自動(dòng)化制造系統(tǒng)加工過程中檢測與監(jiān)控系統(tǒng) - 加工中心
自動(dòng)化制造系統(tǒng)加工過程中檢測與監(jiān)控系統(tǒng) 一、檢測與監(jiān)控原理在自動(dòng)化制造系統(tǒng)的加工過程中，為了保證加工質(zhì)量和系統(tǒng)的正常運(yùn)行，需要對系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)和加工過程進(jìn)行檢測與監(jiān)控（如圖1所示）。 圖1 檢測與監(jiān)控系統(tǒng)的組成 1. 運(yùn)行狀態(tài)檢測與監(jiān)控 在自動(dòng)化制造系統(tǒng)中，需要檢測與監(jiān)控的運(yùn)行狀態(tài)通常包括：（1）刀具信息。 （2）機(jī)床狀態(tài)信息。（3）系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)信息。（4）在線尺寸測量信息。（5）系統(tǒng)安全情況信息。（6）仿真信息。仿真信息包括以下內(nèi)容：零件的精工程序是否準(zhǔn)確；有無碰撞干涉情況；仿真綜合結(jié)果情況等。2.工件尺寸精度檢測方法（1）直接測量與間接測量；（2）接觸測量和非接觸測量；（3）在線測量和離線測量。3.刀具磨損和破損的檢測方法（1）刀具、工件尺寸及相對距離測定法；（2）放射線法；（3）電阻法；（4）光學(xué)圖像法；（5）切削力法；（6）切削溫度法；（7）切削功率法；（8）振動(dòng)法；（9）噪聲分析法；（10）加工表面粗糙度法。 二、檢測與監(jiān)控應(yīng)用舉例例1 加工中心（MC）需檢測的運(yùn)行狀態(tài)信息。MC需檢測的運(yùn)行狀態(tài)信息如下：（1）環(huán)境參數(shù)及安全檢測。（2）刀庫狀態(tài)檢測。（3）機(jī)床負(fù)載檢測。（4）換刀機(jī)構(gòu)檢測。（5）交換工作臺檢測。（6）工作臺振動(dòng)檢測。（7）冷卻與潤滑系統(tǒng)檢測。（8）CNC/PC系統(tǒng)檢測。 圖2所示為根據(jù)切削力的變化判別刀具磨損和破損的系統(tǒng)原理圖。圖2 用切削力檢測刀具狀態(tài)原理圖 三、檢測設(shè)備1.坐標(biāo)測量機(jī)（CMM）坐標(biāo)測量機(jī)（CoordinateMeasuringMachine）又叫做三坐標(biāo)測量機(jī)，是一種檢測工件尺寸誤差、形位誤差以及復(fù)雜輪廓形狀的自動(dòng)化制造系統(tǒng)的基本測量設(shè)備。 圖3聲發(fā)射鉆頭破損檢測裝置系統(tǒng)圖 （1）坐標(biāo)測量機(jī)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。CMM和精工機(jī)床一樣，其結(jié)構(gòu)布局有立式和臥式兩類，立式CMM有時(shí)是龍門式結(jié)構(gòu)，臥式CMM有時(shí)是懸臂式結(jié)構(gòu)。兩種結(jié)構(gòu)形式的CMM都有不同的尺寸規(guī)格，從小型臺式到大型落地式。圖5是一懸臂式CMM，由安放工件的工作臺、立柱、三維測量頭、位置伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制裝置等組成。（2）坐標(biāo)測量機(jī)的工作原理。 圖4 懸臂式坐標(biāo)測量機(jī) 2.利用精工機(jī)床進(jìn)行測量在精工機(jī)床上進(jìn)行測量有如下特點(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。3.測量機(jī)器人隨著工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展，機(jī)器人在測量中的應(yīng)用也越來越受到重視。機(jī)器人測量具有在線、靈活、高效等特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)對零件100％的測量,因此特別適合于自動(dòng)化制造系統(tǒng)中的工序間測量和過程測量。同坐標(biāo)測量機(jī)相比，機(jī)器人測量造價(jià)低，使用靈活。4.專用的主動(dòng)測量裝置在大規(guī)模生產(chǎn)條件下，常將專用的自動(dòng)檢測裝置安裝在機(jī)床上，不必停機(jī)就可以在加工過程中自動(dòng)檢測工件尺寸的變化，并能根據(jù)測得的結(jié)果發(fā)出相應(yīng)的信號，控制機(jī)床的加工過程（如變換切削用量、刀具補(bǔ)償、停止進(jìn)給、退刀和停機(jī)等）。例如,圖5所示為磨床上工件外徑自動(dòng)測量及反饋控制裝置的原理圖。 圖5 磨床上工件外徑自動(dòng)測量原理