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第四节 FMS的刀具管理系统 FMS的刀具管理系统的组成： 刀具管理系统主要负责刀具的运输、存储和管理，适时地向加工单元提供所需的刀具，监控管理刀具的使用，及时取走已报废或耐用度已耗尽的刀具，在保证正常生产的同时，最大程度地降低刀具的成本，刀具管理系统的功能和柔性程度直接影响到整个FMS的柔性和生产率。 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、刀具交换装置以及管理控制刀具流的计算机组成。 刀具流的组成及运行过程 刀具交换——加工中心的自动换刀 自动换刀装置自动换刀装置应当满足换刀时间短、刀具重复定位精度高、足够的刀具储存量、刀库占地面积小以及安全可靠等基本要求。 机械手是一种最常见的自动换刀装置，因为它灵活性大、换刀时间短。 常用换刀机械手 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。（见下页） 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。 钩手式、抱手式、伸缩式、叉手式等四种机械手 加工中心机床自动换刀方式 l）顺序选刀方式 将所需使用的刀具按加工顺序，依次放入刀库的每个刀座内。每次换刀时，刀座按顺序转动一个刀座的位置，并取出所需的刀具。 2）刀座编码方式 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，然后根据刀座编码选取刀具。 3）刀具编码方式 采用特殊结构的刀柄，并对每把刀具进行编码。换刀时通过编码识别装置，根据数控系统发出的换刀指令代码，在刀库中寻找所需要的刀具。这种装刀换刀方便，刀库容量减小，还可避免因刀具顺序的差错所造成的事故。 加工中心的刀库有转塔式、链式和盘式等基本类型。 转塔式刀库：所有刀具固定在同一转塔上，无换刀臂，储刀数量有限，通常为6~8把。 扩展性好、在加工中心上的配置位置灵活，但结构复杂。一般仅用于轻便简单机型，常见于车削中心和钻削中心。 加工中心的刀库有转塔式、链式和盘式等基本类型。 链式刀库：储存的刀具数量多，选刀、取刀动作简便，大型刀库通常采用此种方式，一般刀具数在30~120把。当增加链条长度时就可增加刀具数，刀库结构有较大的灵活性。 链式刀库示例 加工中心的刀库有转塔式、链式和盘式等基本类型。 盘式刀库：又称斗笠式刀库，这种刀库中的刀具沿盘面垂直排列、沿盘面径向排列或成锐角排列，刀库结构简单紧凑，应用较多，但刀具单环排列，空间的利用率低，如增加刀库容量必须使刀库的外径增大，那么转动惯量也相应增大，选刀运动时间长。刀具数量一般不多于32把。 盘式刀库示例 三、刀具的监控和信息管理 刀具的监控：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。 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。 不同时间段的刀具监控方法 刀具磨损的监测方法 刀具破损的主要监测方法 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。 所谓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。 而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。 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 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。 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。 控制系统的任务——中央管理计算机 负责全面的管理工作和