自動化制造系統(tǒng)_刀具自動化（44頁)ppt課件

1、刀具自動化. 刀具是金屬切削加工中不可短少的工具之一，無論是普通機床，還是先進的數(shù)控機床、加工中心機床以及柔性制造系統(tǒng)，都必需經(jīng)過刀具才干完成切削加工。 所謂刀具自動化，就是加工設備在切削過程中自動完成選刀、換刀、對刀、走刀等任務過程。.第一節(jié) 自動化刀具的內(nèi)容 自動化刀具由刀具組裝預調(diào)站、刀具進出站、刀具輸送安裝和刀具庫組成。一、自動化刀具的組成.1、刀具室 刀具室任務包括刀具組裝和刀具預調(diào)，這些任務主要由人來完成，擔任對用過的刀具進展重磨，對廢棄的刀具進展處置，對新刀具進展刀具與刀柄組裝、編碼和登記向計算機輸入信息。 此外，刀具進入系統(tǒng)前要進展預調(diào)。實踐上，刀具室的任務是按刀具清單預備刀具

2、，并將預備好的刀具放在刀具進出站。 .刀具組裝包括機夾刀片與刀桿的裝配，以及刀具與規(guī)范刀柄的組裝。 1)、刀具的組裝.拉釘?shù)侗暯悠鞯毒? 加工中心和數(shù)控機床大量運用的是可轉(zhuǎn)位機夾刀具，在刀具室，任務人員要根據(jù)刀具清單的要求，選定所需求的刀桿和刀片類型，刀片裝配到相應的刀桿上。 有些刀具還需求與中間接桿相銜接，用來轉(zhuǎn)換刀柄與刀具相銜接的部分構(gòu)造，例如莫氏錐孔、彈簧夾頭等，根據(jù)需求正確選用和安裝。 對于用過的刀具，那么需求進展刀片轉(zhuǎn)位或改換刀片。(1)機夾刀片與刀桿的裝配和組裝(2) 切削刀具與規(guī)范刀柄的組裝 加工中心要實現(xiàn)自動換刀，需運用一致的規(guī)范刀柄，規(guī)范刀柄與主軸的銜接部分為規(guī)范構(gòu)造，因此

3、需求將裝配好的刀具與規(guī)范刀柄進展組裝。. 組裝好的刀具還需求進展調(diào)整任務，將刀具放在刀具預調(diào)儀上，按刀具清單列出的參數(shù)進展調(diào)整。需求調(diào)整的參數(shù)有：刀具幾何參數(shù)，刀具角度，刀具尺寸和直徑等等。另外，還需求丈量出刀具的補償值。3)、刀具的編碼和識別2)、刀具的預調(diào). 刀具與工件一樣，在自動運轉(zhuǎn)的系統(tǒng)中也需求識別，但刀具所需求識別的內(nèi)容比工件要多，其編碼系統(tǒng)比工件編碼更為復雜。 (1)刀具識別的條形碼技術(shù)： 加工中心的自動選刀方式有順序選刀、刀具編碼方式和刀座編碼方式。 對于帶有中央刀具庫的刀具流系統(tǒng)，由于刀具不僅是在機床的刀庫上進展換刀加工，而且有機床刀庫與中央刀庫之間的交換，刀具是靠保送設備自動

4、裝入刀座。因此，運用刀具編碼方式更容易對刀具進展識別和管理，刀具有了本人的編碼，不論在哪里都能找到，不易出錯。 . 過去的刀具編碼采用在刀柄上安裝編碼環(huán)，使刀柄構(gòu)造復雜，而且編碼數(shù)據(jù)不能太多。隨著條形碼技術(shù)的運用，使復雜的刀具編碼得以實現(xiàn)。接觸式編碼刀柄. 刀具識別的條形碼技術(shù)，是將刀具編碼轉(zhuǎn)換成條形碼，條碼可在組裝刀具時現(xiàn)場打印，然后粘貼在刀柄上，再由條碼閱讀機掃描，直接將信息輸入計算機。當?shù)侗儆糜诮M裝新刀時，將原條碼撕下，換上新條碼即可。 刀具的編碼系統(tǒng)采用分類編碼的方式反映出刀具的特征信息，分類編碼的構(gòu)造為： 代碼表述刀具的規(guī)范構(gòu)造類型 + 特性表列出刀具的特殊參數(shù)) 例如，切削刀具的

5、代碼為8位，數(shù)字前6位反響刀具的特性，后2位為指針數(shù)，指向特性表中的某一行，這一行里規(guī)定了該刀具的其他參數(shù)。 .第二節(jié) 刀具的進出站 刀具經(jīng)過裝配、預調(diào)和編碼后，首先放到刀具進出站的刀具托架上，托架上裝有刀具識別安裝，可對刀具進展“有無刀具和“刀具進出的識別。一、有無刀具識別 任務人員將預備好的刀具放在進出站的托架上，刀具流系統(tǒng)的保送安裝會自動將刀具取走送入指定的刀具庫，還會自動將系統(tǒng)中需求處置的刀具放到進出站的托架上。 因此，在刀具進出站里的托架有無刀具，要可以由系統(tǒng)自動識別。. 刀具進出站的托架上設有接近開關(guān)或光電開關(guān)，采用開關(guān)信號發(fā)令或光電信號輸出，對刀座上有無刀具進展識別。.二、刀具進

6、出識別 運用紅綠燈指示來進展刀具進出的識別，需求進入系統(tǒng)的刀具用綠燈顯示，需求拿出系統(tǒng)的刀具用紅燈顯示。 在刀具預備好時，首先用條形碼閱讀器向控制系統(tǒng)輸入刀具信息，然后將刀具放在進出站托架上，當系統(tǒng)判別這把刀具合格，可以進入系統(tǒng)，托架指示燈顯示綠燈；假設系統(tǒng)以為此刀具有問題，那么顯示紅燈。 . 從系統(tǒng)中送出的刀具放在托架上時，指示燈也會顯示紅燈，要求操作人員將刀具拿到刀具室進展處置。 刀具進出站的信號控制： 刀具進出站的信號由刀具計算機控制，內(nèi)容包括刀具識別、紅綠燈控制和刀具條形碼信息管理。刀具進出站信號控制圖.第三節(jié) 刀具自動保送安裝 刀具從刀具進出站進入自動運轉(zhuǎn)的系統(tǒng)后，由刀具保送安裝將刀

7、具送到各機床的刀具庫中，或者送入中央刀庫。 刀具的自動保送安裝主要有： 刀具保送小車、高架機械手、刀具搬運機器人. 一、刀具保送小車 保送小車上帶有刀具托架，可以同時保送多把刀具，它在刀具進出站靠托架交換來裝卸刀具，在進出站將車上的托架卸下，再裝上帶有系統(tǒng)所需刀具的托架。 小車到達機床后，利用機床上的換刀機械手，將小車上的 刀具與機床刀庫的刀具進展交換。小車到達中央刀庫，利用刀庫的換刀機床械手，將小車上的刀具與刀庫的刀具進展交換。 送刀小車可以裝載一組刀具，進展成批換刀，但它向機床上送刀時，刀具的交換需求占用機床的加工時間，這種送刀方式適用于加工預備時機床停機形狀的成組換刀。 . 二、高架機械

8、手 在制造系統(tǒng)上方的空中設置高架軌道，一個換刀機械手掛在上面，可沿軌道運送刀具。 機械手從刀具進出站抓住一把刀具，在高架軌道上行走，將刀具送到指定的機床刀庫或中央刀庫，并且自動將刀具裝入刀庫，然后從刀庫拿下一把需求送出系統(tǒng)的刀具，再送到進出站。 這種方式每次只能運送一把刀具，但它不僅有保送功能，同時有裝卸功能，可以自動裝卸刀具，因此不占用機床的運轉(zhuǎn)時間，中央刀庫也可以不設換刀安裝。 .三、刀具搬運機器人 用機器人運輸?shù)毒吲c高架機械手類似，不僅能運送刀具，還能自動裝卸刀具。并且運刀機器人的運轉(zhuǎn)更為靈活，不需求高架軌道。 在刀具運輸車上安裝機械手，可將多把刀具依次裝到車上的刀具托架上，送到刀庫后，

9、再將刀具依次從車上裝到刀庫中。 .第四節(jié) 刀具的存儲及刀具庫 在刀具流系統(tǒng)中，可以存儲刀具的地方有三處：刀具進出站，機床刀庫，中央刀具庫。 刀具進出站：是暫時存放刀具的地方，但存放的時間比較短暫。 機床刀具庫：機床的刀庫主要是存放機床加工正在使用的刀具，當工件變化需求新刀具時，從刀具進出站或中央刀庫送來所需刀具，與機床刀庫中暫時不用的刀具進展交換。 中央刀具庫： 中央刀庫是整個系統(tǒng)刀具的存儲區(qū)，普通刀具容量比較大，采用鏈式刀庫、鼓式刀庫、排架式刀庫等等，這些刀庫的容量都很大。. 中央刀庫普通自帶換刀機械手，可使運輸安裝上的刀具與刀庫刀具進展自動交換。. 鏈式中央刀庫由鏈條銜接各個刀位上的刀座夾

10、，由鏈輪帶動鏈條轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)刀座換位來選刀換刀。. 排架式中央刀庫采用換刀機器人進展換刀及運送刀具，每個刀座都有位置號，機器人可在刀庫中恣意位置查找刀具。刀具在刀庫上的放置方式. 對刀具室的管理：由人來完成對刀具編碼并將信息輸入計算機。刀具室根據(jù)計算機所反響的刀具庫存量，消費方案的安排等，按冗rong余最小的原那么預備刀具,使刀具的利用率高。將很少用到的刀具調(diào)出來，對易磨損和破損的刀具要多預備一些。 刀具的分配：根據(jù)系統(tǒng)的消費方案和工藝過程，合理地對各個加工設備進展刀具分配。例如，某種刀具在A設備上用到的頻率很小，只偶爾運用，而在B設備上常用，就應將該刀具分配到B設備的刀庫上，A設備要用時可暫時

11、調(diào)用。 刀具壽命管理：對刀具的磨損和破損情況進展監(jiān)測，及時改換刀具，對刀具進展重磨，或換新刀具。 刀具信息處置：對刀具編碼、刀具補償值、刀具位置和形狀、切削參數(shù)等信息進展處置，并及時反響給刀具室和機床控制系統(tǒng)。第五節(jié) 刀具系統(tǒng)的控制管理. 根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的選擇指令，從刀庫中將各工序所需的刀具轉(zhuǎn)換到取刀位置，稱為自動選刀。自動選刀方式有兩種： (1) 順序選刀方式 將所需刀具嚴厲按工序先后依次插放在刀庫中，運用時按加工順序指令一一取用。 (2) 恣意選擇方式 這種方式根據(jù)程序指令的要求恣意選擇所需求的刀具，刀具在刀庫中可以不按加工順序而恣意存放，利用控制系統(tǒng)來識別、記憶一切的刀具和刀座。.第六節(jié)

12、輔助設備 在零件的加工制造過程中，除了切削加工外， (1) 切削后工件上的切屑和冷卻光滑油脂等污物、以及工件上的加工毛刺等都必需進展清理； (2) 切削下來的切屑也需求排除送走并回收利用； (3) 冷卻液需求進展處置和過濾后再利用。為使這些任務自動化，開展了相應的輔助設備。 .一、輔助設備的種類 系統(tǒng)中假設短少這些輔助設備，這些輔助任務要到系統(tǒng)外由人工完成，然后工件再回到系統(tǒng)繼續(xù)進展精加工、丈量、裝配等，這樣將使整個制造系統(tǒng)的自動化程度降低，消費效率無法提高，而且產(chǎn)品的制造質(zhì)量也不容易保證。 將這些設備納入到加工系統(tǒng)中，用物流系統(tǒng)將它們與加工設備一同銜接起來，構(gòu)成全自動的高消費率和高質(zhì)量的制造

13、系統(tǒng)。 因此，在FMS的加工系統(tǒng)中，不僅有加工中心、車削中心等切削加工設備，還有清洗設備、光整設備、排屑設備和冷卻液處置設備等輔助設備。 .二、清洗設備 工件普通在進入檢測安裝之前，或在裝配工序之前需求進展清洗，有時切削加工中有攻絲工藝用油光滑的工藝之后也需求清洗，有些是在制造工序都完成的最后進展清洗。 自動化制造系統(tǒng)的工件在自動運轉(zhuǎn)中需求清洗時，由控制系統(tǒng)安排保送安裝將工件送到相應的清洗機。 清洗機主要有兩種類型：間歇式清洗機和延續(xù)經(jīng)過式清洗機。 .1.間歇式清洗機 這類清洗機每次只清洗一個工件，將工件連同夾具和托盤一同送入清洗機清洗，普通是將托盤和工件架起或吊起，周圍各方向噴出高壓清洗液，

14、然后再通入熱風吹干。 間歇式清洗機適用于清洗質(zhì)量和體積較大的零件，屬于中小批量的清洗。 . 零件依次從清洗機的一端進入經(jīng)過式清洗機，然后要經(jīng)過以下幾個工位： 1清洗浸入配置的清洗液，翻轉(zhuǎn)或搖動； 2噴淋用噴嘴向工件噴出高壓清洗液，特別是重要的孔和拐角等； 3漂洗用清水將清洗沖出； 4枯燥熱風吹干和烘干；最后從另一端出來。 延續(xù)經(jīng)過式清洗機的任務效率高，延續(xù)清洗的速度快，因此它適用于大批量的消費系統(tǒng)。 2.延續(xù)經(jīng)過式清洗機. 清洗的主要工序：噴淋和吹干。 清洗機洗凈工件后，將大量的油污、切屑等污物留在機內(nèi)，清洗機本身也需求定期清理，因此清洗機要有對本身的清洗和排污功能，購買設備時參考。 普通間歇

15、式清洗機清洗后的切屑和液體直接排入系統(tǒng)的切屑和冷卻液處置系統(tǒng)，而延續(xù)經(jīng)過式有本人的清洗液和切屑回收處置安裝。.三、光整設備 光整設備包括去毛刺、倒園角、外表光整等等，這里主要是引見一下去毛刺機。 去毛刺機是用來將切削加工后工件上尖角處的毛刺去掉。 去毛刺的方法有多種，目前常用的有： 1. 機械法： 機械法是用工業(yè)機械手夾持著砂輪，對工件上有毛刺的地方進展打磨。由于機械手的動作靈敏性有限，這種方法只適用于對體積較大和外形平整的工件去毛刺。 2. 振動法： 振動法是將工件與粒狀的陶瓷介質(zhì)一同放入一個大容器內(nèi)，讓容器快速往復振動，使工件的各個部位與陶瓷顆粒產(chǎn)生相對運動和摩擦，將工件的尖角磨平，毛刺去

16、掉，并能去掉氧化皮。陶瓷介質(zhì)的大小因零件類型、尺寸和材料而異。 . 這種方法適宜對外形不規(guī)那么的小型零件進展處置，不僅能去掉工件尖角處的毛刺，同時還對工件外表有拋光的作用稱為振動式光整機3. 熱能法 熱能法是將工件放入一個充溢高壓可燃氣體的容器中，同時通入氧氣并將其密封，然后用火花塞點燃容器內(nèi)的可燃氣，它會產(chǎn)生瞬時高溫，使毛刺熄滅氧化成粉末，然后再將這此粉末清理去掉稱為熱能式去毛刺機。 這種方法可以均勻的去除工件的外外表毛刺，而且還能去掉內(nèi)部構(gòu)造的毛刺。 這種方法的原理是：對工件來說，毛刺是體積相對很小、而外表積相對很大的東西，它很容易被高溫氧化，而且可燃氣體可以到達工件內(nèi)外的各個角落，因此用

17、熱能法 可以去除工件上各處包括小孔內(nèi)的毛刺。 適用范圍廣，可適用于黑色金屬和有色金屬。 .4、電化學法 電化學法是經(jīng)過電化學反響，將工件作為電化學去毛刺機的一個電極正極放入電解液中，通上直流電。這時陽極金屬即工件就會發(fā)生電化學反響而逐漸被溶解，那么最先被溶解的就是工件上的毛刺尖角，因此在適當?shù)臅r候?qū)⒐ぜ〕?，就到達了去毛刺的目的。 這種方法去毛刺的質(zhì)量較高，而且消費率高，適用于自動化加工系統(tǒng)。在去毛刺的過程中，不象振動法和熱能法那樣會使工件產(chǎn)活力械應力和工件變形，但其去毛刺過程慢，本錢較高。 適宜于高硬度資料的去毛刺。.四 切屑和冷卻液處置設備 由于加工設備中的切屑和冷卻液是混合在一同的，而且

18、普通都是利用冷卻液的大流量沖刷將切屑帶出加工區(qū)域，所以切屑和冷卻液的處置往往一同思索。 許多AMS有切屑排除、集中運輸和切削液集中供應及處置系統(tǒng)。 切屑的處置包括三個方面的內(nèi)容： 把切屑從加工區(qū)域去除出去； 把切屑保送到系統(tǒng)以外； 把切屑從冷卻液中分別出去。.1、切屑的排除 首先要將切屑從加工區(qū)域去除掉，普通是清到機床下面，常用有幾種方法： 采用斜面構(gòu)造，使切屑容易落下；用大流量冷卻液沖刷；用緊縮空氣吹風；或用刮板刷子將切屑推下去。 其次要將切屑運到機床和消費區(qū)外的集中處置站， 普通是在機床下面有排屑溝，切屑排出加工區(qū)就直接落入排屑溝，溝內(nèi)有切屑保送設備將切屑送到集中處置站；有些是機床本人帶有排屑安裝，可將機床內(nèi)的切屑排出機床，然后再由切屑保送帶將切屑運走。 切屑保送設備：機械式、流體式、空壓式 .1機械式排屑設備 機械式排屑設備是最常用的一種，適宜于各類切屑。切屑落到運送帶上，靠機械構(gòu)造將切屑帶走。 常見的有帶式、平板鏈式、刮板鏈式和螺旋式切屑保送機。提升進屑口出屑口冷卻液回流口鏈板平板鏈式切屑保送機.2、 切屑及冷卻液處置安裝 切屑及冷卻液的處置主要是將切屑從冷卻液中分別出來，相對來說，加工鑄鐵類資料產(chǎn)生的崩碎和粉狀切屑，要比鋼、鋁合金等塑性