置包括三個(gè)方面的內(nèi)容： 把切屑從加工區(qū)域去除出去； 把切屑保送到系統(tǒng)以外； 把切屑從冷卻液中分別出去。.1、切屑的排除 首先要將切屑從加工區(qū)域去除掉，普通是清到機(jī)床下面，常用有幾種方法： 采用斜面構(gòu)造，使切屑容易落下；用大流量冷卻液沖刷；用緊縮空氣吹風(fēng)；或用刮板刷子將切屑推下去。 其次要將切屑運(yùn)到機(jī)床和消費(fèi)區(qū)外的集中處置站， 普通是在機(jī)床下面有排屑溝，切屑排出加工區(qū)就直接落入排屑溝，溝內(nèi)有切屑保送設(shè)備將切屑送到集中處置站；有些是機(jī)床本人帶有排屑安裝，可將機(jī)床內(nèi)的切屑排出機(jī)床，然后再由切屑保送帶將切屑運(yùn)走。 切屑保送設(shè)備：機(jī)械式、流體式、空壓式 .1機(jī)械式排屑設(shè)備 機(jī)械式排屑設(shè)備是最常用的一種，適宜于各類切屑。切屑落到運(yùn)送帶上，靠機(jī)械構(gòu)造將切屑帶走。 常見的有帶式、平板鏈?zhǔn)健⒐伟彐準(zhǔn)胶吐菪角行急Ｋ蜋C(jī)。提升進(jìn)屑口出屑口冷卻液回流口鏈板平板鏈?zhǔn)角行急Ｋ蜋C(jī).2、 切屑及冷卻液處置安裝 切屑及冷卻液的處置主要是將切屑從冷卻液中分別出來，相對(duì)來說，加工鑄鐵類資料產(chǎn)生的崩碎和粉狀切屑，要比鋼、鋁合金等塑性