自動化制造系統加工過程中檢測與監控系統 - 加工中心
自動化制造系統加工過程中檢測與監控系統 一、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行，需要對系統運行狀態和加工過程進行檢測與監控（如圖1所示）。 圖1 檢測與監控系統的組成 1. 運行狀態檢測與監控 在自動化制造系統中，需要檢測與監控的運行狀態通常包括：（1）刀具信息。 （2）機床狀態信息。（3）系統運行狀態信息。（4）在線尺寸測量信息。（5）系統安全情況信息。（6）仿真信息。仿真信息包括以下內容：零件的精工程序是否準確；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；（10）加工表面粗糙度法。 二、檢測與監控應用舉例例1 加工中心（MC）需檢測的運行狀態信息。MC需檢測的運行狀態信息如下：（1）環境參數及安全檢測。（2）刀庫狀態檢測。（3）機床負載檢測。（4）換刀機構檢測。（5）交換工作臺檢測。（6）工作臺振動檢測。（7）冷卻與潤滑系統檢測。（8）CNC/PC系統檢測。 圖2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。圖2 用切削力檢測刀具狀態原理圖 三、檢測設備1.坐標測量機（CMM）坐標測量機（CoordinateMeasuringMachine）又叫做三坐標測量機，是一種檢測工件尺寸誤差、形位誤差以及復雜輪廓形狀的自動化制造系統的基本測量設備。 圖3聲發射鉆頭破損檢測裝置系統圖 （1）坐標測量機結構的特點。CMM和精工機床一樣，其結構布局有立式和臥式兩類，立式CMM有時是龍門式結構，臥式CMM有時是懸臂式結構。兩種結構形式的CMM都有不同的尺寸規格，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、位置伺服驅動系統、計算機控制裝置等組成。（2）坐標測量機的工作原理。 圖4 懸臂式坐標測量機 2.利用精工機床進行測量在精工機床上進行測量有如下特點：不需要昂貴的CMM，但會損失機床的切削加工時間；可以針對尺寸偏差自動進行機床及刀具補償，加工精度高；不需要工件來回運輸和等待。3.測量機器人隨著工業機器人的發展，機器人在測量中的應用也越來越受到重視。機器人測量具有在線、靈活、高效等特點，可以實現對零件100％的測量,因此特別適合于自動化制造系統中的工序間測量和過程測量。同坐標測量機相比，機器人測量造價低，使用靈活。4.專用的主動測量裝置在大規模生產條件下，常將專用的自動檢測裝置安裝在機床上，不必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、停止進給、退刀和停機等）。例如,圖5所示為磨床上工件外徑自動測量及反饋控制裝置的原理圖。 圖5 磨床上工件外徑自動測量原理