第六章柔性制造技术课件

第六章 柔性制造技术,第六章 柔性制造技术,柔性制造技术（FMT）,是集数控技术、计算机技术、机器人技术、现代管理技术为一体的现代制造技术，主要用于多品种小批量或变批量生产。,柔性,指制造系统能够适应产品变化的能力。,柔性制造技术（FMT）是集数控技术、计算机技术、,6.1 柔性制造系统（FMS）概述,1.FMS产生的背景条件,1）随着经济的发展和消费水平的提高，人们更注重产品的不断,更新和多样化，中小批量、多品种生产已成为机械制造业的,一个重要特征；,2）科学技术的迅猛发展推动了自动化程度和制造水平的提高。,一、 FMS的产生和发展,6.1 柔性制造系统（FMS）概述1.FMS产生的背景条件,2.FMS的产生过程,1950年，美国MIT诞生了第一台三坐标数控铣床以后，机,电一体化及数控（NC）的概念出现了。,机电一体化技术进一步发展，出现了计算机数控（CN）、,计算机直接控制（又称群控）（DNC）、计算机辅助制造,（CAM）、计算机辅助设计（CAD）、成组技术（GT）、计算,机辅助工艺规程（CAPP）、工业机器人技术（ROBOT）等新,技术。,2.FMS的产生过程 1950年，美国MIT诞生了第一台三坐,FMS的雏形源于美国MALROSE公司，该公司在1963年制造了世界上第一条多品种柴油机零件的数控生产线。,FMS的概念由英国MOLIN公司最早正式提出，并在1965年取得了发明专利，1967年FMS正式形成。,在这些新技术的基础上，为,多品种、小批量生产,的需要而兴起的 柔性自动化制造技术得到了迅速的发展，作为这种技术具体应用的柔性制造系统（FMS）、柔性制造单元（FMC）和柔性制造自动线（FML）等柔性制造设备纷纷问世，其中柔性制造系统（,Flexible Manufacturing System,，FMS）最具代表性。,FMS的雏形源于美国MALROSE公司，该公司在1963年制,FMS是先进制造技术的一部分，在欧美、日本、俄罗斯有较大的发展；,1985年世界各国已投入运行的FMS有500多套，88年近800套，90年超过1000套，目前约共有4000多套FMS在运行；,我国是1984年开始研制FMS，1986年从日本引进第一套FMS。,3.FMS的发展状况,FMS是先进制造技术的一部分，在欧美、日本、俄罗斯有较大的发,按照系统规模和投资强度，可将柔性自动化制造设备分为如下5个不同层次：,1、柔性制造模块（FMM）,是指一台扩展了自动化功能的数控机床，如刀具库、自动换刀装置、托盘交换器等，FMM相当于功能齐全的加工中心。,2、柔性制造单元（FMC）,由12台数控机床组成，除了能够自动换刀之外，还配有存储工件的托盘站和自动上下料的工件交换台。,FMC自成体系，占地面积小、成本低、功能完善、有廉价小型FMS之称。,3、柔性制造系统（FMS）,包括2台以上的CNC、FMM或FMC组成，其控制与管理功能比FMC强，规模比FMC大，对数据管理和通信网络要求高。,按照系统规模和投资强度，可将柔性自动化制造设备分,4、柔性制造生产线（FML）,其加工设备在采用通用数控机床的同时，更多地采用数控组合机床，如数控专用机床、可换主轴箱机床、模块化多动力头数控机床等，工件输送线多为单线、固定，柔性较低、专用性强、生产率高，相当于数控化的自动生产线，一般用于少品种、中大批量生产、可以说，FML相当于专用FMS。,5、柔性制造工厂（FMF）,将柔性制造自动化由FMS扩展到全企业范围，通过计算机网络系统的有机联系，实现在全企业范围内的生产经营管理过程、设计开发过程、加工制造过程和物料运储过程的全盘自动化，实现自动化工厂的目标。,4、柔性制造生产线（FML）,二、 FMS的基本组成及主要功能,1.FMS的的定义及基本组成,我国国家军用标准则,定义：,柔性制造系统是由数控加工设备、物料运储装置和计算机控制系统组成的自动化制造系统，它包括多个柔性制造单元，能根据制造任务或生产环境的变化迅速进行调整，适用于多品种、中小批量生产。,国外有关专家进行的直观,定义：,柔性制造系统是至少两台机床，一套物料运储装置和一套计算机控制系统组成的自动化制造系统，通过简单改变软件的方法便能制造出多咱零件中任何一种零件。,二、 FMS的基本组成及主要功能1.FMS的的定义及基本组成,（1）加工的数控加工系统,（2）自动化的物料储运系统,（3）计算机控制的信息系统,典型的FMS主要由以下三个子系统组成：,（1）加工的数控加工系统典型的FMS主要由以下三个子系,FMS的组成框图及功能特征,FMS的组成框图及功能特征,典型的柔性制造系统示意图1,典型的柔性制造系统示意图1,典型的柔性制造系统示意图2,典型的柔性制造系统示意图2,典型的柔性制造系统示意图3,典型的柔性制造系统示意图3,典型的柔性制造系统示意图4,典型的柔性制造系统示意图4,实例：,实例：,第六章柔性制造技术课件,2.FMS的主要功能,1、能自动管理工件的生产过程。,2、简单改变的软件或参数，就能制造出某一工件族的多种零件。,3、物流的运输和存贮必须是看自动的。,4、能解决多机床条件下工件的混流加工，且不用额增加费用。,5、具有优化高度管理功能，能实现无人或少人化加工,2.FMS的主要功能1、能自动管理工件的生产过程。2、简单改,1、柔性制造能力强；,2、设备利用率高；,3、减少了设备成本与占地面积；,4、减少了直接生产工人，提高了劳动生产率；,5、减少了在制品数量，提高了对市场的反应能力；,6、产品质量得以提高；,7、FMS可以逐步地实现实施计划。,3. FMS的优点及效益（P186）,1、柔性制造能力强；3. FMS的优点及效益（P186）,6.2 FMS的自动加工系统,1）加工系统在FMS中的作用:,加工系统担任把原材料转化为最终产品的任务，是实际完成改变物性任务的执行系统.,加工系统是FMS最基本的组成部分，也是FMS中耗资最多的部分，FMS的加工能力很大程度上是由它所包含的加工系统所决定的。,一、 自动加工系统的功能和机床配置,1. 加工系统的作用和机床设备的选用,6.2 FMS的自动加工系统1）加工系统在FMS中的作,选用通用模块化的机床结构，其外部通信功能和内部管理功能强，有内装的可编程序控制器（PLC），易与辅助装置连接，方便系统的调整和扩展，以减轻网络通信和上级控制器的负载。,2）FMS对加工设备的要求,对于纳入FMS运行的加工机床应当是可靠的、自动化的、高效率的加工设备。它应满足如下性能要求：,1、工序集中,通过减少工位数来减轻FMS物流的负担；通过减少装夹次数来保证FMS的加工质量。因而，宜选用如加工中心这类多功能机床。,2、控制能力强、扩展性好,选用通用模块化的机床结构，其外部通信功能和内部管理功能,比如导轨油可回收，排屑处理快速、彻底，以延长刀具使用寿命，节省运行费用，保证系统能安全、稳定、长时间无人值守而自动运行。,选用切削能力强，加工质量稳定，生产效率高的机床。,3、高刚度、高精度、高速度,4、自保护与自维护性好,应设有过载保护装置，设有行程与工作区域限制装置，导轨和各相对运动件等无需润滑或能自动加注润滑，具有故障诊断和预警功能。,5、使用经济性好,比如导轨油可回收，排屑处理快速、彻底，以延长刀具使用,对工作环境的温度、湿度、粉尘等要求不高，各种密封件性能可靠、无渗漏，能及时排除烟雾和异味、噪声，振动小，能保证良好的生产环境,6、对环境的适应性与保护性好,对工作环境的温度、湿度、粉尘等要求不高，各种密封件性,3）FMS加工系统的常用配置形式,零件,棱体类零件,通常选用立式、卧式或立卧两用的加工中心,回转体类零件,通常选用数控车床或车削加工中心机床,FMS上加工的零件,3）FMS加工系统的常用配置形式零件棱体类零件通常选用立式、,CJK6146型经济型数控车床,CJK6146型经济型数控车床,XH714A型立式加工中心,XH714A型立式加工中心,FMS中机床设备的配置有互替式、互补式以及混合式等多种形式，以满足FMS柔性和高效率的生产要求。,是指纳入FMS中的机床是一种,并联,关系，各机床功能可以互相代替，工件可随机输送到任何一台恰好空闲的机床上加工。,在这种配置中，若某台机床发生了故障，系统仍能维持正常的工作，因此具有较大的工艺柔性和较宽的工艺范围，但技术利用率和生产率较低。,机床1,机床2,机床,n,输入,输出,（1）互替式机床配置,FMS中机床设备的配置有互替式、互补式以及混合式等多种,是指纳入FMS中各机床功能是互相补充的，各自完成特定的加工任务，工件在一定程度上必须按顺序经过各台加工机床。,这种配置形式的特点是具有较高的生产率，能充分发挥机床的性能，但由于是,串联,配置形式，因而降低了系统的可靠性，即当某台机床发生故障时，系统就不再正常的工作，柔性较低。,机床1,机床2,机床3,机床,n,输入,输出,（2）互补式配置,是指纳入FMS中各机床功能是互相补充的，各自完成特定,是指在FMS中，有些机床按互替形式布置，而有些机床则按互补形式布置，以发挥各自的优点。,大多数FMS,采用这种形式。,机床1,机床2,机床,k,机床,k,+1,机床,k,+2,机床,n,输入,输出,（3）混合式配置,是指在FMS中，有些机床按互替形式布置，而有些机床则按,二、机床辅助及自动上下料装置,1、机床夹具,夹具是一种直接用来夹持工件的机床辅具。FMS夹具要求尽可能一次装夹便能完成工件所有部位的加工，以较少装夹次数，避免不必要的累积误差。在允许的情况下，还应尽可能考虑单一夹具能安装多个零件，这就可以大大较少托盘和刀具的更换次数，节省辅助工作时间，提高机床的利用率。,目前，用于FMS的夹具有,两个重要的发展趋势,：、大量使用,组合夹具,，使夹具零部件标准化，可针对不同的服务对象快速拼装出所需的夹具，提高夹具的重复利用率；、开发,柔性夹具,，使一部夹具能为多个加工对象服务。,二、机床辅助及自动上下料装置1、机床夹具,2、托盘,托盘是FMS加工系统中重要的配套件。在FMS中，工件通常是用夹具安装在托盘上。,当工件在机床上加工时，托盘成为机床工作台支撑着工件完成加工任务；,当工件输送时，托盘又承载着工件和夹具在机床之间传送。,在FMS中，不论各机床各自形式如何，都必须采用统一的接口，这样才能使所有加工单元连接成为一个系统整体。因此，要求FMS中的托盘必须采用统一的结构形式。,2、托盘,国际化组织制定的托盘标准：,公称尺寸小于等于800mm的托盘标准：ISO/DIS8526-1,公称尺寸大于800mm的托盘标准：ISO/DIS8526-2,托盘代号的组成：ISO号、宽X长、顶面形式号、槽距或孔距、,工件的定位方式、托盘的定位方式。,例：ISO8526-2-1000X1250-1-100-a-b,表示是ISO8526-2矩形托盘，顶面尺寸为1000X1250，带螺孔系,顶系的顶面，螺孔的中心距为100，工件用侧定位块定位，托盘用,两锥孔和支撑件上的两圆锥销定位。,国际化组织制定的托盘标准：,ISO托盘的基本结构图,ISO托盘的基本结构图,在FMS中为加工机床上下料的装置通常有,托盘交换器,和,工业机器人,等。,托盘交换器可作为联接FMS加工系统和物料运储系统的桥梁，还可作为工件的暂时存储器。当物料系统产生堵塞时，托盘交换器可储存几个工件，以保证加工单元的正常运行，对系统起到一个缓冲作用。,托盘交换器有不同的结构形式，例如：回转式托盘交换器和往复式托盘交换器等,。,3、自动上下料装置,在FMS中为加工机床上下料的装置通常有托盘交换器和工,托盘交换器的工作方式,直线式交换,回转式交换,托盘交换器的工作方式直线式交换回转式交换,（1）加工系统的控制装置必须是CNC或相当的设备，并具有DNC通信和数据交换功能，其加工控制程序应为整个FMS控制系统的一个组成部分,（2）必须提供自动和手动两种操作方式,（3）具有足够存储容量，以便存储任意工位加工所需的最大零件加工程序，零件程序必须能随机地而不是按照顺序地进行选择,（4）必须提供确定的手段，保证零件在下一道切削工序之前完成前一道工序,（5）在电源中断或其他非计划停机的情况下，至少在12小时内不应丢失控制装置中任何数据和失去任何同步,三、FMS对加工系统的控制功能和其他项目的要求,1.FMS对控制装置的要求,（1）加工系统的控制装置必须是CNC或相当的设备，并具有DN,（1）系统中每台机床在接受夹具、刀具、零件程序 时应具有互换性。,2.FMS对支持设备的要求,（2）机床应备有足够容量和速度的切削输送装置，以便清除所有零件加工时产生的切屑。,（3）喷射冷却系统应在无需人工调整的情况下，不管刀具的长度和直径如何，都能使切削液指向所有正在工作的刀具刃部进行喷射。,（4）要为所有机床安装切屑和切削液溅射防护罩，并应在装卸合适的照明设备。,（5）如果主控制设备安装在其他地方，则应在装卸工位再提供一个悬垂式操纵板或小型控制台。,（1）系统中每台机床在接受夹具、刀具、零件程序 时应具有互换,物料的储运系统是柔性制造系统中的一个重要组成部分。一个工件从毛坯到成品的整个生产过程中，只有相当少的一部分时间是用于机床的切削加工，而大部分时间则消耗于物料的输送和储存过程。因此，合理地选择FMS的物料运储系统，可以大大减少物料的运送时间，提高整个制造系统的柔性和效率。,物料系统,工件流,工具流,配套流,原材料、半成品、成品,刀具、夹具,托盘、辅具材料、备件,6.3 FMS的物料输送与储存系统,物流系统包括的三个方面：,物料的储运系统是柔性制造系统中的一个重要组成部分。一,物流系统执行输送的装置：,自动化物流,执行输送的装置,有轨运输车,无轨运输车,机器人,无轨运输车,物料存贮设备：,物料存贮设备,自动化仓库,无轨运输车,刀具库,托盘站,物流系统执行输送的装置：自动化物流有轨运输车无轨运输车机器人,自动物料储运系统,存储设备,运输设备,辅助设备,工件进出站,托盘站,立体仓库,滚道,滑道,自重传送料道,传送带,步伐式,辊式,链式,履带式,运输小车,牵引式,地面有轨,空中单轨,自导式,机器人及机械手,搬用机器人,通用机械手,专用机械手,仓库与运输车的连接装置,托盘交换装置,工件储运系统的组成设备,自动物料储运系统存储设备运输设备辅助设备工件进出站托盘站立体,一、物料的输送系统,用于直线往返输送物料。它往返于加工设备、装卸站与立体仓库之间，按指令自动运行到指定的工位自动存取工件。,常见的有轨运输车有两种：,链索牵引小车,和,电动机牵引行走小车,。,工作方式,在线工作方式：,接受上位计算机指令,离线自动工作方式：,利用操作面板编制输送程序,手动工作方式：,操作按钮手动控制,1、有轨运输车（RGV）,一、物料的输送系统 用于直线往返输送物料。它往返于,、加速和移动速度都比较快，适合运送重型工件；,、因导轨固定，故行走平稳，停车位置比较准确；,、控制系统简单，可靠性好，制造成本低，便于推广；,、行走路线不便改变，转弯角度不能太小；,、噪声较大，影响操作工监听加工状况及保护自身安全。,AGV是当前FMS中具有较大优势和潜力的运输装置。它具有较高的柔性，能实时监视和扩展，并且安全可靠，维护方便。,有轨小车的特点：,2、无轨运输车（AGV，自动导向小车）,、加速和移动速度都比较快，适合运送重型工件； AGV是,3、物料输送系统的基本回路,全为双向运行，有很大柔性，输送设备的利用率和容错性高，但控制和调度复杂主要采用无轨小车，用于较大规模的FMS,双向运行,网状输送回路,利用直线双向运行的组合，形成封闭循环，提高柔性和输送设备的利用率,双向运行,利用直线单向运行的组合，形成封闭循环实现柔性，提高输送设备的利用率,单向运行,环形输送回路,系统柔性低，容错性差，常需另设缓冲站，输送装置采用有轨小车、移动机器人或双向输送带，主要用于小型FMS,双向运行,主要依靠机床的数控功能实现柔性，输送装置多为输送带，主要用于FML或自动装配线,单向运行,直线输送回路,3、物料输送系统的基本回路 全为双向运行，有很大,二、自动存储和检索系统（ASRS）,工件装卸站,设在FMS的入口处，用于完成工件的装卸,托盘缓冲站,起到缓冲物料的作用，一般设置在加工机床附近,自动化仓库,采用巷式起重堆垛机的立式仓库,自动化仓库的计算机控制,自动化仓库的认址检索系统,识别和登录物料信息,物料的自动存取,仓库管理,二、自动存储和检索系统（ASRS）工件装卸站设在FMS的入口,自动立体仓库,自动立体仓库是应现代化、自动化生产和管理信息化的要求应运而生的。与传统仓库相比,能更有效地利用空间,使物品堆放向空中立体发展;配备有完善的计算机管理系统并具自动控制物品的存取、搬运功能,能优化物品的储存数量,保持最佳的库存量,既减少资金积压又能使生产正常进行;减少搬运配料人员和仓储管理人员。,自动立体仓库 自动立体仓库是应现代化、自动化生产和管,堆跺机,图示为双柱式堆跺机是一种可在自动立体仓库高层货架巷道轨道上穿梭行走,并堆高层货架的物料仓位存取物品的专用起重设备。为刚性起见,通常采用框架结构。堆跺机通常由行走机构、升降机构、货台与装卸托盘、框架、导向机构、控制系统和安全保护装置等组成。,堆跺机 图示为双柱式堆跺机是一种可在自动立体仓库高层货架,自动化仓库的计算机控制,自动化仓库的含义包括仓库管理自动化和入库、出库的作业自动化。仓库管理自动化包括对货箱、账目、货格及其他信息管理的自动化，入库、出库的作业自动化包括货箱或物料的自动识别、自动认址、货格状态的自动检测以及堆垛机动作的自动控制。,自动化仓库的计算机控制系统主要担负以下三项任务：,（1）识别和登录物料信息条形码,（2）物料的自动存取,（3）仓库管理,入库 合理分配,出库先进后出,自动化仓库的计算机控制 自动化仓库的含义包括仓库管理自动,刀具管理系统为各加工设备及时提供所需要的刀具，从而实现刀具供给自动化，使柔性制造系统的自动化程度进一步提高。,典型的FMS的刀具管理系统通常由刀库系统、刀具预调站、刀具装卸站、刀具装卸装置以及管理控制刀具流的计算机组成。,6.4 FMS的刀具管理系统,刀具管理系统为各加工设备及时提供所需要的刀具，从而,典型的FMS的刀具管理系统通常由,刀库系统,、,刀具预调站,、,刀具装卸站,、,刀具装卸装置,以及管理控制刀具流的,计算机,组成。,一、FMS的刀具管理系统的组成及其作业过程,减少与刀具有关的调整和停机时间；系统能识别刀具传输与有关刀具的数据；刀具拥有量最小，通过刀具寿命管理，充分利用刀具，使刀具费用最低。,1、刀具管理的主要目标,2、刀具管理系统的组成,典型的FMS的刀具管理系统通常由刀库系统、刀具预调站,3、刀具管理系统的作业过程,3、刀具管理系统的作业过程,二、刀具的交换与存储,刀具交换通常由换刀机器人或刀具运送小车来实现。它们负责完成在刀具装卸站、中央刀库和各加工单元（机床）之间的刀具的传递和搬运。,刀具的交换包含三个不同方面的内容：,加工机床刀具库与,工作主轴之间的刀具交换,刀具装卸站、中央刀库以及,各加工机床之间的刀具交换,运载工具上的刀架与,机床刀库之间的刀具交换,顺序选择方式,刀具编码方式,刀座编码方式,采用过渡装置,AGV-ROBOT换刀方式,更换刀具库以实现刀具的交换,采用专门的刀具取放装置,二、刀具的交换与存储 刀具交换通常由换刀机器人,1、加工机床刀具库与工作主轴之间的刀具交换,换刀装置的要求：,换刀时间短、刀具重复定位精度高、足够的刀具储存量、刀具占地面积小、安全可靠。,常用换刀装置：,换刀机械手。,常用双臂式机械手的手爪结构形式有钩手、抱手、伸缩手和叉手四种。,常用双刀换刀机械手结构：,1、加工机床刀具库与工作主轴之间的刀具交换换刀装置的要求：,钩手,抱手,伸缩手,叉手,钩手抱手伸缩手叉手,左图所示：,抓刀爪伸出，抓住刀库,上的待换刀具，刀库刀座上的锁板,拉开。,左图所示：,机械手带着待换刀具绕竖直,轴逆时针方向转90，与主轴线平行，,另一个抓刀爪抓住主轴上的刀具，主轴,将刀杆松开。,左图所示：抓刀爪伸出，抓住刀库左图所示：机械手带着待换刀具绕,左图所示：,机械手带着待换刀具绕,竖直轴逆时针方向转180，将两,刀具交换位置。,左图所示：,机械手下移，将刀具从,主轴孔中拔出。,左图所示：机械手带着待换刀具绕左图所示：机械手下移，将刀具从,左图所示：,抓刀爪缩回，松开主轴,上的刀具。机械手绕竖直轴顺时针,转90将刀具放回刀库的相应刀座,上，刀库上的锁板合上。,左图所示：,机械手后退，将新刀具,装入主轴，主轴将刀具锁住。,左图所示：抓刀爪缩回，松开主轴左图所示：机械手后退，将新刀具,（1）顺序选择方式,（2）刀具编码方式,（3）刀座编码方式,常用换刀方式：,这些机械手都能够完成抓刀、拔刀、回转、换刀以及返回等全部动作过程。,有些加工中心为降低成本，不用机械手而是直接利用主轴头的运动机能换刀。,（1）顺序选择方式常用换刀方式： 这些机械手都能够完成,定义：,在加工之前将刀具按加工工序的顺序，依次放入刀库的每一个刀座内。每次换刀时，刀库按顺序转动一个刀座的位置，并取出所需的刀具。,特点：,a、使用过的刀具可放回原刀座，也可顺序放入下一个刀座；,b、刀库容量大，利用率低；,c、装刀操作必须十分谨慎，防止事故发生；,d、结构简单、工作可靠。,(1)顺序选刀：,定义：(1)顺序选刀：,a、刀具在刀库中排列顺序与工件的加工顺序无关；,b、同一把刀可以反复被选用，刀库容量相对减小；,c、机床需配制“刀具识别装置”；,(2)任意选刀,定义：,根据程序指令的要求来选择所需的刀具，刀具在刀库中不必按照工件的加工顺序排列，可任意存放。采用任意选择方式的自动换刀系统中必须有刀具识别装置。,特点：,a、刀具在刀库中排列顺序与工件的加工顺序无关；(2)任意选刀,刀具编码选择、刀座编码选择,种类：,a、刀具号必须与刀座号相符；,b、刀具使用完后必须将刀具放回原来的刀座内；,c、同一把刀具在加工过程中可以重复使用。,（1）刀座编码选择,原理：,对刀库的刀座进行编码，并将与刀座编码相对应的刀具一一放入指定的刀座中，然后根据刀座的编码选取刀具。,特点：,刀具编码选择、刀座编码选择 种类： a、,上图为圆盘形刀库的编码装置。圆盘周围均匀分布着若干个刀座，其外侧边缘上装有相应的刀座编码块1，在刀库的下方，装有固定不动的刀座识别装置，刀库旋转，刀座（刀具）通过识别装置时，选中所需刀具，刀库停止转动等待换刀。,1.编码块 2.识码装置,上图为圆盘形刀库的编码装置。圆盘周围均匀分布着若干个刀座,（2）刀具编码选择,采用一种特殊的刀柄结构，对每把刀具进行编码。换刀时通过,编码识别装置，按换刀指令代码，在刀库中寻找所需的刀具。,1）编码刀柄的结构,编码环有大、小两种，表示“1” 和“0”，通过对两种环不同的排列，可以得到一系列代码。,2,7,-1 = 127,（2）刀具编码选择 采用一种特殊的刀柄结构，对每把刀具进,2）刀具识别装置,原理：,识别装置中的触针分别与,编码环的大环接触，相应的继电,器通电，编码为“1”，触针与小,环不接触，相应的继电器不通电,其数码为“0”。,特点：,识别装置简单，但由于触,针有磨损，故寿命较短，可靠性,较差，且难于快速选刀。,接触式刀具误码,2）刀具识别装置原理：识别装置中的触针分别与接触式刀具误码,原理：,编码环用直径相等的导磁,材料和非导磁材料制成，分别表,示“1”和“0”。识别装置由一组感,应线圈组成，,特点：,识别装置简单，工作可,靠、寿命长且无噪声。,非接触式刀具误码,非导磁材料编码环,导磁材料编码环,刀柄,识别装置,线圈,11010,原理：编码环用直径相等的导磁非接触式刀具误码非导磁材料编码环,2.刀具装卸站、中央刀库以及各加工机床之间的刀具交换,在FMS的刀具装卸站、中内刀具库以及各加工机床之间进行远距离的刀具交换，必须有刀具运载工具的支持。,种类,换刀机器人,刀具输送小车,按工具类型分,按运行轨道分,有轨,无轨,价格低、工作可靠,运载工具价格昂贵,地面轨,高架轨,2.刀具装卸站、中央刀库以及各加工机床之间的刀具交换 在,（1）采用过渡装置,（2）采用专门的刀具取放装置,（3）AGVROBOT换刀方式,（4）更换刀库以实现刀具的交换,3、运载工具（如AGV）上的刀架与机床到库之间的刀具交换,（1）采用过渡装置3、运载工具（如AGV）上的刀架与机床到库,三、刀具的监控和信息管理,1.刀具的监控,加工系统的刀具监控分加工,前、加工中、加工后,三个时间段。加工前和加工后的监控通常采用,离线直接测量法,，加工中的监控主要采用,在线间接测量法,，因而要求检测方法,快速、准确、稳定、可靠。,主要是为了及时了解每时每刻在使用的大量刀具因磨 损、破损而发生的性质变化。主要从,刀具寿命、刀具磨损、 刀具破损以及其他形式的刀具故障,等方面进行。,三、刀具的监控和信息管理1.刀具的监控 加工系统的刀具监控,不同时间段的刀具监控方法,不同时间段的刀具监控方法,2.刀具的信息管理,FMS中的刀具信息可以分为,动态信息,和,静态信息,两个部分。,动态信息：,是指在使用过程中不断变化的一些刀具参数，如刀具寿命、工作直径、工作长度以及参与切削加工的其它几何参数。这些信息随加工过程的延续，不断发生变化，直接反映了刀具使用时间的长短、磨损量的大小、对工件加工精度和表面质量的影响。,静态信息：,是一些加工过程中固定不变的信息，如刀具的编码、类型、属性、几何形状以及一些结构参数等。,2.刀具的信息管理FMS中的刀具信息可以分为动态信息和静态信,为便于刀具信息的输入、检索、修改和输出控制，FMS以数据库形式对刀具信息进行集中的管理，其数据库模式通常采用四层次式结构。,FMS的刀具数据库层次结构,为便于刀具信息的输入、检索、修改和输出控制，FMS以,第五节、FMS的控制系统,控制系统的结构 ：,通常采用,递阶,控制的结构形式，即通过对系统的,控制功能进行正确、合理地分解，划分成若干层次，各层次分别进行独立处理，完成各自的功能，层与层之间在网络和数据库的支持下，保持信息交换，上层向下层发送命令，下层向上层回送命令的执行结果。,通过信息联系，构成完整的系统，以减少全局控制的难度和控制软件开发的难度。,第五节、FMS的控制系统控制系统的结构 ： 通过信息,FMS的递阶控制结构一般采用三层：,FMS的递阶控制结构一般采用三层：,控制系统的特点：,在上述三级递阶控制结构中，,每层的信息流都是双向流动的：,向下,可下达控制指令，分配控制任务，监控下层的作业过程,；,向上,可反馈控制状态，报告现场生产数据,。,在控制的实时性和处理信息量方面，,各层控制计算机是有所区别的：,愈往底层，其控制的实时性要求愈高，而处理的信息量则愈小；愈到上层，其处理信息量愈大，而对实时性要求则愈小。,控制系统的特点： 在上述三级递阶控制结构中，每,控制系统的任务：,中央管理计算机,负责全面的管理工作和支持FMS按计划的调度和控制,（1）控制系统方面主要用来向下层实时地发送控制命令和分配数据。,（2）监控系统方面主要用来实时采集现场工况，把收集的信息看作系统的反馈信号，以它们为基础作出决策，控制被监控的过程。,（3）监测系统方面主要用来观察系统的运行情况，将所收到的信息登录备用，计算机将利用这些信息定期打印报告，供决策系统检索。,控制系统的任务：中央管理计算机负责全面的管理工作和支持FMS,工作站层计算机,这层计算机主要是协调各种设备的操作。,它需要作出如下的决策：,零件的工艺路线；,物料的运送；,程序和命令的分配；,刀具的管理；,对异常事件的反应等。,工作站层计算机这层计算机主要是协调各种设备的操作。,设备层计算机,该层计算机的任务是执行各种操作,这一级控制系统要完成的主要操作任务有：, 接收程序和命令；, 接受调度命令，运输物料；, 各类工作站设备按程序执行操作；, 为下一步操作准备刀夹具或更换已磨损的刀具；, 传感器信息采样，部分采样信息作为CNC系统的反馈信息，其它送往上层计算机。,设备层计算机该层计算机的任务是执行各种操作这一级控制系统要完,思考题与习题,.说明FMS的概念及组成。,FMS对加工设备的要求及机床配置形式？,.说明FMS物料运储系统的组成及其基本回路？,4.自动换刀有哪几种形式？,思考题与习题.说明FMS的概念及组成。,