加工过程的检测主动化.ppt

第五章加工过程的检测自动化
第一节概述
为何要实现监测自动化？
目的：利用各种自动化的监测装置，自动地对加工对象的有关参数及工艺过程不断地进行在线检测，及时地对制造过程中被加工工件质量进行控制，确保制造系统的正常运行。
实现监测自动化的优点：实现检测自动化，消除了人为误差，使检测结果稳定可靠;由于采用了先进的在线监测仪器，实现了动态监测，提高了检测精度；加工工艺过程与自动测量过程重合，大大地降低了辅助时间，提高了劳动生产率;节约了制造成本.监测的内容：对被加工工件的精度监测与控制；对刀具工作状态的在线监测与控制；对加工对象的加工过程在线监测与控制。
检测自动化的分类：
按装置本身的构造分为：机械式（膜片式，波纹式等）和电气式（电容式，互感式）
按测量头与工件表面的接触程度分为：接触式（三坐标测量仪等）和非接触式（激光）等自动化检测实现的途径

在机床上安装自动化检测装置实现加工过程中的在线检测。如在数控磨床上安装在线检测装置
在自动线中设置专门的自动检测工位，即在某道加工工序刚一完成就立即进行在线检测。如曲轴加工自动生产线上的动平衡实验装置。
设置专门的监测装置。如轴承中使用的钢珠、滚针，连杆的秤重。
在柔性系统使用的测量机器人。第二节工件尺寸精度的检测和控制

工件尺寸精度检测和控制方法：如加工工件尺寸超差，如继续加工将导致很大的经济损失。要避免这种情况，就得边加工边检测，但一般情况，直接做非常困难，都是通过间接的方法，通过检测状态参数，如切削速度、进给量和切削深度等参数，对毛坯尺寸等间接检测工件尺寸的变化。在正常情况下影响加工精度的还有刀具磨损、切削热变形、以及工件及其刀具组成的动态系统，找出各种因素对加工精度的影响规律（一般关系都非常复杂），根据状态参数确定工件的加工状况（加工精度）。影响加工尺寸的因素

一般说来有以下几种原因：
1切削热引起刀具的伸长，使得加工尺寸与理论尺寸有差别；
2切削热引起工件的膨胀；
3机床主轴、工件和刀具系统在受切削力作用下的动态变形；
4刀具磨损对加工精度的影响。一、长度尺寸的测量

长度尺寸测量的按仪器的原理分为：机械包括（气动、电动）和光学。
1气动测量仪原理：将被测量尺寸的微小变化，转换成气流压力、流量和流速的变化。
优点：由于气动测量仪器容易得到较大的放大倍率，所以测量精度过高；采用非接触式测量，操作方便；使用灵活，易实现小型化。
常用的气压型仪器和流量型仪器1）气压型仪器有：薄膜式气动测量仪器（具体结构见图5-1）、波纹管气动测量仪（具体结构见图5-2）、水柱式气动测量仪（具体结构见图5-3）水柱式气动测量仪器
（具体结构见图5-3）流量型气动测量仪器
都是将工件尺寸的变化变成指针或浮标的运动来反映的。
2）气动测头：气动测头有接触式和非接触式，而在自动化生产线上常用非接触式,下面给出了部分具体结构。劣巴绩诊廖旋茬搐斑膜元裤澡淌荧楚靴沤桓挎矮涂凉娩蛛肚绳沽毒圃鞠绽加工过程的检测自动化加工过程的检测自动化2电动测量仪器
一般多用电感传感器和电容传感器：图5-7给出了电感传感器原理框图；图5-8给出了常用单电感传感器装置单传感器测量传动装置形状精度测量

气动测量仪：测量形状误差与测量长度的原理大致相同。
但是电动测量仪，测量形状误差与测量长度的原理不一致的，往往要测量出最大值与最小值差的一半，大部分使用双传感器通过“和差演算”法进行测量。一般通过“和差演算”法测量同轴度、平行度、垂直度等测量粗糙度（四）加工过程中的主动控制

在加工过程中，自动测量工件的尺寸，并根 `据测量的结果发出相应的控制信号，控制机床的加工。一般分为直接测量法和间接测量法.
直接测量法：
特点：由硬质合金的触头与工件表面结合。
外园磨床的自动测量装置
图5-11单触测量装置；图5-12双触测量装置；
内园磨床的自动测量装置
图5-13、5-14内园磨床的自动测量装置；图5-15是花键轴的外园磨床的自动测量装置
（2）间接测量法：
特点：不用触头与工件直接接触，而是用预先调定的装置控制机床的行程。如图5-16就是借用测量刀具的行程或尺寸来间接的控制工件的尺寸。传感器直接测量主动测量装置的主要技术要求

测量装置的杠杆比不宜太大，测量的尺寸链不宜太长。保证测量精度与稳定性；
工作时，测端触头的附件力要合适，太大会划伤工件，太小测量结果不稳定；
测量触头要耐磨；
测臂和测体要不能导磁，对磁性回路有影响；
测量装置应当密封良好；
传感器的导线要屏蔽，测量装置的设计要易于调整；（五）测量机械人

一般情况多使用三坐标测量仪，不灵活，成本高等.采用机器人，可以实现直接测量法和间接测量法，一般不要配专门的测量机器人，采用通用机器人即可。第三节刀具工作状态的监测和控制

刀具尺寸控制系统的概念
刀具的尺寸控制系