1、第三章 自動化制造系統的組成 .自動化制造系統由于其加工工藝范圍很廣，涉及到很多設備。本章主要引見常用自動化制造系統的類型及規劃、各種自動化加工設備、工件的儲運系統、刀具預備及儲運系統、控制與監控系統、各種輔助設備以及自動化制造系統的控制系統。.1 概述2 自動化加工設備 3 工件儲運設備4 刀具預備與儲運系統5工業機器人6 質量控制和運轉監控系統7 輔助設備8 控制系統思索題 .1 概述 1.1 剛性自動化消費1.剛性半自動化單機除上、下料外，機床可以自動完成單個工藝過程的加工循環，這樣的機床稱為剛性半自動化機床。 2.剛性自動化單機 它是在剛性半自動化單機的根底上添加了自動上、下料等輔助安

2、裝而構成的自動化機床。 .3.剛性自動化消費線剛性自動化消費線是多工位消費過程，用工件保送系統將各種自動化加工設備和輔助設備按一定的順序銜接起來，在控制系統的作用下完成單個零件加工的復雜大系統。 圖1-1所示為加工曲拐零件的剛性自動線總體規劃圖。該自動線年消費曲拐零件17000件，毛坯是球墨鑄鐵件。由于工件外形不規那么，沒有適宜的保送基面，因此采用了隨行夾具安裝定位，便于工件的保送。 . 1-1曲拐加工自動線(a)正視圖；(b)俯視圖. 剛性自動線消費率高，但柔性較差，當加工件的變化時，需求停機、停線并對機床、夾具、刀具等工裝設備進展調整或改換，如改換主鈾箱，通常調整任務量大，停產時間較長。.

3、該曲拐加工自動線由七臺組合機床和一個裝卸工位組成。全線定位夾緊機構由一個泵站集中供油。工件的保送采用步伐式保送帶，保送帶用鋼絲繩牽引式傳動安裝驅動。 1.2 柔性制造單元(FMC)柔性制造單元Flexible Manufacturing Cell由單臺數控機床、加工中心、工件自動保送及改換系統等組成。 .1. FMC控制系統FMC控制系統普通分為兩級，分別是單元控制級和設備控制級。1設備控制級。2單元控制級。 2. FMC的根本控制功能 FMC的根本控制功能包括： 1單元中各加工設備的義務管理與調度。 2單元內物流設備的管理與調度。3刀具系統的管理。圖1-2所示為一以加工回轉體零件為主的柔性制

4、造單元。 .圖1-2 柔性制造單元.圖1-3所示是加工棱體零件的柔性制造單元。單元主機是一臺臥式加工中心，刀庫容量為70把，采用雙機械手換刀，配有8工位自動交換托盤庫。托盤庫為環形轉盤，托盤庫臺面支承在圓柱環形導軌上，由內側的環鏈拖動而回轉，鏈輪由電機驅動。.圖1-3 帶托盤庫的柔性制造單元.預備知識 常用的機械加工方法和設備.金屬切削加工是在機床上，利用刀具切去工件毛坯上多余的金屬層(加工余量，以獲得具有一定的外表精度(外形、尺寸和位置精度)和外表質量的機械零件的機械加工力法。.車削銑削刨削鏜削磨削鉆削常用機械加工方法電火花加工激光加工精細及特種加工方法電解加工超聲加工.1.3柔性制造系統(

5、FMS)柔性制造系統Flexible Manufacturing System由兩臺或兩臺以上加工中心或數控機床組成，并在加工自動化的根底上實現了物料流和信息流的自動化。其根本組成部分有：自動化加工設備、工件儲運系統、刀具儲運系統和多層計算機控制系統等。1. 自動化加工設備組成FMS的自動化加工設備有數控機床、加工中心、車削中心等，也能夠是柔性制造單元。 .2. 工件儲運系統 FMS工件儲運系統由工件庫、工件運輸設備和改換安裝等組成。工件庫包括自動化立體倉庫和托盤工件緩沖站。工件運輸設備包括各種傳送帶、運輸小車、機器人或機械手等;工件改換安裝包括各種機器人或機械手、托盤交換安裝等。3. 刀具儲

6、運系統FMS的刀具儲運系統由刀具庫、刀具保送安裝和交換機構等組成。 .4. 輔助設備FMS可以根據消費需求配置輔助設備。輔助設備普通包括自動清洗任務站,自動去毛刺設備,自動丈量設備,集中切屑運輸系統和集中冷卻光滑系統等。 .5.多層計算機控制系統FMS的控制系統采用三級控制，分別是單元控制級、任務站控制級、設備控制級。圖1-4就是一個FMS控制系統實例，系統包括自動導向小車AGV、TH6350臥式加工中心、XH714A立式加工中心和倉儲設備等。1設備控制級。2任務站控制級。3單元控制級。 .圖1-4 FMS控制系統實例. 圖1-5是一種較典型的FMS，四臺加工中心直線布置，工件儲運系統由托盤站

7、2、托盤保送車4、工件裝卸工位3和布置在加工中心前面的托盤交換安裝12等組成。.圖1-5 柔性制造系統的組成. 柔性制造系統的主要特點有：柔性高，順應多種類中小批量消費；系統內的機床在工藝才干上是相互補充和相互替代的；可混流加工不同的零件；系統部分調整或維修不中斷整個系統的運作；多層計算機控制，可以和上層計算機聯網；可進展三班無人干涉消費。.圖1-6所示是一個具有裝配功能的柔性制造系統。柔性制造系統的主要特點有：柔性高，順應多種類中、小批量消費；系統內的機床工藝才干上是相互補充和相互替代的；可混流加工不同的零件；系統部分調整或維修不中斷整個系統的運作；多層計算機控制，可以和上層計算機聯網；可進

8、展三班無人干涉消費。1.4柔性制造線(FML)柔性制造線Flexible Manufacturing Line由自動化加工設備、工件保送系統和控制系統等組成。 .圖1-6 具有裝配功能的柔性制造系統.柔性制造線的主要優點是：具有剛性自動線的絕大部分優點；當批量不很大時，消費本錢比剛性自動線低得多；當種類改動時，系統所需的調整時間又比剛性自動線少得多，但建立系統的總費用卻比剛性自動線高得多。 1. 自動化加工設備;2. 工件保送系統;3. 刀具;.圖1-7為一加工箱體零件的柔性自動線表示圖，它由兩臺對面布置的數控銑床，四臺兩兩對面布置的轉塔式換箱機床和一臺循環式換箱機床組成。采用輥子傳送帶保送工

9、件。這條自動線看起來和剛性自動線沒有什么區別，但它具有一定的柔性。FML同時具有剛性自動線和FMS的某些特征，在柔性上接近FMS，在消費率上接近剛性自動線。 .圖1-7 柔性制造線表示圖.自動化加工設備工件保送系統刀具FML數控機床、可換主軸箱機床傳送帶主軸箱裝多把刀具，人工換刀鈑金柔性加工線1鈑金柔性加工線2.1.5 柔性裝配線(FAL)柔性裝配線FlexibleAssemblyLine通常由裝配站、物料保送安裝和控制系統等組成。1.裝配站FAL中的裝配站可以是可編程的裝配機器人,不可編程的自動裝配安裝和人工裝配工位。2.物料保送安裝3.控制系統FAL的控制系統對全線進展調度和監控，主要控制

10、物料的流向和自動裝配站、裝配機器人。圖1-8是FAL的表示圖。 .圖1-8 柔性裝配線表示圖.物料保送裝配控制系統FAL裝配機器人、裝配安裝、人工裝配工位全線進展高度和監控裝配站定時器自動裝配線傳送帶和換向機構.第二節 自動化加工設備1、組合機床2、數控機床. 組合機床普通是針對某一種零件或某一組零件設計、制造的，常用于箱體、殼體和雜件類零件的平面、各種孔和孔系的加工往往能在一臺機床上對工件進展多刀、多軸、多面和多工位加工。 組合機床的特點：工序集中，多刀同時切削加工，消費效率高；采用公用夾具和刀具(如復合刀具、導向套)，加工質量穩定；常用液壓、氣動安裝對工件定位、夾緊和松開，實現工件裝夾自動

11、化；常用隨行夾具，方便工件裝卸和保送；改換主軸箱可順應同組零件的加工，有一定的柔性；采用可編程控制器控制可與上層控制計算機通訊；機床主要由通用部件組成，設計、制造周期短，建造自動化速度快。.多工位小型組合機床噴油泵體精鏜組合機床缸蓋精加工組合機床.2 數控機床 2.1 普通數控機床普通數控機床通常是指數控車床、數控銑床、數控鏜銑床等，它們的下述特點對其組成自動化制造系統是非常重要的。1. 柔性高2.自動化程度高3.加工精度高且質量穩定 .4.消費效率較高 5.具有刀具壽命管理功能 6.具有通訊功能現代數控機床普通都具有通訊接口，可以實現上層計算機與數控機床之間的通訊，也可以實現幾臺數控機床之間

12、的數據通訊，同時還可以直接對幾臺數控機床進展控制。通訊功能是實現DNC、FMC、FMS的必備條件。圖3-10是數控安裝的根本組成框圖。.圖3-10 數控安裝的根本組成框圖.CNC系統由程序、輸入輸出設備、計算機數字控制安裝、可編程控制器PC或可編程邏輯控制器PLC、主軸控制單元及速度控制單元等部分組成，如圖3-11所示。 .圖3-11 CNC系統框圖.2.2 加工中心(MC)加工中心的系統根本組成與普通數控機床一樣，只是在此根底上添加了刀庫和自動換刀安裝而構成一類更復雜，但用途更廣，效率更高的數控機床。加工中心配置有刀庫和自動換刀安裝，能在一臺機床上完成車、銑、鏜、鉆、鉸、攻螺紋、輪廓加工等多

13、個工序的加工。加工中心機床具有工序集中，可以有效縮短調整時間和搬運時間，減少在制品庫存，加工質量高等優點，因此常用于零件比較復雜，需求多工序加工，且消費批量中等的消費場所。加工中心通常是指鏜銑加工中心，主要用于加工箱體及殼體類零件，工藝范圍廣。 .加工中心通常是指鏜銑加工中心，主要用于加工箱體及殼體類零件立式加工中心臥式加工中心平面零件的單面加工大型箱體零件的多面加工.刀具庫刀具自動交換機構普通數控機床加工中心的特點：復雜任務臺機械手順序存取隨機存取多面加工工件自動交換.加工中心的刀具庫通常位于遠離主軸的機床側面或頂部。 加工中心刀具的存取方式有順序方式和隨機方式，刀具隨機存取是最主要的方式。

14、正確安放刀具是勝利執行數控程序的根本條件。回轉任務臺是臥式加工中心實現主軸運動的部件，主軸的運動可作為分度運動或進給運動。回轉任務臺有兩種構造方式：僅用于分度的回轉任務臺用鼠齒盤定位，分度前任務臺抬起，使上、下鼠齒盤分別，分度后落下定位，上、下鼠齒盤嚙合，實現機械剛性銜接；用于進給運動的回轉任務臺用伺服電機驅動，用回轉式感應同步器檢測及定位，并控制回轉速度，也稱數控任務臺。數控任務臺和X、Y、Z軸及其它附加運動構成45軸輪廓控制，可加工復雜輪廓外表。 .車削中心車削中心比數控車床工藝范圍寬，工件一次安裝，幾乎能完成一切外表的加工，如內、外圓外表，端面，溝槽，內、外圓及端面上的螺旋槽，非回轉軸心

15、線上的軸向孔和徑向孔等。車削中心回轉刀架上可安裝如鉆頭、銑刀、鉸刀、絲錐等回轉刀具，它們由單獨的電動機驅動，也稱自驅動刀具。在車削中心上用自驅動刀具對工件的加工分為兩種情況：一種是主軸分度定位后固定，對工件進展鉆、銑、攻螺紋等加工；另一種是主軸運動作為一個控制軸C軸，C軸運動和X、Z軸運動合成為進給運動，即三坐標聯動，銑刀在工件外表上銑削各種外形的溝槽、凸臺、平面等。.車削中心12工位動力刀架動力頭對刀儀.車削中心回轉刀架通常可裝刀具1216把，這對無人看管柔性加工來說是不夠的。因此，有的車削中心配備有刀具庫，刀庫有筒形或鏈形，刀具改換和存儲系統位于機床一側，刀庫和刀架間的刀具交換由機械手或專

16、門機構進展。車削中心采用可快速改換的卡盤和卡爪，普通卡爪改換時間為510min，而快速改換卡盤、卡爪的時間可控制在2min以內。卡盤有35套快速改換卡爪，以順應不同直徑的工件。假設工件直徑變化很大，那么需求改換卡盤。有時也采用人工在機床外部用卡盤夾持好工件，用夾持有新工件的卡盤改換已加工的工件卡盤的方法，工件-卡盤系統改換常采用自動改換安裝。.工件儲運系統是自動化制造系統的重要組成部分，它將工件毛坯或半廢品及時準確地送到指定加工位置，并將加工好的廢品送進倉庫或裝卸站。工件儲運系統為自動化加工設備效力使自動化制造系統得以正常運轉，以發揚出系統的整體效益。第三節 工件儲運系統1、工件儲運系統的組成

17、2、工件保送設備3、工件儲存系統.傳送帶運輸小車工業機器人托盤及托盤交換安裝.步代式傳送帶擺桿步代式傳送帶鏈板履帶式傳送帶輥道式傳送帶.有軌小車RGV自動導向小車AGV. 3.1 有軌小車RGV有軌小車RailGuideVehicle是一種沿著鐵軌行走的運輸工具，有自驅和它驅兩種驅動方式。自驅動有軌小車經過車上的小齒輪和安裝在鐵軌一側的齒條嚙合，利用交、直流伺服電動機驅動。它驅式有軌小車由外部鏈索牽引，在小車底盤的前、后各裝一導向銷，地面上修有一組固定道路的溝槽，導向銷嵌入溝槽內，保證小車行進時沿著溝槽挪動。 .前面的銷桿除作定向用外，還作為鏈索牽動小車的推桿。推桿是活動的，可在套筒中上下滑動

18、。鏈索每隔一定間隔有一個推頭，小車前面的推桿可靈敏地插入或脫開鏈索的推頭，由埋設在溝槽內適當地點的接近開關和限位開關控制。推桿脫開鏈索的推頭，小車就停頓。采用空架導軌和懸掛式機械手或機器人作為運輸工具也是一種開展趨勢，其主要優點是充分利用空間，適宜于運送中、大型工件，如汽車車架、車身等。有軌小車的特點是：加速和挪動速度都比較快，適宜運送重型工件；導軌固定，行走平穩，停車位置比較準確；控制系統簡單，可靠性好，制造本錢低，便于推行運用；行走道路不便改動，轉彎角度不能太小；噪聲較大，影響操作工監聽加工情況及維護本身平安。 .3.2 自動導向小車AGV1.AGV的構造在自動化制造系統中運用的AGV大多

19、數是磁感應式AGV。圖1-13是一種能同時運送兩個工件的AGV，它由運輸小車、地下電纜和控制器三部分組成。 .圖1-13 磁感應AGV自動導向原理圖.2.AGV的自動導向;圖1-13是磁感應AGV自動導向原理圖，小車底部裝有弓形天線3，跨設于以感應線4為中心且與感應線垂直的平面內。感應線通以交變電流，產生交變磁場。當天線3偏離感應線任何一側時，天線的兩對稱線圈中感應電壓有差值，誤差信號經過放大，驅動左、右電動機2;左、右電動機有轉速差，經驅動輪1使小車轉向，使感應線重新位于天線中心，直至誤差信號為零。 .3.途徑尋覓;途徑尋覓就是自動選取岔道，AGV在車間的行走道路比較復雜，有很多分岔點和交匯

20、點。地面上有中央控制計算機擔任車輛調度控制，AGV小車上帶有微處置器控制板，AGV的行走道路以圖表的格式存儲在計算機內存中。3.3 自動化立體倉庫自動化立體倉庫的主要特點有：利用計算機管理，物資庫存賬目清楚，物料存放位置準確，對自動化制造系統物料需求呼應速度快；與搬運設備如AGV、有軌小車、傳送帶銜接,能可靠、及時地供應物料；減少庫存量，加速資金周轉；充分利用空間，減少廠房面積；減少工件損傷和物料喪失；可存放的物料范圍寬；減少管理人員，降低管理費用；耗資較大，適用于一定規模的消費。 .1. 自動化立體倉庫的組成 自動化立體倉庫主要由庫房、貨架、堆垛起重機、外圍保送設備、自動控制安裝等組成。圖3

21、-14所示為自動化立體倉庫，高層貨架成對布置，貨架之間有巷道，隨倉庫規模大小可以有一到假設干條巷道。 .圖3-14 自動化立體倉庫.2.堆垛起重機堆垛起重機是立體倉庫內部的搬運設備。堆垛起重機可采用有軌或無軌方式，其控制原理與運輸小車類似。倉庫高度很高的立體倉庫常采用有軌堆垛起重機。為添加穩定性，采用兩條平行導軌，即天軌和地軌如圖3-15所示。 .圖3-15 堆垛起重機.自動化立體倉庫的控制與管理倉庫管理自動化出入庫作業自動化帳目、貨箱、貨位及其他信息的計算機管理。貨箱零件的自動識別、自動認址、貨格形狀的自動檢測以及堆垛機各種動作的自動控制等。.貨物的自動化識別與存取計算機管理計算機控制條形碼

22、編碼技術物資管理、帳目管理、貨位管理及信息管理堆垛起重機的控制.第四節 刀具預備及儲運系統1、概述2、組成3、刀具預調儀4、中央刀庫構造.刀具預備與儲運系統為各加工設備及時提供所需求的刀具，實現刀具供應自動化，使自動化制造系統的自動化程度進一步提高。定義剛性自動線中人工定時強迫換刀，FMS中那么非常復雜。.刀具組裝刀具預調刀具進出站機床刀庫及換刀機械手刀具保送安裝和交換機構中央刀庫模塊化的組合刀具使刀具幾何參數與名義值一致，并丈量刀具補償值。刀庫與外部的界面中央刀庫經過刀具自動保送安裝與機床刀庫銜接起來，構成自動刀具供應系統。機床刀庫有固定式和可換式。機械手分為單臂臂式和雙臂式。為各種機床刀庫

23、及時提供所需求的刀具，并將磨損、破損的刀具送出系統。.刀柄定位機構丈量頭Z、X軸丈量機構丈量數據處置.中央刀庫.第五節 工業機器人5.1 工業機器人概略工業機器人是一種可編程的智能型自動化設備，是運用計算機進展控制的替代人進展任務的高度自動化系統。 機器人是從初級到高級逐漸完善起來的，它的開展過程可以分為三代。第一代機器人是目前工業中大量運用的示教再現型機器人，它主要由夾持器、手臂、驅動器和控制器組成。 . 工業機器人是一種可編程的多功能操作器，用于搬運物料、工件和工具，或者經過不同的編程以完成各種義務的設備。機器人和機械手的主要區別是：機械手是沒有自主才干，不可反復編程，只能完成定位點不變的

24、簡單的反復動作；機器人是由計算機控制的，可反復編程，能完成恣意定位的復雜運動。.第二代機器人是帶覺得的機器人，它具有一些對外部信息進展反響的才干，諸如力覺、觸覺、視覺等。5.2工業機器人的構造工業機器人普通由主構架手臂、手腕、驅動系統、丈量系統、控制器及傳感器等組成。圖3-16是工業機器人的典型構造。 .圖3-16 工業機器人的典型構造.工業機器人的運動由主構架和手腕完成。主構架具有三個自在度，其運動由兩種根本運動組成，即沿著坐標軸的直線挪動和繞坐標軸的回轉運動。不同運動的組合構成各種類型的機器人，如圖3-17所示。圖3-17所示的工業機器人的根本構造方式有：直角坐標型圖3-17(a)中有三個

25、直線坐標軸；圓柱坐標型圖3-17(b)中有兩個直線坐標軸和一個回轉軸；球坐標型圖3-17(c)中有一個直線坐標軸和兩個回轉軸；關節型圖3-17(d)中有三個回轉軸關節，圖3-17(e)中有三個平面運動關節。 .圖3-17工業機器人的根本構造方式(a直角坐標型；(b圓柱坐標型；(c球坐標型；(d多關節型；(e平面關節型.圖3-17工業機器人的根本構造方式(a直角坐標型；(b圓柱坐標型；(c球坐標型；(d多關節型；(e平面關節型.圖3-17工業機器人的根本構造方式(a直角坐標型；(b圓柱坐標型；(c球坐標型；(d多關節型；(e平面關節型.圖3-17工業機器人的根本構造方式(a直角坐標型；(b圓柱坐

26、標型；(c球坐標型；(d多關節型；(e平面關節型.圖3-17工業機器人的根本構造方式(a直角坐標型；(b圓柱坐標型；(c球坐標型；(d多關節型；(e平面關節型.5.3工業機器人的運用目前，工業機器人主要運用于汽車制造、機械制造、電子器件、集成電路、塑料加工等較大規模消費企業。下面引見幾種機器人的典型運用。1.汽車制造領域圖3-19是一個焊接機器人系統的表示圖。焊接機器人還分成采用點位控制的點焊機器人和采用軌跡控制的焊接機器人兩種。 .圖3-18 噴漆工業機器人系統表示圖.圖3-19 焊接工業機器人系統表示圖.2.機械制造領域機械制造企業的柔性制造系統采用搬運機器人搬運物料、工件和工具，裝配機器

27、人完成設備的零件裝配，丈量機器人進展在線或離線丈量。圖3-20所示是兩臺機器人用于自動裝配的情況，主機器人是一臺具有三個自在度且帶有觸覺傳感器的直角坐標機器人，它抓取第1號(No.1)零件，并完成裝配動作；輔助機器人僅有一個回轉自在度，它抓取第2號(No.2)零件，第1號和第2號零件裝配完成后，再由主機械手完成與第3號(No.3)零件的裝配任務。.圖3-20 機器人用于零件裝配.圖3-21所示是一教學型FMS，由一臺CNC車床、一臺CNC銑床、工件傳送帶、料倉、兩臺關節型機器人和控制計算機組成。兩臺機器人在FMS中效力，一臺機器人效力于加工設備和傳送帶之間，為車床和銑床裝卸工件；另一臺位于傳送

28、帶和料倉之間，擔任上、下料。.圖3-21 機器人上、下料.3.其它領域機器人在其它領域的運用也非常廣泛，如工業機器人可以取代人去完成一些危險環境中的作業(如放射線、火災、海洋、宇宙等)。例如，2004年1月4日，美國“勇氣號火星探測機器人實現了人類登陸火星的夢想，圖3-22為“勇氣號的圖片。 .圖3-22 “勇氣號火星探測器.第六節 質量控制和運轉監控系統1、概述2、坐標丈量機CMM3、利用數控機床進展丈量4、丈量機器人5、刀具磨損和破損的檢測與監控6、環境及平安監測.6.1檢測與監控原理在自動化制造系統的加工過程中，為了保證加工質量和系統的正常運轉，需求對系統運轉形狀和加工過程進展檢測與監控

29、如圖3-23所示。 .1. 運轉形狀檢測與監控自動化制造系統中，需求檢測與監控的運轉形狀通常包括：1刀具信息。2機床形狀信息。3系統運轉形狀信息。 4在線尺寸丈量信息。5系統平安情況信息。 6仿真信息。仿真信息包括以下內容：零件的數控程序能否準確；有無碰撞干涉情況；仿真綜合結果情況等。 .2.工件尺寸精度檢測方法1直接丈量與間接丈量。2接觸丈量和非接觸丈量。 3在線丈量和離線丈量。 3.刀具磨損和破損的檢測方法1刀具、工件尺寸及相對間隔測定法。2放射線法。 3電阻法。 4光學圖像法。 .5切削力法。 6切削溫度法。7切削功率法。8振動法。 9噪聲分析法。 11加工外表粗糙度法。 6.2 檢測與

30、監控運用舉例例1-1加工中心MC需檢測的運轉形狀信息。MC需檢測的運轉形狀信息如下： 1環境參數及平安檢測。 .2刀庫形狀檢測。3機床負載檢測。4換刀機構檢測。5交換任務臺檢測。6任務臺振動檢測。 7冷卻與光滑系統檢測。8CNC/PC系統檢測。 .例1-2切削力法刀具磨損和破損的檢測與監控。切削力的變化能直接反映刀具的磨損情況，圖3-24中和所示是切削力的變化過程，曲線表示的是鋒利的刀具，曲線表示的是磨鈍了的刀具。切削力的差別F是反映刀具實踐磨損的標志。假設切削力忽然上升或忽然下降，能夠預示刀具的折斷。.圖3-24 切削力圖.圖3-25所示為根據切削力的變化判別刀具磨損和破損的系統原理圖。當刀

31、具在切削過程中磨損時，切削力會增大；假設刀具崩刃或斷裂，切削力會劇減。在系統中，工件加工余量的不均勻等要素也會引起切削力的變化，為了防止誤判，取切削分力的比值和比值的變化率作為判別的特征量，即在線丈量三個切削分力FX、FY和FZ的相應電信號，經放大后輸入除法器，得到分力比FX/FZ和FY/FZ，再輸入微分器得到dFX/FZ/dt和dFY/FZ/dt。.圖3-25 用切削力檢測刀具形狀原理圖.例1-3聲發射法檢測刀具。固體在產生變形或斷裂時，以彈形波形釋放出變形能的景象稱為聲放射。在金屬切削過程中產生聲發射信號的來源有：工件的斷裂，工件與刀具的摩擦，刀具的破損及工件的塑性變形等。聲放射在切削過程

32、中產生頻率范圍很寬的聲發射信號，從幾十千赫茲至幾兆赫茲不等。聲發射信號可分為突發型和延續型兩種。突發型聲發射信號在外表開裂時產生，其信號幅度較大，各聲發射事件之間間隔時間較長；延續型聲發射信號幅值較低，事件的頻率較高，以致難以分為單獨事件。 .正常切削時，聲發射信號是小幅值的延續信號。刀具破損時，聲發射信號幅值遠大于正常切削，它與刀具破損面積有關，增長幅度為37倍。因此，聲發射信號產生階躍突變是識別刀具破損的重要特征。圖3-26所示為聲發射鉆頭破損檢測安裝系統圖。6.3檢測設備1.坐標丈量機CMM坐標丈量機Coordinate Measuring Machine又叫做三坐標丈量機，是一種檢測工

33、件尺寸誤差、形位誤差以及復雜輪廓外形的自動化制造系統的根本丈量設備。 .圖3-26 聲發射鉆頭破損檢測安裝系統圖.1坐標丈量機構造的特點。CMM和數控機床一樣，其構造規劃有立式和臥式兩類，立式CMM有時是龍門式構造，臥式CMM有時是懸臂式構造。兩種構造方式的CMM都有不同的尺寸規格，從小型臺式到大型落地式。圖3-27是一懸臂式CMM，由安放工件的任務臺、立柱、三維丈量頭、位置伺服驅動系統、計算機控制安裝等組成。 2坐標丈量機的任務原理。 .圖3-27 懸臂式坐標丈量機.2.利用數控機床進展丈量三坐標丈量機的丈量精度很高，但它對地基和任務環境的要求也很高，它的安裝必需遠離機床。假設零件的檢測需求

34、在幾個不同的階段進展，零件就需求反復搬運幾次，這對于質量控制要求不是特別準確的零件顯然是不經濟的。由于數控機床和CMM在任務原理上沒有本質區別，且三坐標丈量機上用的三維丈量頭的柄部構造與刀桿一樣，因此可將其直接安裝在機床如加工中心上。需求檢測工件時，將丈量頭安裝在機床主軸或刀架上，丈量任務原理與CMM一樣；丈量完成再由換刀機械手將丈量頭放入刀庫。為了保證測試精度和維護測試頭，工件在數控機床上加工終了后，必需經高壓冷卻液沖洗，并用緊縮空氣吹干后方可進展檢驗丈量。.特點：不需求昂貴的CMM，然而損失機床的切削加工時間；可以針對尺寸偏向自動進展機床及刀具補償，加工精度高；不需求工件來回運輸和等待。數

35、控機床丈量頭帶有自動丈量功能的加工中心.另外，數控機床用于測試時，必需為數控機床配置專門的外圍設備，如各種丈量頭和統計分析處置軟件等。在數控機床上進展丈量有如下特點：不需求昂貴的CMM，但會損失機床的切削加工時間；可以針對尺寸偏向自動進展機床及刀具補償，加工精度高；不需求工件來回運輸和等待。 .3.丈量機器人隨著工業機器人的開展，機器人在丈量中的運用也越來越遭到注重。機器人丈量具有在線、靈敏、高效等特點，可以實現對零件100的丈量,因此特別適宜于自動化制造系統中的工序間丈量和過程丈量。同坐標丈量機相比，機器人丈量造價低，運用靈敏。4.公用的自動丈量安裝在大規模消費條件下，常將公用的自動檢測安裝

36、安裝在機床上，不用停機就可以在加工過程中自動檢測工件尺寸的變化，并能根據測得的結果發出相應的信號，控制機床的加工過程如變換切削用量、刀具補償、停頓進給、退刀和停機等。例如,圖3-28所示為磨床上工件外徑自動丈量及反響控制安裝的原理圖。 .圖3-28 磨床上工件外徑自動丈量原理.電網監測火災監測人員平安監視電網監測傳感器空氣離化安裝、熱檢測、火焰檢測、可燃氣體檢測圖像檢測、超聲波檢測、紅外線檢測.第七節 輔助設備1、清洗站2、去毛刺設備3、切屑和冷卻液處置.7.1清洗站清洗機有許多種類、規格和構造，普通按其任務能否延續分為間歇式批處置式和延續經過式流水線式。批處置式清洗站用于清洗質量和體積較大的

37、零件，屬中、小批量清洗；流水線式清洗機用于零件經過量大的場所。批處置式清洗機有傾斜封鎖式清洗機、工件搖擺式清洗機和機器人式清洗機。 .高壓洗清站待清洗的工件干凈工件洗清液回收洗清液鐵屑等雜質沉淀過濾.間歇式批處置式延續經過式流水線式大型零件，中小批量大批量消費傾斜封鎖式工件搖擺式機器人式輥子傳送帶洗清站高壓清洗吹風.機器人式清洗機用機器人操作噴頭，工件固定不動。有些大型批處置式清洗站內部有懸掛式環形有軌車，工件托盤安放在環形有軌車上，繞環形軌道做閉環運轉。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，在經過清洗站的過程中被清洗，在清洗站的另一端送出，再經過傳送帶與托盤交接機構進入零

38、件裝卸區。清洗機有高壓噴嘴，噴嘴的大小、安裝位置和方向應思索到零件的清洗部位，保證零件的內部和難清洗的部位均能清洗干凈。 .批處置式清洗站的操作過程如下：1將工件托盤送到清洗站前。2翻開進入清洗站的門，將托盤送入清洗任務區，并將其固定在有軌吊車上，封鎖站門。3托盤隨吊車繞軌道運轉時，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。4沖洗一定時間后，冷卻液封鎖，開場吹熱空氣進展枯燥。5吹風枯燥一段時間后，有軌吊車前往其初始位置。6從有軌吊車上取下工件托盤，翻開清洗站大門，運走工件托盤。 .7.2 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

39、7.3 切屑和冷卻液的處置1.切屑排除從加工區域去除切屑有以下幾種方法：.手工去毛刺自動去毛刺機械法振動法熱能法電化學法.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保送帶上。床身構造應易于排屑(例如傾斜床身或將機床安頓在傾斜的基座上)，并利用切屑擋板或維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去除，同時也使環境平安、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別出來。3采用緊縮空氣吹屑。4采用真空吸屑，此方法最適宜于干式磨削工序和鑄鐵等脆性資料在加工時構成的粉末狀切屑。在每一加工工位附近，安裝與主吸管相通的真空吸管。 .切屑排除切屑保送切屑分別.2. 切屑保送 1平板鏈式切屑保送機。圖3-29所示為平板鏈式切屑保送機，以