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第四章 制造自动化技术;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。
?;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。?;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
自动化系统中人因作用的研究
数控单元系统的研究
制造过程的计划和调度研究
柔性制造技术的研究
现代生产模式制造环境的研究
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,实现异地制造、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。;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;数控技术的发展
硬件数控阶段NC(1952-1970)
第一代:电子管; 第二代:晶体管;
第三代:小规模集成电路;
计算机数控阶段CNC(1970-现在)
第四代:小型计算机; 第五代:微处理器;
第六代:PC微机(PCNC);?
?
?
?
?
;CNC数控系统组成原理 ;数控系统的硬件结构
单CPU结构 通过总线使CPU与存储器和各种接口相连接,集中控制、分时处理工作方式。
多CPU结构 多个CPU通过公用地址和数据总线互连,各自完成功能,系统速度高、处理能力强。
PC微机CNC系统 具有微机丰富的软硬件资源、友好的人机界面、拥有多媒体和网络功能,是当前数控系统的发展方向。;基于PC微机和PMAC的CNC系统结构;?数控系统的软件组成;开放式数控系统
开放性:满足CNC系统快速发展和用户自主开发需要
PC微机型开放式CNC系统形式:
专用数控嵌入PC主板 是专用数控系统商提供的形式,仅限于PC部分开放,其专用数控部分仍处于封闭状态。
PC机+运动控制卡 提供底层数控接口,支持二次开发和扩展,有上下两级开放性,如PMAC运动控制器。
纯PC软件型 尚未形成商品,代表数控系统发展方向。
?;组成:位置控制单元、速度控制单元、伺服电机、
检测反馈单元4部分组成。
分类:
按检测系统分
开环系统、闭环系统、
半闭环系统、混合闭环系统。
按有控制电机分
步进伺服、直流伺服、交流伺服。;半闭环伺服系统 ;松下交流伺服系统的总体接线图
1-交流伺服电机 2-伺服驱动器 3-控制系统 4-控制连接电缆 5-检测连接电缆 6-动力电缆 7-PLC电缆 8-PLC;交流伺服电机:
异步电动机 功率大、精度稍低、多用于主轴电机;
永磁同步电动机 精度要求高、价格贵,多用于容量
小的进给伺服电机。
交流伺服驱动器:
模拟式 工作速度快,系统频率宽,体积大、
器件多、不易调试;
数字式 控制方式改变仅需改变软件,柔性好,
结构紧凑,重复性好。
检测元件:
旋转变压器、脉冲编码器等。;数控加工手工编程一般步骤;计算机辅助数控编程;数控系统性能方面
高速高精高效化 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。
柔性化 功能覆盖面大,便于不同用户的需求;物料流和信息流自动动态调整。
工艺复合化和多轴化 如FANUC15可控轴数和联动轴数均达到2
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