加工過程的檢測自動(dòng)化課件

加工過程的檢測自動(dòng)化本課件PPT僅供大家學(xué)習(xí)使用學(xué)習(xí)完請自行刪除，謝謝！本課件PPT僅供大家學(xué)習(xí)使用學(xué)習(xí)完請自行刪除，謝謝！本課件PPT僅供大家學(xué)習(xí)使用學(xué)習(xí)完請自行刪除，謝謝！本課件PPT僅供大家學(xué)習(xí)使用學(xué)習(xí)完請自行刪除，謝謝！監(jiān)測的內(nèi)容：對被加工工件的精度監(jiān)測與控制；對刀具工作狀態(tài)的在線監(jiān)測與控制；對加工對象的加工過程在線監(jiān)測與控制。檢測自動(dòng)化的分類：按裝置本身的構(gòu)造分為：機(jī)械式〔膜片式，波紋式等〕和電氣式〔電容式，互感式〕按測量頭與工件外表的接觸程度分為：接觸式〔三坐標(biāo)測量儀等〕和非接觸式〔激光〕等自動(dòng)化檢測實(shí)現(xiàn)的途徑在機(jī)床上安裝自動(dòng)化檢測裝置實(shí)現(xiàn)加工過程中的在線檢測。如在數(shù)控磨床上安裝在線檢測裝置在自動(dòng)線中設(shè)置專門的自動(dòng)檢測工位，即在某道加工工序剛一完成就立即進(jìn)展在線檢測。如曲軸加工自動(dòng)生產(chǎn)線上的動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)裝置。設(shè)置專門的監(jiān)測裝置。如軸承中使用的鋼珠、滾針，連桿的秤重。在柔性系統(tǒng)使用的測量機(jī)器人。第二節(jié)工件尺寸精度的檢測和控制工件尺寸精度檢測和控制方法：如加工工件尺寸超差，如繼續(xù)加工將導(dǎo)致很大的經(jīng)濟(jì)損失。要防止這種情況，就得邊加工邊檢測，但一般情況，直接做非常困難，都是通過間接的方法，通過檢測狀態(tài)參數(shù)，如切削速度、進(jìn)給量和切削深度等參數(shù)，對毛坯尺寸等間接檢測工件尺寸的變化。在正常情況下影響加工精度的還有刀具磨損、切削熱變形、以及工件及其刀具組成的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，找出各種因素對加工精度的影響規(guī)律〔一般關(guān)系都非常復(fù)雜〕，根據(jù)狀態(tài)參數(shù)確定工件的加工狀況〔加工精度〕。影響加工尺寸的因素一般說來有以下幾種原因：1切削熱引起刀具的伸長，使得加工尺寸與理論尺寸有差異；2切削熱引起工件的膨脹；3機(jī)床主軸、工件和刀具系統(tǒng)在受切削力作用下的動(dòng)態(tài)變形；4刀具磨損對加工精度的影響。一、長度尺寸的測量長度尺寸測量的按儀器的原理分為：機(jī)械包括〔氣動(dòng)、電動(dòng)〕和光學(xué)。1氣動(dòng)測量儀原理：將被測量尺寸的微小變化，轉(zhuǎn)換成氣流壓力、流量和流速的變化。優(yōu)點(diǎn)：由于氣動(dòng)測量儀器容易得到較大的放大倍率，所以測量精度過高；采用非接觸式測量，操作方便；使用靈活，易實(shí)現(xiàn)小型化。常用的氣壓型儀器和流量型儀器氣動(dòng)測頭的原理測量尺寸范圍與噴嘴小孔直徑的關(guān)系。工件加工尺寸的測量方法與裝置1〕氣壓型儀器有：薄膜式氣動(dòng)測量儀器〔具體構(gòu)造見圖5-1〕、波紋管氣動(dòng)測量儀〔具體構(gòu)造見圖5-2〕、水柱式氣動(dòng)測量儀〔具體構(gòu)造見圖5-3〕水柱式氣動(dòng)測量儀器〔具體構(gòu)造見圖5-3〕流量型氣動(dòng)測量儀器都是將工件尺寸的變化變成指針或浮標(biāo)的運(yùn)動(dòng)來反映的。2〕氣動(dòng)測頭：氣動(dòng)測頭有接觸式和非接觸式，而在自動(dòng)化生產(chǎn)線上常用非接觸式,下面給出了局部具體構(gòu)造。流量型氣動(dòng)測量儀器〔具體構(gòu)造見圖5-4〕2電動(dòng)測量儀器一般多用電感傳感器和電容傳感器：圖5-7給出了電感傳感器原理框圖；圖5-8給出了常用單電感傳感器裝置單傳感器測量傳動(dòng)裝置形狀精度測量氣動(dòng)測量儀：測量形狀誤差與測量長度的原理大致一樣。但是電動(dòng)測量儀，測量形狀誤差與測量長度的原理不一致的，往往要測量出最大值與最小值差的一半，大局部使用雙傳感器通過“和差演算〞法進(jìn)展測量。一般通過“和差演算〞法測量同軸度、平行度、垂直度等測量同軸度測量粗糙度外表粗糙度測量：氣隙法：通過電容的變化來測量外表光潔度漫發(fā)射法：將漫反射能量與鏡面反射的能量進(jìn)展比照，來確定外表的光潔度。光纖法：是將光纖的一局部作為發(fā)射光源，另一局部作為承受光束，承受到的能量就反映了被測外表的光潔度。外表粗糙度測量〔四〕加工過程中的主動(dòng)控制在加工過程中，自動(dòng)測量工件的尺寸，并根 `據(jù)測量的結(jié)果發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)，控制機(jī)床的加工。一般分為直接測量法和間接測量法.直接測量法：特點(diǎn)：由硬質(zhì)合金的觸頭與工件外表結(jié)合。外園磨床的自動(dòng)測量裝置圖5-11單觸測量裝置；圖5-12雙觸測量裝置；內(nèi)園磨床的自動(dòng)測量裝置圖5-13、5-14內(nèi)園磨床的自動(dòng)測量裝置；圖5-15是花鍵軸的外園磨床的自動(dòng)測量裝置〔2〕間接測量法：特點(diǎn)：不用觸頭與工件直接接觸，而是用預(yù)先調(diào)定的裝置控制機(jī)床的行程。如圖5-16就是借用測量刀具的行程或尺寸來間接的控制工件的尺寸。傳感器直接測量間接測量主動(dòng)測量裝置的主要技術(shù)要求測量裝置的杠桿比不宜太大，測量的尺寸鏈不宜太長。保證測量精度與穩(wěn)定性；工作時(shí)，測端觸頭的附件力要適宜，太大會(huì)劃傷工件，太小測量結(jié)果不穩(wěn)定；測量觸頭要耐磨；測臂和測體要不能導(dǎo)磁，對磁性回路有影響；測量裝置應(yīng)當(dāng)密封良好；傳感器的導(dǎo)線要屏蔽，測量裝置的設(shè)計(jì)要易于調(diào)整；〔五〕測量機(jī)械人一般情況多使用三坐標(biāo)測量儀，不靈活，本錢高等.采用機(jī)器人，可以實(shí)現(xiàn)直接測量法和間接測量法，一般不要配專門的測量機(jī)器人，采用通用機(jī)器人即可。第三節(jié)刀具工作狀態(tài)的監(jiān)測和控制刀具尺寸控制系統(tǒng)的概念刀具的尺寸控制系統(tǒng)是指刀具在加工時(shí)對工件已加工面上的尺寸進(jìn)展在線自動(dòng)監(jiān)測，刀具由于磨損等原因，會(huì)使工件的尺寸發(fā)生變化，當(dāng)尺寸的變化到達(dá)設(shè)定的值時(shí)，控制裝置發(fā)出指令，操縱補(bǔ)嘗裝置使刀具按指定的值進(jìn)展微調(diào)來補(bǔ)償工件尺寸的變化，使工件的尺寸嚴(yán)格的控制在公差范圍之內(nèi)。刀具補(bǔ)償裝置的工作原理在金屬加工過程中，刀具補(bǔ)償一般采用尺寸補(bǔ)償?shù)脑敲?，就是在工件完成加工后，自?dòng)測量其實(shí)際尺寸，當(dāng)尺寸的變化到達(dá)設(shè)定的值時(shí)，控制裝置發(fā)出指令，操縱補(bǔ)嘗裝置使刀具按指定的值進(jìn)展微調(diào)來補(bǔ)償工件尺寸的變化。自動(dòng)補(bǔ)償裝置的組成：測量裝置、信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置或控制裝置、補(bǔ)償裝置三局部組成?！簿唧w見圖5-17；尺寸公差帶的補(bǔ)償5-18〕為了防止偶然誤差，要將連續(xù)的幾個(gè)補(bǔ)償信號(hào)記入，然后再進(jìn)展補(bǔ)償。用加工好的工件尺寸大小確定未加工件的刀具補(bǔ)償量加工內(nèi)孔時(shí)尺寸公與補(bǔ)償帶差帶考慮了加工的熱變形等原因后的結(jié)果刀具補(bǔ)償裝置的典型機(jī)構(gòu)與應(yīng)用采用尺寸控制原那么：自動(dòng)補(bǔ)償裝置多采用下述兩種情況對于無心磨床、立式磨床和臥式雙面磨床等，自動(dòng)化的鏜床補(bǔ)償運(yùn)動(dòng).其補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)多由補(bǔ)償裝置驅(qū)動(dòng)砂輪和導(dǎo)軌座來實(shí)現(xiàn)。具體見圖5-19將噴嘴的端面與砂輪的工作外表調(diào)平行具體見圖5-20鏜孔刀具的自動(dòng)補(bǔ)償一般有兩種形式：利用鏜桿的軸線與機(jī)床主軸的偏心進(jìn)展自動(dòng)補(bǔ)償。利用鏜桿或刀架的彈性變形來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)補(bǔ)償。對于精加工的自動(dòng)化鏜床多由特殊的鏜桿構(gòu)造來實(shí)現(xiàn)雙端面磨床的自動(dòng)補(bǔ)償裝置氣動(dòng)噴嘴測量裝置可要可要可要第四節(jié)自動(dòng)化加工過程的檢測和監(jiān)控刀具磨損和破損的檢測和監(jiān)控刀具磨損、破損檢測和監(jiān)控在自動(dòng)化制造系統(tǒng)中，必須設(shè)置刀具磨損、破損的檢測與監(jiān)控裝置，以防止可能產(chǎn)生的工件成批報(bào)廢和設(shè)備事故。刀具磨損的檢測與補(bǔ)償?shù)毒吣p的直接檢測與補(bǔ)嘗;刀具磨損的間接檢測與補(bǔ)嘗可以直接檢測刀具的磨損量，并通過控制系統(tǒng)和補(bǔ)償機(jī)構(gòu)對相應(yīng)的尺寸誤差進(jìn)展補(bǔ)償。具體見圖5-26刀具磨損的間接檢測與補(bǔ)嘗刀具的磨損區(qū)往往很難直接測到，常常通過測量切削力切削力矩、切削溫度、振動(dòng)參數(shù)、噪聲和加工外表的粗糙度等來判斷磨損程度。就是根據(jù)切削力的變化判別刀具的磨損程度的。測量是對車刀進(jìn)展測量對于加工中心而言測量裝置是無法裝在刀具上，一般情況下，就裝在主軸的軸承上，這種軸承稱為測力軸承。通過測量測力軸承的受力情況來確定刀具的磨損情況。具體見圖5-28切削力檢測的原理圖刀具磨損的間接檢測與補(bǔ)嘗圖5-29通過檢測切削過程中的振動(dòng)信號(hào)來確定刀具的磨損和破損情況刀具振動(dòng)磨損檢測系統(tǒng)框圖圖5-30通過激光檢測工件外表的粗糙度，用發(fā)射光的強(qiáng)弱實(shí)施在線檢測刀具的磨損和破損。根據(jù)經(jīng)歷法判斷，刀具的壽命定在急劇磨損之前，通常用刀具的壽命減去使用時(shí)間，當(dāng)下一道工序的使用時(shí)間大于剩余刀具壽命，就要換刀。刀具破損的監(jiān)控方法1探針式監(jiān)控具體見圖5-32，當(dāng)有鉆頭折斷在加工孔中，滑桿會(huì)后移，感應(yīng)開關(guān)就發(fā)出信號(hào)2光控式監(jiān)控具體見圖5-33通過光源與光敏元件，檢測光路的斷通來實(shí)現(xiàn)。自動(dòng)化加工設(shè)備的功能監(jiān)控與故障診斷3氣動(dòng)式監(jiān)控過程與光控式監(jiān)控一樣。圖5-344電磁式監(jiān)控圖5-35給出了具體檢驗(yàn)裝置5主電機(jī)的負(fù)荷監(jiān)控由于切削力矩的變化，會(huì)引起主電機(jī)的負(fù)荷發(fā)生變化，主電機(jī)功率的檢測能判別刀具的破損情況。6聲發(fā)射監(jiān)控在工件加工過程中，刀具的加工狀態(tài)會(huì)通過切削聲音隨時(shí)反映出來，通過提取工件加工過程中的噪聲就能判別刀具的破損。自動(dòng)化加工設(shè)備的功能監(jiān)控與故障診斷監(jiān)控系統(tǒng)的概念與組成切削過程的監(jiān)控就是在加工狀態(tài)下對工具、工件、機(jī)床和切削過程的信息進(jìn)展自動(dòng)檢測、處理、識(shí)別、判斷及狀態(tài)反響控制。其中監(jiān)視檢測系統(tǒng)的組成：切削過程參數(shù)傳感器元件、信號(hào)處理元件、接口電路和識(shí)別決策單元等組成加工過程監(jiān)控的內(nèi)容：工序監(jiān)控、工件監(jiān)控、工件裝夾監(jiān)控、尺寸與形狀誤差監(jiān)視、外表粗糙度的監(jiān)視等機(jī)床運(yùn)動(dòng)過程監(jiān)控的內(nèi)容：包括驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的監(jiān)控〔監(jiān)視機(jī)床的運(yùn)動(dòng)〕、主軸軸承與主軸回轉(zhuǎn)部件的監(jiān)控〔主軸回轉(zhuǎn)誤差〕、機(jī)床狀態(tài)監(jiān)控〔狀態(tài)傳感器的參數(shù)〕、加工精度監(jiān)控〔包括機(jī)床誤差、刀具誤差、工件誤差、夾具誤差〕等檢測與控制系統(tǒng)故障診斷加工設(shè)備的故障診斷包括：識(shí)別設(shè)備的現(xiàn)狀、預(yù)測設(shè)備未來可能會(huì)出現(xiàn)的故障。一般由三個(gè)過程組成：狀態(tài)檢測〔采集機(jī)床狀態(tài)信息、處理狀態(tài)信息、獲得狀態(tài)參數(shù)〕、識(shí)別診斷〔根據(jù)所獲得的狀態(tài)參數(shù)、識(shí)別機(jī)床是否正常運(yùn)行以及今后的狀態(tài)趨勢〕、決策預(yù)防