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主动化制造系统加工过程中检测与监控系统 - 加工中心

主动化制造系统加工过程中检测与监控系统 一、检测与监控原理在主动化制造系统的加工过程中,为了保证加工质量和系统的正常运行,需要对系统运行状况和加工过程进行检测与监控(如图1所示)。 图1 检测与监控系统的组成 1. 运行状况检测与监控 在主动化制造系统中,需要检测与监控的运行状况通常包罗:(1)刀具信息。 (2)机床状况信息。(3)系统运行状况信息。(4)在线尺寸测量信息。(5)系统安全情况信息。(6)仿真信息。仿真信息包罗以下内容:零件的精工程序是否准确;有无碰撞干涉情况;仿真综合成果情况等。2.工件尺寸精度检测方法(1)直接测量与间接测量;(2)接触测量和非接触测量;(3)在线测量和离线测量。3.刀具磨损和破损的检测方法(1)刀具、工件尺寸及相对距离测定法;(2)放射线法;(3)电阻法;(4)光学图像法;(5)切削力法;(6)切削温度法;(7)切削功率法;(8)振动法;(9)噪声阐发法;(10)加工表面粗糙度法。 二、检测与监控应用举例例1 加工中心(MC)需检测的运行状况信息。MC需检测的运行状况信息如下:(1)环境参数及安全检测。(2)刀库状况检测。(3)机床负载检测。(4)换刀机构检测。(5)交换工作台检测。(6)工作台振动检测。(7)冷却与润滑系统检测。(8)CNC/PC系统检测。 图2所示为按照切削力的变化判别刀具磨损和破损的系统原理图。图2 用切削力检测刀具状况原理图 三、检测设备1.坐标测量机(CMM)坐标测量机(CoordinateMeasuringMachine)又叫做三坐标测量机,是一种检测工件尺寸误差、形位误差以及复杂轮廓外形的主动化制造系统的基本测量设备。 图3声发射钻头破损检测装置系统图 (1)坐标测量机布局的特点。CMM和精工机床一样,其布局布局有立式和卧式两类,立式CMM有时是龙门式布局,卧式CMM有时是悬臂式布局。两种布局形式的CMM都有不同的尺寸规格,从小型台式到大型落地式。图5是一悬臂式CMM,由安放工件的工作台、立柱、三维测量头、位置伺服驱动系统、计算机控制装置等组成。(2)坐标测量机的工作原理。 图4 悬臂式坐标测量机 2.操作精工机床进行测量在精工机床长进行测量有如下特点:不需要昂贵的CMM,但会损失机床的切削加工时间;可以针对尺寸偏差主动进行机床及刀具补偿,加工精度高;不需要工件往返运输和等待。3.测量机器人随着工业机器人的成长,机器人在测量中的应用也越来越受到重视。机器人测量具有在线、灵活、高效等特点,可以实现对零件100%的测量,因此特殊适合于主动化制造系统中的工序间测量和过程测量。同坐标测量机比拟,机器人测量造价低,使用灵活。4.专用的主动测量装置在大规模出产条件下,常将专用的主动检测装置安装在机床上,不必停机就可以在加工过程中主动检测工件尺寸的变化,并能按照测得的成果发出相应的信号,控制机床的加工过程(如变换切削用量、刀具补偿、住手进给、退刀和停机等)。例如,图5所示为磨床上工件外径主动测量及反馈控制装置的原理图。 图5 磨床上工件外径主动测量原理
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