第3章-AMS的組成2-楊教授-南京林業(yè)大學(xué)

1、Automatic Manufacturing System第三章 AMS的組成制作：楊雨圖自動(dòng)化制造系統(tǒng)1本章 學(xué)習(xí)目標(biāo)了解AMS的常見類型 了解AMS中常見的加工設(shè)備 了解AMS中刀具準(zhǔn)備及儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)了解AMS中工業(yè)機(jī)器人了解AMS中質(zhì)量控制與運(yùn)行監(jiān)控了解AMS中一些輔助設(shè)施了解AMS中控制與通信系統(tǒng)重點(diǎn)：了解AMS常見類型 了解AMS中加工設(shè)備、刀具及儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)2學(xué)習(xí)內(nèi)容AMS的常見類型 AMS中常見的加工設(shè)備 AMS中工件儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)AMS中刀具準(zhǔn)備及儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)AMS中工業(yè)機(jī)器人AMS中質(zhì)量控制與運(yùn)行監(jiān)控AMS中一些輔助設(shè)施AMS中控制與通信系統(tǒng)思考題3三坐標(biāo)測(cè)量機(jī) CMM三維數(shù)字測(cè)量的原理4三

2、坐標(biāo)測(cè)量機(jī) CMM三維數(shù)字測(cè)量的原理 運(yùn)動(dòng)軸系探測(cè)系統(tǒng)計(jì)算分析 檢測(cè)定義測(cè)量評(píng)價(jià)5三坐標(biāo)測(cè)量機(jī) CMM三維數(shù)字測(cè)量的原理6三坐標(biāo)測(cè)量機(jī) CMM一次裝夾完成盡可能多的復(fù)雜測(cè)量完成人工無法勝任的測(cè)量工作坐標(biāo)測(cè)量的特點(diǎn) 測(cè)量精度高 工作適應(yīng)性強(qiáng) 測(cè)量結(jié)果一致性好7三坐標(biāo)測(cè)量機(jī) CMM懸臂式橋式龍門式鏜床式三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)結(jié)構(gòu)類型8三坐標(biāo)測(cè)量機(jī) CMM龍門式橋式三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)結(jié)構(gòu)類型9三坐標(biāo)測(cè)量機(jī) CMM三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)結(jié)構(gòu)類型雙懸臂式10三坐標(biāo)測(cè)量機(jī) CMM三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)結(jié)構(gòu)類型懸臂式11三坐標(biāo)測(cè)量機(jī) CMM三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的組成 基礎(chǔ)平臺(tái) 運(yùn)動(dòng)支承 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 測(cè)頭系統(tǒng) 控制系統(tǒng) 機(jī)架系統(tǒng) 軟件系統(tǒng) 測(cè)量系統(tǒng)12三

3、坐標(biāo)測(cè)量機(jī) CMM 基礎(chǔ)平臺(tái)基礎(chǔ)剛性零件安裝支承精度花崗巖臺(tái)面熱穩(wěn)定性13三坐標(biāo)測(cè)量機(jī) CMM 支架剛性 熱穩(wěn)定性 輕量化全對(duì)稱三角形橫梁結(jié)構(gòu) 機(jī)架系統(tǒng)14三坐標(biāo)測(cè)量機(jī) 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(yùn)動(dòng)支承15三坐標(biāo)測(cè)量機(jī) CMM 運(yùn)動(dòng)支承16三坐標(biāo)測(cè)量機(jī) CMM1、機(jī)械式測(cè)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(cè)量系統(tǒng) 感應(yīng)同步器式 磁柵式 編碼器 3、光學(xué)式測(cè)量系統(tǒng) 一般采用數(shù)字式連續(xù)位移系統(tǒng) 光學(xué)讀數(shù)刻度尺式 光電顯微鏡和金屬刻尺式 光柵測(cè)量系統(tǒng) 光學(xué)編碼式 激光干涉式測(cè)量系統(tǒng)17三坐標(biāo)測(cè)量機(jī) CMM測(cè)頭系統(tǒng)測(cè)量傳感器探針標(biāo)定探針系

4、統(tǒng)18三坐標(biāo)測(cè)量機(jī) CMMTesastar 手動(dòng)旋轉(zhuǎn)Tesastar I 手動(dòng)分度Tesastar M自動(dòng)分度點(diǎn)到點(diǎn)測(cè)頭T-Probe輕便型測(cè)頭LSP X3 最大加長(zhǎng)桿長(zhǎng)度：360 mmLSP X5 最大加長(zhǎng)桿長(zhǎng)度：500 mmLSP S2/S4 最大加長(zhǎng)桿長(zhǎng)度： 600 - 800 mm高精度掃描測(cè)頭測(cè)頭系統(tǒng)接觸式測(cè)頭系統(tǒng)19三坐標(biāo)測(cè)量機(jī) CMM測(cè)頭系統(tǒng)非接觸式測(cè)頭系統(tǒng)CMM-VCCD照相G-SCAN線激光測(cè)頭G-Tube非接觸管件測(cè)頭非接觸傳感器T-Scan便攜式掃描頭CW 43L 最大測(cè)頭加長(zhǎng)長(zhǎng)度：570 mm連續(xù)伺服關(guān)節(jié)20三坐標(biāo)測(cè)量機(jī) CMM測(cè)頭系統(tǒng)觸發(fā)式測(cè)頭系統(tǒng)RENISHAW電阻

5、型觸發(fā)式探頭21三坐標(biāo)測(cè)量機(jī) CMM測(cè)頭系統(tǒng)固定式測(cè)頭系統(tǒng) 測(cè)量精度高 角度固定 探針組合大22三坐標(biāo)測(cè)量機(jī) CMM測(cè)頭系統(tǒng)固定式測(cè)頭系統(tǒng)23三坐標(biāo)測(cè)量機(jī) CMM 測(cè)量方便 存在步距角 探針組合有限制 探針長(zhǎng)度有限制測(cè)頭系統(tǒng)回轉(zhuǎn)式測(cè)頭系統(tǒng)24三坐標(biāo)測(cè)量機(jī) CMMRENISHAW 回轉(zhuǎn)測(cè)頭測(cè)頭系統(tǒng)回轉(zhuǎn)式測(cè)頭系統(tǒng)25三坐標(biāo)測(cè)量機(jī) CMMRENISHAW 連續(xù)回轉(zhuǎn)掃描測(cè)頭測(cè)頭系統(tǒng)回轉(zhuǎn)式測(cè)頭系統(tǒng)26三坐標(biāo)測(cè)量機(jī) CMM坐標(biāo)測(cè)量機(jī)控制系統(tǒng)框架27三坐標(biāo)測(cè)量機(jī) CMM坐標(biāo)測(cè)量機(jī)應(yīng)用1.精密箱體類零件精度要求高測(cè)桿長(zhǎng)基準(zhǔn)狀況良好形位公差計(jì)算環(huán)境要求高測(cè)量方位多28三坐標(biāo)測(cè)量機(jī) CMM1.精密箱體類零件坐標(biāo)測(cè)

6、量機(jī)應(yīng)用29有自動(dòng)測(cè)量功能的數(shù)控機(jī)床 現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床，特別是加工中心，常具有自動(dòng)測(cè)量功能，其工作原理和CMM沒有本質(zhì)區(qū)別。 特點(diǎn)：不需要昂貴的CMM，但會(huì)損失機(jī)床的切削加工時(shí)間;可以針對(duì)尺寸偏差自動(dòng)進(jìn)行機(jī)床及刀具補(bǔ)償，加工精度高;不需要工件來回運(yùn)輸和等待。30測(cè)量機(jī)器人KUKA的測(cè)量系統(tǒng)?？蓽y(cè)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(cè)鍛造品和鑄造品的尺寸。通常使用三維測(cè)量機(jī)檢測(cè)時(shí)，需要暫時(shí)從生產(chǎn)線中取出測(cè)量對(duì)象，測(cè)量后再放回生產(chǎn)線，因此很難進(jìn)行生產(chǎn)批次的全數(shù)檢測(cè)。該測(cè)量系統(tǒng)通過使用6軸機(jī)器人實(shí)現(xiàn)了連續(xù)檢測(cè)（在生產(chǎn)線上測(cè)量及檢測(cè)鍛造品和鑄造品的尺寸），大幅縮短檢測(cè)時(shí)間，實(shí)

7、現(xiàn)了全數(shù)檢測(cè)。 31刀具磨損和破損檢測(cè) 在AMS運(yùn)行過程中，刀具監(jiān)視系統(tǒng)隨時(shí)監(jiān)視著刀具切削的狀況，及時(shí)檢查出刀具破損和刀具磨損的情況，以避免造成機(jī)床、工件和夾具的破壞。 自動(dòng)化制造系統(tǒng)中的刀具多種多樣，監(jiān)控起來較為復(fù)雜，一般采用多種方法來監(jiān)控，使這些方法在功能上互補(bǔ)，才能有效地實(shí)行監(jiān)控。 功率檢測(cè)聲發(fā)射檢測(cè)學(xué)習(xí)模式力檢測(cè) 32環(huán)境及安全檢測(cè)電網(wǎng)的電壓及電流監(jiān)測(cè)空氣溫度及濕度監(jiān)測(cè)供水、供氣壓力和流量監(jiān)測(cè)火災(zāi)監(jiān)測(cè)人員安全監(jiān)測(cè)33輔助設(shè)備清洗站去毛刺設(shè)備切屑和切削液處理34清洗站 清洗機(jī)有許多種類、規(guī)格和結(jié)構(gòu)，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(jī)用于零件通過量大的場(chǎng)合。 批處理式清洗機(jī)有傾斜封閉式清洗機(jī)、工件搖擺式清洗機(jī)和機(jī)器人式清洗機(jī)。 35清洗站 機(jī)器人式清洗機(jī)用機(jī)器人操作噴頭，工件固定不動(dòng)。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(yùn)行。流水式清洗站用輥?zhàn)觽魉蛶н\(yùn)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(jī)構(gòu)進(jìn)入零件裝卸區(qū)。 清洗機(jī)有高壓噴嘴，噴嘴的大小、安裝位置和方向應(yīng)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(jìn)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(guān)閉站門。（3）托盤隨吊車?yán)@軌道運(yùn)行時(shí)，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(shí)間后，冷卻液關(guān)閉，開始吹熱空氣進(jìn)行干燥。（5）吹風(fēng)干燥一段時(shí)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(yùn)走工件托盤。 37去毛刺設(shè)備1.機(jī)械法去毛刺2.振動(dòng)法去毛刺3.熱能法去毛刺4.電化學(xué)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(zhuǎn)離心力將切屑甩出，切屑靠自重落到機(jī)床下面的切屑輸送帶上。床身結(jié)構(gòu)應(yīng)易于排屑(

10、例如傾斜床身或?qū)C(jī)床安置在傾斜的基座上)，并利用切屑擋板或保護(hù)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(shí)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(shí)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?zhǔn)角行驾斔蜋C(jī)。如圖所示為平板鏈?zhǔn)角行驾斔蜋C(jī)，以滾輪鏈輪牽引的鋼質(zhì)平板鏈帶在封密箱中運(yùn)轉(zhuǎn)，加工中的切屑落到鏈帶上被帶出機(jī)床，由AGV將切屑倉斗運(yùn)送到切屑收集區(qū)，將切屑?jí)褐瞥蓧K，

11、以便運(yùn)走。一般為每臺(tái)機(jī)床配置一臺(tái)這種切屑輸送機(jī)。 切屑輸送 40切屑和冷卻液的處理2）刮板式切屑輸送機(jī)。如圖所示為敷設(shè)在地溝內(nèi)的刮板式切屑輸送機(jī)，封閉式鏈條3裝在兩個(gè)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(jī)。圖8-31所示為螺旋式切屑輸送機(jī)，電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速裝置驅(qū)動(dòng)安裝在排屑槽中的螺旋桿。螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，槽中的切屑由螺旋桿推動(dòng)連續(xù)向前運(yùn)動(dòng)，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(jì)算機(jī)控制可編程序控制器PLC計(jì)算機(jī)數(shù)字控制CNC43多層計(jì)算機(jī)控制基本概念 現(xiàn)代自動(dòng)化制造系統(tǒng)

12、FMC、FMS同時(shí)實(shí)現(xiàn)了信息流和物流的自動(dòng)化，所控制的設(shè)備除了機(jī)床外還有工件儲(chǔ)運(yùn)和更換設(shè)備、刀具儲(chǔ)運(yùn)和更換設(shè)備、自動(dòng)測(cè)量、自動(dòng)清洗、自動(dòng)排屑設(shè)備等，控制任務(wù)復(fù)雜，普遍采用多層計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度、指揮、協(xié)調(diào)和實(shí)時(shí)控制。 多次計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的基本思想是將一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)劃分成若干層次，各層次分別獨(dú)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(jié)果，通過信息聯(lián)系，構(gòu)成完整的控制系統(tǒng)。44多層計(jì)算機(jī)控制按照美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，一般自動(dòng)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(zhǎng)期生產(chǎn)計(jì)劃、物料需求計(jì)劃、刀具需求計(jì)劃、繪制廠部生產(chǎn)計(jì)劃

13、圖標(biāo)。車間層：制定短期生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃，上層物流控制，生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)，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(dòng)，規(guī)定時(shí)間范圍從幾個(gè)小時(shí)到幾個(gè)工作日。工作站層：協(xié)調(diào)和控制工作站內(nèi)的設(shè)備。設(shè)備層：各種設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)控制、信息采集和信息反饋。45多層計(jì)算機(jī)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(guó)工廠設(shè)備最常用的電氣控制方式,且在今后的電氣控制技術(shù)中仍然占有相當(dāng)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(guān)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(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、維護(hù)容易、抗干擾能力強(qiáng)。缺點(diǎn)：采用固定的接線方式，靈活性差，工作頻率低、觸點(diǎn)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(yùn)算操作的電子系統(tǒng),專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。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(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)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(jī)械或生產(chǎn)過程PLC是計(jì)算機(jī)技術(shù)與繼電接觸器控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，因此，掌握繼電接觸器控制技術(shù)也是學(xué)習(xí)和掌握PLC應(yīng)用技術(shù)所必需的基礎(chǔ)。50可編程序控制系統(tǒng)(PLC)1.可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)；2.適應(yīng)性強(qiáng)，應(yīng)用靈活

15、；3.編程方便，易于使作；4.功能強(qiáng)，擴(kuò)展能力強(qiáng)；5.系統(tǒng)設(shè)計(jì)、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(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化?？删幊炭刂破鞯奶攸c(diǎn)：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(yīng)用領(lǐng)域目前，PLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個(gè)行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。55計(jì)算機(jī)數(shù)字控制CNC 計(jì)算機(jī)數(shù)字控制CNC是在硬件數(shù)控NC的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它在計(jì)算機(jī)硬件的支持下，由軟件實(shí)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(yīng)的軟件，無需改變硬件電路。 微型計(jì)算機(jī)是CNC的核