第09章制造系统的过程控制剖析.ppt

9.4.3 动态工艺控制系统的组成 从基于智能寻位加工模式的动态工艺控制系统的特征可以看到，这一新的系统一改传统系统的运行方式，完全不依靠精密夹具这类“硬件”装置被动地、硬性地约束工件在机床上的状态，只需用简单的、通用的、低精度的紧固夹持元件和装置将工件适当地固定于托盘或机床上，转而从信息与控制的角度，通过信息采集和分析、自动寻位计算等办法，主动、灵活地获取工件的实际状态信息，并据此对加工过程进行控制，即可加工出合格的零件。 因此，采用动态工艺控制的制造系统，可以有效克服基于“定位—加工”模式的传统制造系统由于依赖精密夹具而产生的准备周期长、切换速度慢、灵活性与快速响应性差、动态调度难以有效实施等众多弊端，从而为提高企业底层制造过程对市场动态变化的快速响应能力开辟一条新的途径。 9.4.4 动态工艺控制的关键环节 1. 智能寻位工作站 寻位—加工中寻位的含义就是主动找寻工件的位置和确定其姿态。这一操作包括两方面的内容：一是利用传感装置快速获取工件表面信息；二是根据获取的工件表面信息，精确求解出工件的实际状态。 对于未经过定位处理而随机固定于托盘或机床工作台上的工件，其实际状态可用加工坐标系（与工件固联的坐标系）与设计坐标系（工艺设计所确定的坐标系）之间的关系进行描述。 2. 实时编程工作站 在基于寻位—加工模式的动态工艺控制系统中，由于被加工零件在进行寻位处理之前，其实际位姿是未知的，因此被加工零件的NC程序不能像传统制造系统那样经过离线编程来预先生成，而必须根据寻位过程求出的工件实际状态，通过实时方法在线生成。 9.4.4 动态工艺控制的关键环节 2. 实时编程工作站 1）几何信息变换 几何信息变换的作用是将被加工零件的有关几何信息从设计坐标系变换到加工坐标系。 2）零件NC程序的实时生成 在动态工艺控制系统中，零件NC程序的生成是当工件在寻位工作站完成寻位操作后才能开始，而它又必须在工件被送往加工工作站并且加工工作还没开始之前完成。这意味着NC程序生成的时间仅为输送时间和等待时间，一般只有数分钟。因此，缩短信息处理、分析和计算时间是完成实时NC编程的关键。 为减少NC程序生成时间，必须采用基于人工智能技术的自动编程技术，所构成的NC自动编程系统如图9-7所示。 9.4.4 动态工艺控制的关键环节 在该系统中，首先由左边3个模块完成信息处理和变换任务。在此基础上，由切削路径生成模块确定工件被加工表面上的期望切削路径。然后由刀具路径计算模块根据刀具的实际几何形状和尺寸将切削路径转换为刀具路径。最后由后置处理模块根据机床信息对刀具路径进行编码，产生控制加工过程的NC程序。 9.5 刀具系统的管理与控制 刀具系统是制造过程的重要子系统。为使其高效可靠运行，必须通过计算机进行合理管理和有效控制。主要内容包括刀具集中管理、刀具交换控制、刀具预调控制等。 9.5.1 刀具集中管理 刀具是制造系统中的重要资源。由于现代产品结构复杂、零部件众多，完成其制造任务所需的刀具数量相当可观，需占用大量资金。因此，如何提高制造系统中刀具的使用效率、降低生产成本，便成为制造过程管理控制中的重要环节之一。 现代制造系统使用数控机床越来越多，虽然加工中心等现代数控机床都具有随机刀库，数控系统一般也具有一定的刀具管理功能，但如果让机床数控系统独立去管理自己所需的刀具，它只能看到自身局部而不能了解系统全局，势必造成过多的刀具需求，从总体上造成浪费。为消除独立管理存在的弊端，在现代制造系统中，一般都需通过计算机对系统中的刀具进行集中统一管理。 9.5 刀具系统的管理与控制 刀具管理涉及许多内容，寿命管理是其中重要一项。新刀具或重磨过的刀具进入系统，其预期使用寿命便可记录在数据库中。在系统运行过程中，根据刀具实际使用的时间和相关情况，根据一定模型即可计算出剩余时间。若刀具剩余寿命不足以完成加工任务，则需要进行重磨，并再次进入系统。在刀具集中管理环境下，刀具寿命管理亦可借助数据库技术予以有效实施。 9.5.2 刀具交换控制 刀具交换控制的主要任务是对中央刀库和机床刀库之间的刀具交换进行合理有序的控制。完成刀具交换的输送设备可以是自动导引小车、搬运机器人或单轨架空输送装置等。 刀具交换控制系统可根据零件加工程序获取刀具需求清单，并根据调度指令获得刀具开始使用和更换的确切时间。在工件到达机床之前，控制系统应检查刀具情况，明确是否所有的刀具已在机床刀库中或不在机床刀库而在中央刀库中。如果不具备上述两个条件，则该工件