先进制造技术与管理

第四章制造自动化技术4.1制造自动化技术概述4.2机床数控技术4.3工业机器人4.4柔性制造技术第一节制造自动化技术概述

4.1.1制造自动化技术内涵

4.1.2制造自动化技术的发展及现状

4.1.3制造自动化技术发展趋势自动化：自动去完成特定的作业。制造自动化（狭义）：生产车间内产品机械加工和装配检验过程的自动化；制造自动化（广义）：包含产品设计、企业管理、加工过程和质量控制等产品制造全过程综合集成自动化。制造自动化意义：显著提高劳动生产率、提高产品质量、降低制造成本、提高经济效益，改善劳动条件、提高劳动者的素质、有利于产品更新、带动相关技术的发展、提高企业的市场竞争能力。

4.1.1制造自动化技术内涵刚性自动化设备--自动/半自动机床、组合机床、组合机床自动线；对象--单一品种大批量生产自动化；特点--生产效率高、加工品种单一。柔性自动化

设备--NC、CNC、FMC、FMS等。对象--多品种小批量甚至单件生产自动化；综合自动化

经营管理、开发设计、加工装配、质量保证自动化，CIMS、CE、LP、AM等。

4.1.2制造自动化技术的发展及现状当前制造自动化技术研究领域和方向

集成技术和系统技术研究(信息、过程、企业）自动化系统中人因作用的研究（人-机一体化）数控单元系统的研究制造过程的计划和调度研究（精益生产）柔性制造技术的研究(DNC-分布式数控，信息流、物流）现代生产模式制造环境的研究（CE\LP\AM\BM)底层加工系统的智能化和集成化研究

制造敏捷化:使企业面临市场竞争作出快速响应；制造网络化:实现制造过程的集成，异地制造、远程协调作业；制造虚拟化:保证产品和制造过程一次成功，发现设计与生产中可避免的缺陷和错误；制造智能化:扩大、延伸、部分取代人类专家在制造过程中的脑力劳动，以实现优化的制造过程。制造全球化:市场国际化，产品制造跨国化，制造资源跨国家的协调、共享和优化利用；制造绿色化:使产品从设计、制造、使用到报废处理全生命周期中，对环境影响最小，资源利用率最高。4.1.3制造自动化技术发展趋势第二节机床数控技术

4.2.1机床数控系统

4.2.2机床伺服系统

4.2.3数控加工编程技术

4.2.4机床数控技术发展趋势8

1948年，美国帕森斯(Parsons)公司在研制加工直升机叶片轮廓检验用样板的机床时，首先提出了应用电子计算机控制机床来加工样板曲线的设想。后来受美国空军委托，帕森斯公司与麻省理工学院（MIT）伺服机构实验室合作进行研制工作，于1952年研制成功世界上第一台三坐标立式数控铣床。数控机床的诞生9数控机床的类型经济型数控车床全功能数控车床10

车削中心双主轴数控车削中心11立式数控铣床床卧式数控铣床床龙门数控铣床床12经济型数控铣铣床高速数控铣床床13立式加工中心卧式加工中心数控技术的发发展硬件数控阶段段NC(1952-1970)第一代：电子子管；G1:1952~1955第二代：晶体体管；G2:1955~1959第三代：小规模模集成电路；G3:1959~1965机床数控系统统15计算机数控阶阶段CNC（1970-现在)第四代：小型型计算机；G4:1970s(1970~1974)第五代：微处处理器；G5:1974-微处理器(MCNC)1979超大规模集成成电路(VLIC)第六代：PC微机(PCNC)G6:1994~基本概念1.数字控制(数控NC)(NumericalControl)它是指指用数字化化信号号对机床床运动动及其其加工工过程程中进进行控控制的的一种种方法法。2.数控系系统（（NCControlSystem）数控设备备的数据处理理和控制电路路以及伺服机构构等统称数数控控制制系统。。它由程程序输入入、输出出设备、、计算机机数字控控制装置置、可编编程控制制器、主主轴进给给及驱动动装置等等组成。。3.数控机床床（NCMachineTools）数控机床床是一种种装有程程序控制制系统（（数控系系统）的的高效自自动化机机床。它它综合了了计算机机、自动动控制、精密密测量、机机床机构构设计与与制造等等方面的的最新成成果。4.分布式数数字控制制系统（DNC）使用一台通用用计算机机直接控控制和管管理一群群数控机机床进行行零件加加工或装装配的系系统。5.开放式数数控系统统世界上许多数数控系统统生产厂厂家利用用PC机丰富的的软、硬硬件资源源开发开开放式体体系结构构的新一一代数控控系统。。开放式式体系结结构使数数控系统统有更好好的通用用性、柔柔性、适适应性、、可扩展展性，并并可以较较容易的的实现智智能化、、网络化化。一般数控控系统由由三大部部分组成成，即:控制系统统，伺服服系统和和位置测测量系统统。数控系统统包括：：用户程序、输输入输出出设备、、计算机机数字控控制装置置（CNC装置）、、可编程程控制器器（PLC）、主轴轴驱动装装置和进进给驱动动装置等等组成。。计算机数数控系统统程序输入设备计算机数字控制装置（CNC装置）可编程控制器（PLC）主轴控制单元速度控制单元输出设备主轴电机进给电机位置检测器机床机床数控控系统的功能控制功能能-单轴、多多轴联动动控制；；准备功能能-包括移动动、暂停停、坐标标设定、、固定循循环等功功能；插补功能能-直线插补补、圆弧弧插补、、抛物线线等；辅助功能能-主轴启停停、冷却却润滑通通断、刀刀库的启启停等；；补偿功能能-刀具半径径/刀具、反反向间隙隙、螺距距、温度度等补偿偿功能。PLC功能：控制面板板、主轴停停启与换换向、刀刀具更换换、冷却却润滑启启停、工工件夹紧紧与松开开、工作作台分度度等开关关量的控控制。1.正常工作作前的准准备工作作在接通电源源后，CNC装置将对对数控系系统及数数控机床床的各组组成部分分的工作作状态进进行检查查和诊断断，并设设置初始始状态。。2.零件加工工控制信信息的输输入CNC系统具备备了正常常工作条条件后，，开始输输入零件件加工程程序、刀刀具长度度补偿数数值、刀刀具半径径补偿数数值以及及工件坐坐标系原原点相对对机床原原点的坐坐标值。3.数控加工工程序的的译码和和预处理理加工控制制信息输输入后，，启动加加工运行行，此时时CNC装置在系系统控制制程序的的作用下下，对数数控程序序进行预预处理，，即进行行译码和和预计算算（刀补补计算、、坐标变变换等））。CNC系统的主主要工作作过程4.插补计算算一个程序序段的加加工控制制信息预预处理完完毕后进进行插补补处理。。所谓“插插补”就就是指在在一条已已知起点点和终点点的曲线线上进行行数据点点的密化化。插补补的任务务就是根根据进给给速度的的要求，，在一段段零件轮轮廓的起起点和终终点之间间，计算算出若干干个中间间点，分分别向各各个坐标标轴发出出方向、、大小和和速度都都确定的的运动序序列指令令。5.位置控制制各个坐标标轴的伺伺服系统统将插补补结果作作为各个个坐标轴轴位置调调节器的的指令值值，机床床上位置置检测元元件测得得的位移移作为实实际位置置值。位位置调节节器将两两者进行行比较，，经过调调节，输输出相应应的位置置和速度度控制信信号，控控制各轴轴伺服系系统驱动动机床坐坐标轴运运动。通通过各个个坐标轴轴运动的的合成，，产生数数控加工工程序所所要求的的工件轮轮廓尺寸寸。数控系统的硬硬件结构从硬件结构上上的角度，数数控系统到目目前为止可分分为两个阶段段共六代，第二个阶段为为计算机控制制阶段，其特特征是直接引引入计算机控控制，依靠软软件计算完成成数控的主要要功能。包括括第四代是小小型计算机数数控系统，第第五代是微型型计算机数控控系统，第六六代是PC数控系统。单CPU结构:通过总线使CPU与存储器和各各种接口相连连，集中控制、分分时处理工作方式。多CPU结构:多个CPU通过公用地址址和数据总线线互连，各自完成功能，，系统速度高、、处理能力强强。PC微机CNC系统:具有微机丰富的软、硬件资源、友好的的人机界面、、拥有多媒体体和网络功能能，是当前数数控系统的发发展方向。全部采用PC平台的软硬件件资源,仅增加与伺服服驱动及I/O设备通信所必必需的现场总总线接口，从从而实现非常常简洁硬件体体系结构。典型的产品包包括:西门子840DSL，海德汉TNC620国内:大连光洋的GDS09，GNC60，GNC61，华中数控的华华中8型等产品。软件结构（1）输入数据处处理程序它接收输入的的零件加工程程序，将标准准代码表示的的加工指令和和数据进行译译码、数据处处理，并按规规定的格式存存放。（2）插补计算程程序CNC系统是一边插插补进行运算算，一边进行行加工，是一一种典型的实实时控制方式式。（3）管理程序管理程序负责责对数据输入入、数据处理理、插补运算算等为加工过过程服务的各各种程序进行行调度管理。。（4）诊断程序诊断程序的功功能是在程序序运行中及时时发现系统的的故障，并指指出故障的类类型。数控系统的软软件组成开放式数控系系统开放性：满足CNC系统快速发展展和用户自主主开发需要PC微机型开放式式CNC系统形式：专用数控嵌入入PC主板:是专用数控系统统商提供的，仅限于PC部分开放，其其专用数控部部分仍处于封封闭状态。PC机+运动控制卡:提供底层数控接口口，支持二次次开发和扩展展，有上下两两级开放性，，如PMAC运动控制器。。纯PC软件型:代表数控系统发展展方向。组成：位置控制单元元、速度控制制单元、伺服服电机、检测反馈单元4部分组成。分类：按检测系统分分开环系统、闭闭环系统、半闭环系统、、混合闭环系系统。按有控制电机机分步进伺服、直直流伺服、交交流伺服。机床伺服系统统1．开环控制制数控机床开环数控系统统的结构图2、闭环控制数数控机床闭环数控系统统的结构图3．半闭环控控制数控机床床半闭环数控系系统结构图松下交流伺服服系统的总体体接线图1-交流伺服电机机2-伺服驱动器3-控制系统4-控制连接电缆缆5-检测连接电缆缆6-动力电缆7-PLC电缆8-PLC交流伺服电机机：异步电动机:功率大、精度稍低低、多用于主主轴电机；永磁同步电动动机:精度要求高、价格格贵，多用于于容量小的进给伺服服电机。交流伺服驱驱动器：模拟式:工作速度快，系系统频率宽宽，体积大大、器件多、不易调试试；数字式:控制方式改变仅仅需改变软软件，柔性性好，结构紧凑，重复复性好。检测元件：：旋转变压器器、脉冲编码码器等。数控加工手手工编程一一般步骤数控加工编编程技术工艺分析数值计算NC程序编制输入NC程序首件试切修改零件图手工编制不足足：效率低、、复杂零件手手工编程困难难，周期长，，错误率高。计算机辅助数数控编程数控系统性能能方面高速高精高效效化进给速度80-120m/min，加速度1-2g，主轴dn=(1-3)*106，换刀小于1s；加工精度0.1µm，甚至0.01µm。高速主轴单元元(电主轴，转速速15000－100000r/min。柔性化功能覆盖盖面大，，便于不不同用户户的需求求；物料料流和信信息流自自动动态态调整。。工艺复合合化和多多轴化如FANUC15可控轴数数和联动动轴数均均达到24轴。实时智能能化配置编程程专家系系统、故故障诊断断专家系系统，实实现自适适应控制制和模糊糊控制。。机床数控控技术发发展趋势势数控系统统功能方方面用户界面面图形化:方便用户户，便于编编程和图图形模拟拟；科学计算算可视化:可视化技术可用用于自动动编程、、参数自自动设定定、刀具具补偿和和管理、、加工过过程仿真真演示；；插补和补补偿方式式多样化化插补：直直线、圆圆弧、椭椭圆、螺螺纹、NURBS、多项式式插补；；补偿：反反向间隙隙、垂直直度、螺螺距、温温度补偿偿等；内置高性性能PLC可用梯形形图或高高级语言言编程，，具有在在线调试试和在线线帮助功功能；多媒体技技术应用用在实时监监控和故故障诊断断、生产产过程监监测方面面有重大大应用价价值。体系结构构的发展展集成化:高度集成化芯芯片，提提高数控控系统集集成度；；模块化:通过积木方式式进行功功能裁剪剪和模块块数量的的增减，，构成不不同档次次的数控控系统；；网络化:可进行远程程控制，，在任何何一台机机床上对对其它机机床进行行编程、、设定、、操作、、控制；；开放式闭闭环控制制模式:易于将计算机机智能技技术、网网络技术术、多媒媒体技术术、CAD/CAM、伺服控控制、动动态数据据管理、、动态仿仿真等技技术融于于一体，，构成制制造过程程闭环控控制体系系。第三节工工业机机器人工业机器器人的组组成与分分类工业机器器人的控控制技术术工业机器器人的编编程技术术工业机器器人半个个世纪发发展的回顾与与展望39森政弘与与合田周周平：““机器人是是一种具具有移动动性、个个体性、、智能性性、通用用性、半半机械半半人性、、自动性性、奴隶隶性等7个特征的的柔性机机器”。加藤一郎郎提出，，机器人人具有：：①具有脑脑、手、、脚等三三要素的的个体；；②具有有非接触触传感器器（用眼眼、耳接接受远方方信息））和接触触传感器器；③具具有平衡衡觉和固固有觉的的传感器器。机器人的定义◆1967年日本召召开的第第一届机机器人学学术会议议上，就就提出了了两个有有代表性性的定义义：◆1987年国际标标准化组组织对工工业机器器人进行行了定义义：“工业机机器人是是一种具具有自动动控制的的操作和和移动功功能，能能完成各各种作业业的可编编程操作作机。””◆我国科学学家对机机器人的的定义是是：“机器人是是一种自自动化的的机器，，所不同同的是这这种机器器具备一一些与人人或生物物相似的的智能能能力，如如感知能能力、规规划能力力、动作作能力和和协同能能力，是是一种具具有高度度灵活性性的自动动化机器器”。工业机器器人的组组成与分分类工业机器器人的结结构组成成工业机器器人的组组成执行机构构手部：用于抓抓取对象象，有夹夹持式、、吸附式式等不同同结构腕部：联接手手部和手手臂部件件，用以以调整手手部姿态态和方位位臂部：承载负负荷，改改变空间间位置机身：支撑臂臂部部件件，扩大大臂部活活动和作作业范围围机座及行行走机构构：机器人人基础件件，确定定或改变变机器人位位置控制系统统控制机器器人按给给定的程程序动作作，记忆忆示教指令令，再现现示教信信息。驱动系统统驱动执行行机构完完成规定定作业。。位置检测测装置检测运动动位置和和工作状状态。工业机器器人的分分类--按系统功功能分类类专用机器人:以固定程序序工作机机器人，，结构简简单、无无独立控控制系统统、造价价低廉，，如自动动换刀机机械手。。通用机器人:可完成多种种作业，，结构复复杂，工工作范围围大，定定位精度度高，通通用性强强。示教再现现式机器器人:示教操作后，，能按示示教的顺顺序、位位置、条条件重现现示教作作业。智能机器器人:具有视觉、听听觉、触触觉功能能，通过过比较和和识别,作出决策策和规划划，完成成预定的的动作。。工业机器器人的分分类--按驱动方方式分类类气压传动动机器人:以压缩空气气作为动动力源，高速轻载载；液压传动动机器人:采用液压驱动动，负载载能力强、传动动平稳、结结构紧凑凑、动作灵敏；电气传动动机器人:交直流伺服服电机驱驱动，结构简单、响响应快、精度度高。工业机器器人的分分类--按结构形形式分直角坐标标机器人人有三个正正交平移移坐标轴轴,各个坐标标轴运动独立立（图a）；圆柱坐标标机器人人有一个旋旋转轴和和两个平平移轴（（图b）；关节机器器人类似人手手臂，由由各关节节组成，，可实现现三个方方向旋转运运动（图图c）；球坐标机机器人有两个旋旋转轴和和一个平平移轴（（图d）。工业机器器人的性性能指标标自由度独立运动动数，自自由度数数越高，，完成的的动作越复杂，通用性性越强，，应用范范围也越越广。工作空间间:机器人进行工作作的空间间范围。。提取重力:微型机器器人，提提取重力力10N以下下；；小型型机器器人人，，提提取取重重力力10-50N；中型机器人，提取取重力50-300N；大型机器人，提取取重力300-500N；重型机器人，提取取重力500N以上。运动速度:运动速度影响工作作效率，与所所提取的重力和位置精度有关。位置精度:机器人定位精度一般般在±0.02-5mm范围机器人的工作作空间a)圆柱坐标机器器人b)球坐标机器人人c)关节机器人工业机器人的的控制技术工业机器人控控制系统的组组成框图工业机器人控控制系统的分分类按控制回路：：开环系统和闭闭环系统按控制硬件：：机械控制、液液压控制、顺顺序控制和计计算机控制按自动化程度度：顺序控制、程程序控制、自自适应控制、、智能控制按编程方式：：物理设置编程程-由设置固定限限位开关，实实现启动/停机操作示教编程-示教完成操作作信息记忆，，然后再现示示教过程离线编程-通过机器人语语言进行编程程控制按控制轨迹：点位控制-不要求末端操操作速度和运运动轨迹，仅仅要求各坐标精确控制轮廓控制-没有插补器，，按离散点坐坐标及速度完完成轮廓控制制工业机器人的的位置伺服控控制位置伺服控制制类型：关节伺服控制制-以每个关节作作为单输入/单输出系统；；坐标伺服控制制-以手臂末端位位置矢量作为为控制目标值值。刚性臂控制系系统的构成关节伺服控制制关节伺服控制制的构成qdi:各关节位移指指令目标值qi,qi’:各关节位置和和速度反馈信信号工业机器人的的自适应控制制模型参考自适适应控制自校正适应控控制系统示教编程示教阶段:拨动示教盒按按钮或手握机机器人手臂，，使之按需要要姿势和路线进进行工作，示示教信息存储储在记忆装置置中。工作再现:从记忆装置调调用存储信息息，再现示教教阶段动作。。点位控制示教教：逐一使每个轴轴达到需要编编程点位置。。轮廓控制示教教：握住示教臂臂，以要求速速度通过所给给路线。特点：通过示教直接接产生控制程程序，无须手手工编程，简简单方便，适用于于大批量生产产。不足：轨迹精确度不不高，需要存存储容量大。。工业机器人的的编程技术示教再现式控控制系统工作作原理机器人示教臂臂离线编程HOLPSS离线编程与仿仿真系统总体体结构框图机器人编程语语言动作级语言每一个命令对对应一个动作作，语句格式式为：MOVETO<destination>语句简单，易易于编程；不不能进行复杂杂计算，通信信能力差，代代表性语言：：VAL。对象级语言有与动作语言言类似功能，，能处理传感感器信息；通通信和数字运运算功能强，，代表性语言言有AML、AUTOPASS。任务级级语言言操作者者直接接下命命令，，不需需要规规定机机器人人每个个动作作细节节，自自动推推理规规划，，自动动生成成机器器人的的动作作。工业机机器人人发展展回顾顾50年代-萌芽期期58年第一一台工工业机机器人人在美美国问问世。。60年代-黎明期期推出圆圆柱坐坐标、、球坐坐标机机器人人，日日本引引进美美国机机器人人技术术。70年代代-实用用化化期期计算算机机控控制制机机器器人人、、关关节节型型机机器器人人问问世世，，推推出出VAL编程程语语言言、、视视觉觉力力觉觉传传感感器器；；72年中国国第一一台台机机器器人人诞诞生生；；70年代代末末全全世世界界拥拥有有万台台以上上机机器器人人；；日日本本成成为为机机器器人人王王国国。。80年代代-普及及期期80年代代末末机机器器人人总总数数已已达达45万台台。90年代代-扩展展渗渗透透期期具有有感感觉觉机机器器人人实实用用化化，，智智能能机机器器人人相相继继出出现现并并开开始始走走向向应应用用；；1997年底底，，机机器器人人总总量量达达95万台台。工业业机机器器人人发发展展回回顾顾与与展展望望工业机器器人发展展展望执行机构构---具有柔性感、、灵巧性性手爪和和手臂；；驱动机构构---采用形状记忆忆合金、、人工肌肌肉、压压电元件件、挠性性轴等新新型驱动动器；移动技术---步行、爬行，，由4足、6足、8足或更多多足组成成；微型机器人---毫米、纳米级机机器人，，微小位位置姿态态控制；；微型电电池；微微小生物物运动机机构等；；多传感器器集成与与融合技术---视觉、触觉、、嗅觉、、味觉及及其综合合；新型智能能技术---模糊逻辑辑、神经网网络、专专家系统统、遗传传算法等等；仿生机构构模仿生物物体构造造、移动动模式、、运动机机理、能能量分配配等，人人工肌肉肉、蛇形形移动机机构、仿仿象鼻柔柔性臂、、人造关节59/181◆点焊机器人：装配每台台汽车车车体一般般大约需需要完成成3000～4000个焊点，，其中60％是由点点焊机器器人完成成的。工业机器器人的应用案案例◆喷漆机器器人日本TOKICO公司生产产的RPA856RP关节式喷漆机机器人。该机机器人由操作作机、控制箱箱、修正盘和和液压源四部部分组成；有有6个自由度，可可连接工件传传送装置做到到同步操作。。手腕为伺服服控制型。末末端接口可安安装两个喷枪枪同时工作1-小臂2-大臂3-转台4-基座◆装配机器人◆搬运机器人该机器人是用来来抓取、搬运运来自输送带带或输送机上上流动的物品品的自动化装装置。主要由由搬人机械部部件、机器主主体部件、搬搬出机械部件件和系统控制制等基本部分分组成。1-装卸运输机机2-极式输送机机3-极式分配器4-横进给式输输送机5-操作台6-控制台7-多工位式输输送机◆焊接机器人人◆钣金机器人人◆堆放机器人人行走机器人——2009年1月8日，北京郊郊区农民在自家附近操操作由他自自制的行走走机器人拉拉着的人力力车溜达。。这款机器器人是热衷衷于发明创创造的吴玉玉禄制造的的最新、最最大的机器器人。他用用从垃圾堆堆捡来的金金属丝、金金属片、螺螺丝钉和钉钉子等为材材料，从1986年就开始制制造机器人人。奏乐机器人人——2008年5月4日，丰田汽汽车公司的的机器人在在陈列室中中正在演奏奏乐器。人形握手机器人人——2009年2月17日，在伦敦敦科学博物物馆里，一一名观众在在和名叫““贝尔蒂””（Berti）的机器人人握手。它它是跟真人人一样大的的人形机器器人，设计计师制造它它的目的是是模仿人类类手势。“大大狗狗””机器器人人———2009年2月4日，，泰泰国国和和美美国国士士兵兵在在金金色色眼眼镜镜蛇蛇联联合合军军事事演演习习开开幕幕式式，，观观看看了了一一个个名名叫叫““大大狗狗””机机器器人人（（BigDog）的精彩彩表演。。手术机器器人第四节柔柔性制制造技术术柔性制造造系统基基本概念念的加工系系统的工件运运储系统统的刀具运运储系统统的控制与与管理系系统FMS定义和组成定义：由两台以以上加工工设备、、物料运运储和控控制系统统组成，，通过改改变软件件程序适适应多品品种、中中小批量量生产自自动化制制造系统统。组成：加工系统统-CNC、MC、FMC机床及测测量机、、清洗机机、动平平衡机；；工件运储系系统-包括工件装装卸站、自自动化仓库库、自动化化运输小车车、机器人人、托盘缓缓冲站、托托盘交换装装置等；柔性制造系系统基本概概念刀具运储系系统-包括刀具预预调站、刀刀具装卸站站、中央刀刀库、机床床刀库、刀刀具输送与与交换装置置等；控制系统--对FMS进行计划调调度、运行行控制、物物料管理、、系统监控控和网络通通信等；其他-冷却、润滑滑、排屑、、清洗、去去毛刺等附附属设备。。FMS基本组成典型的柔性性制造系统统柔性高，适应多品品种中小批批量生产；；系统内的机机床在工艺艺能力上是是相互补充或相互替代的；可混流加工不同的零件件；系统局部调调整或维修修不中断整个系统的的运作；递阶结构的计算机控控制，可以以上层计算算机联网通通信；可进行第三三班无人值守生产。FMS的特点柔性制造单单元1-加工中心机机床2-托盘3-托盘站4-环形工作台台5-工件交换台台不同类型柔柔性设备的的适用范围围加工系统的的功能与要要求工序集中，，减轻物流流负担，减减少装夹次次数；控制功能强强、扩展性性好；高刚度、高高精度、高高速度；自保护与自自维护性好好；使用经济性性好；对环境的适适应性与保保护性好。。4.4.2FMS的加工系统统加工系统常常用配置形形式棱体类零件件：立式、卧式式或立卧两两用加工中中心；回转体零件件：数控车床或或车削加工工中心机床床。配置形式：互替式-是并联配置置，各机床床功能可互互相代替，，具有好的工艺柔性和和较宽的工工艺范围。。互补式-是串联配置置，功能互互相补充，，各自完成成特定的加加工任务，，生产率高高，降低了了可靠性。。混合式-互替式与互互补式结合合。卧式加工中中心1-主轴头2-刀库3-刀库4-立柱底座5-回转工作台台、6-工作台底座座车削加工中中心1-刀库2-回转刀架3-换刀机械手手4-上下工件机机器人5-工件存储站站a)互替式b)互补式c)混合式FMS机床配置形形式加工系统的的辅助装置置机床夹具组合夹具：：利用标准准化夹具零零部件快速速拼装所需需夹具；柔性夹具：：一部夹具具能为多个个加工对象象服务。托盘（Pallet）承载工件和和夹具完成成加工任务务，是各加加工单元间间的硬件接接口。自动上下下料装置置托盘交换换器：联联接加工工系统和和物料运运储系统统桥梁；；工业机器器人：具具有较大大的柔性性度。组合夹具具柔性夹具具ISO标准规定定的托盘盘基本形形状1-托盘导向向面2-侧面定位位面3-安装螺孔孔4-工件安装装面5-中心孔6-托盘搁置置面7底面8-工件固定定孔9-托盘夹紧紧面10-托盘定位位面回转式托托盘交换换器往复式托托盘交换换器的工件运运储系统统工件装卸卸站设在FMS入口，由由人工完完成装卸卸；托盘缓冲冲站工件中间间存储站站，起缓缓冲物料料作用；；自动化仓仓库多层立体体布局结结构，由由计算机机控制，，服从FMS命令和调调度；物料运载载装置负责在机机床、自自动化仓仓库和托托盘缓冲冲站之间间物料搬搬运作业业。传送带：用于小小零件短短程传送送，占据据空间大大、易磨磨损；自动运输输小车：分有轨轨小车、、无轨小小车；搬运机器器人：具有较较高柔性性和控制制水平。。FMS工件运储储系统组组成FMS物料输送送基本回回路直线输送送回路沿直线路路线单向向或双向向移动，顺序序地在各各个个连接接点点停停靠靠；；环形形输输送送回回路路运载载工工具具沿沿环环形形路路线线单单向向或或双向移动动；；网状状输输送送回回路路由多多个个回回路路相相互互交交叉叉组组成成，，可由一条条环路路移动动到到另另一一回回路路。。运输输小小车车结构构：：车体体安装装平平台台托盘盘交交换换装装置置蓄电电池池控制制系系统统自动动运运输输小小车车导导向向有轨轨小小车车铁轨轨导导向向，，速速度度快快，，负负载载能能力力大大，，停停靠靠准准确确，，可可靠靠好好，，制制造造成成本本低低，，线线路路不不便便更更动动，，转转角角不不宜宜太太大大。。线导导小小车车电磁磁感感应应导导向向，，柔柔性性大大、、扩扩展展性性好好、、不不怕怕污污染染、、工工作作可可靠靠。。光导导小小车车采用用带带有有荧荧光光材材料料油油漆漆或或色色带带，，通通过过光光电电制制导导，，改改变变线线路路非非常常容容易易，，对对环环境境要要求求严严格格。。激光光灯灯台台制制导导小车车顶顶部部装装有有激激光光装装置置，，通通过过固固定定位位置置反反射射激激光光束束信信息息，，确确定定小小车车位位置置。。AGV电磁磁感感应应制制导导原原理理激光光灯灯台台制制导导原原理理自动动化化仓仓库库货架架为一一个个个个存存储储单单元元，，设设有有地地址址编编码码，，货货架架之之间间有有巷巷道道，，每每个个巷巷道道配配有有专专用用堆堆垛垛机机。。堆垛垛机机由托托架架、、货货叉叉、、支支柱柱、、上上下下导导轨轨、、移移动动电电动动机机以以及及传传感感器器构构成成的的三三维维搬搬运运设设备备。。控制制与与管管理理系系统统负责责物物料料信信息息的的登登录录、、识识别别，，物物料料自自动动存存取取，，仓仓库库管管理理。。自动动化化仓仓库库示示意意图图堆垛垛机机结结构构示示意意图图1-上导导轨轨2-支柱柱3-物料料4-托架架5-移动动电电动动机机6-传感感器器的刀刀具具运运储储系系统统刀具具运运储储系系统统的的组组成成刀具预预调站站设在FMS之外，，按要要求对对刀具具进行行装配配和调调整；；刀具装装卸站站是刀具具进出出FMS入口，，多为为排架架式框框架结结构；；刀具库库系统统存放当当前加加工所所需的的机床刀刀库，容量量小；；存放放各加加工单单元共共享的的中央刀刀库，容量量大；；刀具运运载交交换装装置负责刀刀具运运输和和交换换，适适时向向加工工单元元提供供所需需刀具具；计算机机控制制管理理系统统--控制刀刀具运运输、、存储储和管管理，，监控控管理理刀具具的使使用，，及时时取走走已报报废或或寿命命已耗耗尽的的刀具具。刀具运运储系系统作作业过过程刀具刃刃磨人工组组装刀具预调刀具装卸站站中央刀具库库需重磨磨或报报废刀刀具加工单单元刀刀库加工单单元刀刀库加工单单元刀刀库刀具运运载交交换装装置FMS中刀具具交换换内容容：机床刀刀库与与机床床主轴轴刀具具交换换-由机床床换刀刀装置置完成成；刀具装装卸站站、中中央刀刀库、、各机机床刀刀库间间刀具具交换换；AGV运载刀刀架与与机床床刀库库间刀刀具交交换。。刀具交换运运载工具：：换刀机器人人-有地轨和高高架导轨形形式；刀具运载小小车-在小车上放放置一个装装载刀架，，并附设小小型机器人，，负责刀具具交换。高架导轨式式的换刀机机器人1-纵向导轨2-横梁3-滑台4-换刀机器人人高架导轨式式的换刀机机器人1-AGV2-装载刀架3-机器人4-机床刀库刀具破损的的监控监测方法传感原理传感器直接法光学图像光发射、折射、TV摄像光敏、激光、光纤、CCD、摄像管接触电阻，开关量，磁力线电阻电路，开关电路，磁间隙传感器间接法切削力切削力，切削分力比例应变片，力传感器扭矩主轴或进给系统扭矩应变片，电流表功率主轴或进给系统功率消耗功率传感器振动切削过程振动及其变化加速度计，振动传感器超声波接受超声波的反射波超声波换能器与接受器噪声切削区环境噪声探测拾音器声发射刀具破损时声发射信号声发射传感器刀具的信息息管理静态刀具信信息：固定不变的的信息，如如刀具类型型、编码、、几何