柔性制造 第三章 课件.ppt

*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第三章,FMS,中的刀具及刀具管理系统,3.1,柔性制造自动化对刀具的要求及对策,3.2,刀具系统的设备配置,3.3,刀具识别和刀具预调,3.4,刀具管理系统,3.5,刀具监控,第三章,FMS,中的刀具及刀具管理系统,3.1,柔性制造自动化对刀具的要求及对策,一、控制刀具的数量,1,产品设计模块化和标准化,*为不同产品设计通用或类似零部件,*为不同零件设计相同或相似的结构要素,2,刀具设计模块化和标准化,*将刀具设计成刀柄、联接杆、,刀头三个模块，据不同的加,工要求组合成不同的刀具,刀 柄,刀 头,联接杆,联接杆,刀 头,刀 柄,*开发车、铣通用的刀具，使,刀具交换简化为刀头交换,*将刀具系统化，分成标准刀,具、专用刀具、特种刀具,3,采用复合刀具和多刃刀具,*钻头、丝攻复合刀具加工螺纹孔,*粗镗刀头、半粗镗刀头、精镗刀头布置在一根镗杆上，加,工,7,级精度孔,4,充分利用机床的数控功能,*利用数控机床多轴联动功能,二、刀具自动交换,*常规刀具自动交换采用机械手完成,*超常刀具自动交换：刀体安装于主轴上，刀具变换,只需交换刀头,三、高可靠性,*采用不重磨刀具,不重磨刀具,:,刀具材料：,硬质合金、陶瓷、多晶金刚石、多晶立方氮化硼等,不重磨刀具,适用于,车刀、镗刀、铣刀、外表面拉刀、大直径深孔钻等,3.2,刀具系统的设备配置,1.,管理站：,操作工人依据计算机终端上显示的加工要求选择刀具或组,装刀具的零件,2.,零件柜：,操作工人依据管理站提供的信息，备齐组装刀具的零件,3.,刀具组装站：,操作工人组装刀具，并将刀具信息写进标识块中,4.,刀具预调仪：,操作工人调整并测量刀具参数，将数据写进标识块中,5.,刀具缓冲站：,组装、预调好的刀具临时存放处,6.,加工中心盘形刀库：,加工中心所需刀具装在盘形刀库上,7.NC,车床的回转刀架,8.,换刀机械手,9.,备用刀具库,10.,盘形刀库交换器,11.,读写器,:,读出刀具标识块中的数据,并可改写,12.,盘形刀库用托盘,:,刀具自动输送的辅助,设备,13.,控制器：,协调、控制刀具管理系统,14.,夹具调整装置：,快速更换夹具卡爪、,心轴、法兰盘等构件,15.,中央刀库,：几台机床共用刀库，可实现几台机床共用,刀具；存有备用刀具，以防刀具磨损或破损,引起停工事故,国家,CIMS,工程研究中心,16.,刀具立体仓库,：存放零件加工所需的所有刀具，仓,库内外的刀具交换是自动完成的。,3.3,刀具识别和刀具预调,3.3.1,刀具编码与刀具识别,一、编码环刀具识别系统,*编码环安装于刀柄尾部,*凸、凹两种圆环面代表“,1”,和“,0”,*,凸、凹两种圆环面的不同排列形成刀具码,*读码器与编码环接触识别刀具码,*可靠性差，寿命短,4 6 7,467,二、条形码刀具识别系统,*条形码与刀具编码一一对应,*条形码打印好后，操作人员贴条形码,*条形码阅读器扫描条形码,*不易修改信息，信息量小,三、,标识块刀具识别系统,1.,标识块识别系统,(ID,系统,),*,标识块：与被标识的物料固联，存储该物料的信息,*读写器：通过读写器向标识块写入或读出信息,*识别控制单元：标识块识别系统与可编程控制器或,上位计算机的接口,2.,标识块识别系统特点,*抗环境污染能力强,*存储的信息量大,*,可重复存储数据,3.,标识块识别系统应用,*检测线上将检测数据写入标识块,*出库线上从标识块读出产品名称，规格等数据,*装配线上把下道工序的作业数据写入标识块,4.,标识块刀具识别系统,*标识块一般安装在刀柄上,*标识块数据可重写，且保存时间长,*在,FMS,中,标识块、读写器、识别控制单元分别布置在适当位置,3.3.2,刀具预调,一、刀具预调：,*进行工件加工的刀具都要进行预调,*根据加工要求确定刀具的预调参数，测量其实际的刀具,长度和直径等，将数据输入系统,*测得的刀具补偿值提供给机床控制器,二、刀具预调仪,1.,刀具定位机构,刀具预调仪主轴,*回转精度高,*与刀柄锥面接触好,*带拉紧刀柄机构,*主轴的轴向尺寸基准面,与机床主轴相同,*主轴中心线对测量轴,z,、,x,平行度、垂直等要求较高,2.,测头部分,*接触式测头：千分表,直接测刀齿最高点,测量精度：,（,0.0020.01,）,mm,直观，易损伤表头、刀具切削刃,*非接触式测量：显微投影仪,测量精度,0.005mm,可综合检查刃部质量,3.,测量数据处理,刀具预调仪上配置计算机及附属装置，可存储、输出、,打印预调数据，并将数据输送给系统。,4.,刀具预调实例,3.4,刀具管理系统,一、,刀具管理的任务,及时准确的为加工设备提供刀具，减少停机时间，提高加工效率及质量,二、刀具管理系统的运作过程,1.,制定刀具准备计划,根据生产计划制定一定阶段的刀具准备计划,2.,刀具准备及供应,*据刀具准备计划制定刀具装配计划,*刀具出立体仓库，进刀具预调室,*刀具装配、预调、输出相关数据,*刀具分配给中央刀库,3.,刀具入库,*下一个生产计划不用的刀具收回立体仓库,*对破损、磨损、超过寿命的刀具进行检验、刃磨、,预调、编码。,3.5,刀具监控,（一）刀具监控的作用,*故障停机时间,75%,*,机床利用率,50%,*,制造费用,30%,（二）,刀具监控方法,一、刀具直接监控,1.,图象匹配法,(CCD),2.,接触法,(,接触传感器等,),二、刀具间接监控,1.,工件表面质量监测（激光传感器）,2.,切削温度监测（热电偶）,3.,超声波监测（超声波换能器和接受器）,4.,振动监测（振动传感器）,5.,切削力监测（应变力传感器）,6.,功率监测（功率传感器）,7.,声发射监测（声发射传感器）,声发射,（,Acoustic Emission,AE,）：,固体因变形或破坏而释放出,能量，并转变为超声波向四周传,播的现象。,AE,信号,平均值,刀具使用时间,思 考 题,FMS,对刀具有何要求及其对策,?,简述刀具管理系统的任务及运作过程,.,熟悉刀具管理系统的设备组成,.,掌握主要刀具识别与刀具预调方法。,刀具监控方法有那些,?,试举例说明你学习过的哪些技术可应用于,FMS,刀具管理系统？,M1,t1,t2,t3,t4,t5,t6,M2,t1,t2,t3,t4,t5,t6,M3,t1,t2,t3,t4,t5,t6,AGV,刀具存储策略 一,试分析由三台相同加工中心组成的,FMC,的四种刀具存储策略的优缺点。,其中,t1,t2,t3,t4,t5,t6,代表,6,把不同的刀具，,M1,M2,M3,代表三台加工中心。,M1,t1,t2,t1,t2,M2,t3,t4,t3,t4,M3,t5,t6,t5,t6,刀具存储策略 二,AGV,M1,t1,t2,M2,t3,t4,M3,t5,t6,刀具存储策略 三,AGV,刀具存储与输送系统,（刀具：,t1,t2,t3,t4,t5,t6,）,M1,t1,t2,M2,t3,t4,M3,t5,t6,刀具存储策略 四,AGV,刀具存储与输送系统,（刀具：,t1,t2,t3,t4,t5,t6,的子集与替代刀具）,M1,t1,t2,t3,t4,t5,t6,M2,t1,t2,t3,t4,t5,t6,M3,t1,t2,t3,t4,t5,t6,AGV,刀具存储策略 一,优点：,1,）有备用刀具组,2,）有备用机床,3,）刀具传送系统简单,缺点：,1,）刀具需求量大,2,）机床重复存储,NC,程序,3,）要求机床刀库容量大,M1,t1,t2,t1,t2,M2,t3,t4,t3,t4,M3,t5,t6,t5,t6,刀具存储策略 二,AGV,优点：,1,）有备用刀具,2,）每个,NC,程序只存储在一台机床上,3,）刀具传送系统简单,缺点：,1,）需有一组以上相同刀具,2,）无备用机床,M1,t1,t2,M2,t3,t4,M3,t5,t6,刀具存储策略 三,AGV,刀具存储与输送系统,（刀具：,t1,t2,t3,t4,t5,t6,）,优点：,1,）有备用刀具组,2,）每个,NC,程序只存储在一台机床上,3,）对机床刀具库容量要求低,4,）更换机床刀库中的刀具可形成备用机床,缺点：,需有较复杂的刀具储存与管理系统,M1,t1,t2,M2,t3,t4,M3,t5,t6,刀具存储策略 四,AGV,刀具存储与输送系统,（刀具：,t1,t2,t3,t4,t5,t6,的子集与替代刀具）,优点：,1,）有备用刀具组,2,）每个,NC,程序只存储在一台机床上,3,）对机床刀具库容量要求低,4,）更换机床刀库中的刀具可形成备用机床,5,）相对前三种策略，刀具数量少，成本降低,6,）相对前三种策略，有利于刀具维护,*刀具子集：易于断裂的刀具以备用,替代刀具：为零件替代工艺计划提供的刀具,缺点：,需有较复杂的刀具储存与管理系统,