過(guò)內(nèi)外機(jī)械加工的發(fā)展趨勢(shì)是不斷發(fā)展新技術(shù)并提高自動(dòng)化程度，從而提高加工效率及加工質(zhì)量。自動(dòng)化程度的高低對(duì)加工效率和加工質(zhì)量起著重要的作用。
機(jī)械制造加工過(guò)程自動(dòng)化是在運(yùn)用先進(jìn)工藝技術(shù)的基礎(chǔ)上，采用現(xiàn)代的機(jī)械化、自動(dòng)化的技術(shù)，采用自動(dòng)裝置和設(shè)備使機(jī)械制造的加工過(guò)程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，使機(jī)器的制造過(guò)程在最有效的狀態(tài)下自動(dòng)進(jìn)行，來(lái)加快生產(chǎn)投入物態(tài)變換和流動(dòng)速度。即讓投入生產(chǎn)的金屬材料、輔料和外購(gòu)件等物料對(duì)象的變換和輸送這一物質(zhì)流動(dòng)過(guò)程，按照最優(yōu)的狀態(tài)自動(dòng)進(jìn)行，使生產(chǎn)所需的動(dòng)力和能源的變換和傳輸這一“能量流動(dòng)過(guò)程”也按最佳狀態(tài)自動(dòng)進(jìn)行，使加工操作的程序編排、生產(chǎn)技術(shù)工作、計(jì)劃、調(diào)度及經(jīng)營(yíng)管理等方面的信息進(jìn)行采集、存儲(chǔ)、交換、處理和傳遞這一“信息流動(dòng)過(guò)程”也能按整個(gè)生產(chǎn)最有利的狀態(tài)自動(dòng)進(jìn)行，從而最終實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的綜合效果為最佳的目標(biāo)，使生產(chǎn)廠能更圓滿(mǎn)地達(dá)到適應(yīng)時(shí)常需求、為社會(huì)服務(wù)、有效地增加廠家經(jīng)濟(jì)收益的目的。
機(jī)械加工自動(dòng)化的效益是：
1） 提高設(shè)備的利用率。這是由于加工時(shí)間或輔助時(shí)間顯著減少的結(jié)果。
2） 降低產(chǎn)品的成本。這是由于產(chǎn)品廢品率的降低和設(shè)備生產(chǎn)率的提高，中間儲(chǔ)備的減少，輸送路線(xiàn)的簡(jiǎn)化，以及員工減少，廠房面積減少，生產(chǎn)調(diào)度簡(jiǎn)化等。
3） 改進(jìn)產(chǎn)品的質(zhì)量。這是由于減少和排除了人為因素的影響。
4） 減少了大量的工人。這是由于采用自動(dòng)和半自動(dòng)設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)多機(jī)管理，甚至無(wú)人生產(chǎn)。
5） 生產(chǎn)棉畸減少，這是由于工藝過(guò)程集中構(gòu)成的結(jié)果。
6） 從根本上改善勞動(dòng)條件，減少生產(chǎn)傷害。
7） 提高企業(yè)形象，增強(qiáng)企業(yè) 時(shí)常競(jìng)爭(zhēng)力。
此外，自動(dòng)化生產(chǎn)要求工人掌握更高的技能，可縮小體力腦力勞動(dòng)之間的差距。
加工過(guò)程自動(dòng)化在設(shè)備方面包括局部部件自動(dòng)化，、單機(jī)自動(dòng)化和加工系統(tǒng)自動(dòng)化。在內(nèi)容方面包括切削加工自動(dòng)化、工件裝卸自動(dòng)化，工件存放與傳送自動(dòng)化，產(chǎn)品檢驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)自動(dòng)化，短屑與排屑自動(dòng)化、裝配自動(dòng)化、鼓掌診斷自動(dòng)化，生產(chǎn)準(zhǔn)備自動(dòng)化等。
自動(dòng)化加工的策略
產(chǎn)品對(duì)象（包括產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、重量、性能、質(zhì)量等）決定著自動(dòng)裝置和自動(dòng)化反感的內(nèi)容，生產(chǎn)綱領(lǐng)的大小影響著自動(dòng)化方案的完善程度、性能和效果。產(chǎn)品零件決定著自動(dòng)化的復(fù)雜程度，設(shè)備托子和人員構(gòu)成決定著自動(dòng)化的水平。因此，要根據(jù)不同情況，采用不同對(duì)策。
單件、小批量生產(chǎn)機(jī)械化及自動(dòng)化的途徑。
根據(jù)國(guó)內(nèi)外統(tǒng)計(jì)，機(jī)械產(chǎn)品的數(shù)量中，單件生產(chǎn)占30%，小批量生產(chǎn)占50%。所以解決單件與小批量生產(chǎn)的自動(dòng)化有很大的意義。而在單件、小批量生產(chǎn)中，往往輔助工時(shí)所占的比例較大。所以，僅從采用先進(jìn)的工藝方法來(lái)縮短加工時(shí)間，并不能有效地提高生產(chǎn)率。在之中情況下，只有使機(jī)械加工循環(huán)中各個(gè)單元?jiǎng)幼骷把h(huán)外的輔助工作實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化。來(lái)同時(shí)減少加工時(shí)間和輔助時(shí)間，才能達(dá)到有效提高生產(chǎn)率的目的。因此，采用簡(jiǎn)易自動(dòng)化使局部工步、工序自動(dòng)化，是實(shí)現(xiàn)單件小批量生產(chǎn)的自動(dòng)化的有效途徑，具體方法是：
1） 采用機(jī)械化，自動(dòng)化裝置，來(lái)實(shí)現(xiàn)零件的裝卸、定位，夾緊機(jī)械化和自動(dòng)化。
2） 實(shí)現(xiàn)工作地點(diǎn)的小型機(jī)械化和自動(dòng)化，如采用自動(dòng)滾道、運(yùn)輸機(jī)械、電動(dòng)及氣動(dòng)工具等裝置來(lái)減殺派輔助時(shí)間，并可降低勞動(dòng)強(qiáng)度。
3） 改裝或設(shè)計(jì)通用的自動(dòng)機(jī)床，實(shí)現(xiàn)操作自動(dòng)化，來(lái)萬(wàn)能零件加工的個(gè)別單元?jiǎng)幼骰蛘麄�(gè)加工循環(huán)的自動(dòng)化，以便提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和改善勞動(dòng)條件。
對(duì)改裝或設(shè)計(jì)的通用自動(dòng)化機(jī)床，必須滿(mǎn)足：使用經(jīng)濟(jì)、調(diào)整簡(jiǎn)便、省時(shí)、改裝方便、迅速，以及自動(dòng)化裝置能保持機(jī)床萬(wàn)能性能等基本要求。因此，具體應(yīng)滿(mǎn)足下列條件/
1） 對(duì)設(shè)計(jì)或改裝的自動(dòng)化萬(wàn)能機(jī)床，應(yīng)力求達(dá)到，當(dāng)制造批量在2~50個(gè)零件時(shí)，仍然經(jīng)濟(jì)有效。
2） 每次調(diào)整前的準(zhǔn)備勞動(dòng)量小，一般要求各項(xiàng)準(zhǔn)備所消耗的勞動(dòng)量低于自動(dòng)化加工所節(jié)約的勞動(dòng)量。
3） 進(jìn)行調(diào)整的時(shí)間少。每次重調(diào)整的時(shí)間不大于5~10mm。
4） 采用“萬(wàn)能組合”的機(jī)床自動(dòng)化模塊裝置，來(lái)實(shí)現(xiàn)基本操作和輔助操作的機(jī)械化，自動(dòng)化。這是一種按照萬(wàn)能組合原理設(shè)計(jì)制造成的典型自動(dòng)部件，使用時(shí)能單獨(dú)裝在通用機(jī)床上，極方便地迅速實(shí)現(xiàn)加工自動(dòng)化。當(dāng)使用完畢或產(chǎn)品改變時(shí)，又能迅速地調(diào)整或拆去。例如：采用模塊的“自動(dòng)化萬(wàn)能工作臺(tái)”，使它隨時(shí)都可以方便地裝在銑床、鉆床、鏜床工作臺(tái)上，然后由它使工件實(shí)現(xiàn)加工自動(dòng)循環(huán)的基本運(yùn)動(dòng)，自動(dòng)完成加工。
5） 研制自動(dòng)化的可變加工系統(tǒng)，即在成組技術(shù)與電子計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的基礎(chǔ)個(gè)，創(chuàng)造新型的萬(wàn)能性自動(dòng)加工系統(tǒng)。如：數(shù)控自動(dòng)換刀機(jī)床，數(shù)控仿形加工機(jī)床，加工中心及其他可變的自動(dòng)加工系統(tǒng)。采用這類(lèi)新型的萬(wàn)能性自動(dòng)加工系統(tǒng)，可以成功地解決單件、小批生產(chǎn)的基本操作和輔助操作的自動(dòng)化。當(dāng)產(chǎn)品改變時(shí)，重調(diào)整機(jī)床非常方便，并且還能直接采用預(yù)編的加工程序，利用機(jī)床的計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)無(wú)圖樣加工，這種加工系統(tǒng)，目前國(guó)內(nèi)外都已用于生產(chǎn)，但還存在控制裝置費(fèi)用高的問(wèn)題。
中等批量生產(chǎn)的自動(dòng)化途徑。
成批和中等批量生產(chǎn)的批量雖比較大，但產(chǎn)品品種并不單一。隨著社會(huì)上對(duì)品種更新的需要。要求成皮和中等批量生產(chǎn)的自動(dòng)化系統(tǒng)仍應(yīng)具備一定的可變性，以適應(yīng)產(chǎn)品和工藝的變換。從各國(guó)的發(fā)展情況看，有以下趨勢(shì)：
（1） 建立可變自動(dòng)線(xiàn)，在成組技術(shù)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)“成批流水作業(yè)”生產(chǎn)。應(yīng)用PCL（可編程序控制）或計(jì)算機(jī)控制的數(shù)控機(jī)床和可換主軸箱、可換刀庫(kù)的組合機(jī)床，建立可變的自動(dòng)線(xiàn)。在這種可變的自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)上，可以加工和裝夾集中零件。即保持了自動(dòng)線(xiàn)的高生產(chǎn)特點(diǎn)，又?jǐn)U大了工藝適應(yīng)性。
對(duì)可變自動(dòng)線(xiàn)的要求是：
1） 所加工的同批零件具有工藝上的相似性。
2） 設(shè)置“隨行夾具”，解決同一機(jī)床上能裝夾不同結(jié)構(gòu)工件的自動(dòng)化問(wèn)題，這時(shí)，每一夾具的定位、夾緊是根據(jù)工件設(shè)計(jì)的。而各種夾具在機(jī)床上的聯(lián)接則有相同的統(tǒng)一基面和固定方法。加工時(shí)，家具連同工件一塊移動(dòng)，直到加工完畢。在返回原位。
3） 自動(dòng)線(xiàn)上各臺(tái)機(jī)床具有相應(yīng)的自動(dòng)換刀庫(kù)，可以使加工中的換刀和調(diào)整實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。
4） 對(duì)于生產(chǎn)批量大的自動(dòng)線(xiàn)，要求所設(shè)計(jì)的高生產(chǎn)率自動(dòng)化裝備，對(duì)同類(lèi)型零件具有一定的工藝適應(yīng)性，以便在產(chǎn)品變更時(shí)能夠迅速調(diào)整。
（2） 采用具有一定通用性的標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)控設(shè)備，對(duì)于單個(gè)的加工工序。力求設(shè)計(jì)時(shí)采用機(jī)床及刀具能迅速重調(diào)整的數(shù)控車(chē)床及加工中心。
（3） 設(shè)計(jì)制造各種可以組合的模塊化典型部件，采用可調(diào)的組合機(jī)床及可調(diào)的環(huán)形組合自動(dòng)線(xiàn)。
對(duì)于箱體類(lèi)零件的平面及孔加工工序，則可設(shè)計(jì)或采用具有自動(dòng)換刀的數(shù)控機(jī)床或可自動(dòng)更換主軸箱，并帶自動(dòng)換刀庫(kù)，自動(dòng)夾具庫(kù)和工件庫(kù)的數(shù)控機(jī)床。這些機(jī)床都能夠迅速改變加工工序內(nèi)容，即可單獨(dú)使用，又便于組成自動(dòng)線(xiàn)。在設(shè)計(jì)，制造和使用各種自動(dòng)的多能機(jī)床時(shí)，應(yīng)該在機(jī)床上裝設(shè)各種可調(diào)的自動(dòng)裝料。自動(dòng)卸料裝置、機(jī)械手和存儲(chǔ)、傳送系統(tǒng)。并應(yīng)逐步采用計(jì)算機(jī)來(lái)控制，以便實(shí)現(xiàn)機(jī)床的調(diào)整“快速化”和自動(dòng)化，來(lái)盡量減少重調(diào)整時(shí)間。
大批量生產(chǎn)的自動(dòng)化途徑。
目前，實(shí)現(xiàn)大批量上產(chǎn)的自動(dòng)化已經(jīng)比較成熟，主要有以下幾種途徑：
（1） 廣泛地建立適于大批量生產(chǎn)的自動(dòng)線(xiàn)從國(guó)內(nèi)外的自動(dòng)線(xiàn)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)表明，自動(dòng)線(xiàn)具有很高的生產(chǎn)率和良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。目前，大量生產(chǎn)的工廠已普遍采用了組合機(jī)床自動(dòng)線(xiàn)和專(zhuān)用機(jī)床自動(dòng)線(xiàn)。
（2） 建立自動(dòng)化工廠或自動(dòng)化車(chē)間。大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品品種單一、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、產(chǎn)量很大、具有連續(xù)流水作業(yè)和綜合機(jī)械化的良好條件。因此，在自動(dòng)線(xiàn)的基礎(chǔ)上按先進(jìn)的工藝方案建立綜合自動(dòng)化車(chē)間和全盤(pán)自動(dòng)化工廠，是大批量生產(chǎn)的發(fā)展方向。目前正向著集成化的機(jī)械制造自動(dòng)化系統(tǒng)的方向發(fā)展。整個(gè)系統(tǒng)是建立在系統(tǒng)工程學(xué)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用電子計(jì)算機(jī)、機(jī)器人及綜合自動(dòng)線(xiàn)所建成的大型自動(dòng)化制造系統(tǒng)。它能夠?qū)崿F(xiàn)從原材料投入經(jīng)過(guò)熱加工、機(jī)械加工、裝配、檢驗(yàn)到包裝的物流自動(dòng)化。而且也實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)的經(jīng)營(yíng)管理，技術(shù)管理等信息流的自動(dòng)化和能量流的自動(dòng)化。因此，常把這種大型的自動(dòng)化制造系統(tǒng)稱(chēng)為全盤(pán)自動(dòng)化的系統(tǒng)。但是全盤(pán)自動(dòng)化還需幾一步解決許多復(fù)雜的工藝問(wèn)題、管理問(wèn)題和自動(dòng)化的技術(shù)問(wèn)題。除了需要在理論上繼續(xù)加以研究外，還需要建立典型的自動(dòng)化車(chē)間、自動(dòng)化工廠來(lái)深入進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，從中探索全盤(pán)自動(dòng)化生產(chǎn)的規(guī)律，使之不斷完善。
（3） 建立“可變的短自動(dòng)線(xiàn)”及“復(fù)合加工”單元。建立自動(dòng)化工廠及綜合自動(dòng)線(xiàn)，需要較長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)解決各種復(fù)雜的工藝及自動(dòng)化問(wèn)題，。另外，。由于產(chǎn)品生產(chǎn)的多品種，要求單一品種的大量生產(chǎn)也能適應(yīng)不同品種的生產(chǎn)，所以應(yīng)考慮大批量生產(chǎn)的自動(dòng)線(xiàn)具有一定可變性，而采用可調(diào)的短自動(dòng)線(xiàn)—即只包含2~4個(gè)工序的一小串加工機(jī)床建立的自動(dòng)線(xiàn)，它短小靈活，有利于解決這方面的問(wèn)題。此外，它具有以下優(yōu)點(diǎn)：
1） 可以大大減少自動(dòng)線(xiàn)牽涉的復(fù)雜問(wèn)題。如：故障停產(chǎn)、控制復(fù)雜、節(jié)拍平衡、調(diào)整和維修的影響等。
2） 短自動(dòng)線(xiàn)及復(fù)合加工單元。僅萬(wàn)能整個(gè)產(chǎn)品工藝過(guò)程中的若干局部工藝。而且自動(dòng)線(xiàn)在生產(chǎn)中仍按整個(gè)工藝過(guò)程順序排列。不會(huì)破壞整個(gè)工藝過(guò)程的順序，有利于進(jìn)一步的發(fā)展。
3） 短自動(dòng)線(xiàn)及復(fù)合加工單元便于用戶(hù)廠向制造廠訂貨，也便于自行設(shè)計(jì)。改裝或制造。
4） 生產(chǎn)新的同類(lèi)型產(chǎn)品時(shí)，只需要增加完成工藝內(nèi)容的自動(dòng)線(xiàn)，就可完能新產(chǎn)品的全部工藝內(nèi)容，可以有效地利用原有設(shè)備。
5） 能為將來(lái)實(shí)現(xiàn)工廠或車(chē)間的全面自動(dòng)化奠定基礎(chǔ)，因此短自動(dòng)線(xiàn)和復(fù)合加工單元有著很好的發(fā)展前途。
告狀和更新現(xiàn)有的老式設(shè)備，提高它們的自動(dòng)化程度，把大批量生產(chǎn)中現(xiàn)有的老式設(shè)備改裝或更新成專(zhuān)用的高效自動(dòng)機(jī)。最低限度也應(yīng)該是半自動(dòng)機(jī)床，進(jìn)行改裝的方法是：可以采用安裝各種機(jī)械的、電氣的、液壓的或氣動(dòng)的自動(dòng)循環(huán)刀架，如程序控制刀架、轉(zhuǎn)塔刀架個(gè)多倒刀架，安裝各種機(jī)械化。自動(dòng)化的工作臺(tái)，如各種個(gè)的機(jī)械式、氣動(dòng)、液壓或電動(dòng)自動(dòng)工作臺(tái)模塊。安裝各種自動(dòng)送料、自動(dòng)夾緊、自動(dòng)換刀的到庫(kù)、自動(dòng)檢驗(yàn)，自動(dòng)調(diào)節(jié)加工參數(shù)的裝置。自動(dòng)輸送裝置和工業(yè)機(jī)器人等自動(dòng)化的裝置，來(lái)提高大量生產(chǎn)中各種有設(shè)備的自動(dòng)化程度。沿著這樣的途徑也能有效地提高生產(chǎn)率，并且可以為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)工藝過(guò)程自動(dòng)化創(chuàng)造條件。
自動(dòng)化加工系統(tǒng)及其組成
自動(dòng)化加工系統(tǒng)的基本組成
自動(dòng)化加工系統(tǒng)就是把工作人員、原材料，能源及其裝置、運(yùn)輸裝置、機(jī)床、工具等設(shè)備，作為物質(zhì)“硬件”有機(jī)地連成一個(gè)自動(dòng)化制造機(jī)械的有機(jī)合體。與此同時(shí)，根據(jù)人們?cè)诮?jīng)濟(jì)社會(huì)環(huán)境中所需求的變化和技術(shù)的發(fā)展，向這個(gè)生產(chǎn)集合體輸入生產(chǎn)計(jì)劃，生產(chǎn)圖樣、技術(shù)要求和生產(chǎn)工藝等信息“軟件”，在系統(tǒng)的作用下能夠提高效率地自動(dòng)制造出符合需要的各種產(chǎn)品，滿(mǎn)足時(shí)常需求，從而達(dá)到經(jīng)濟(jì)價(jià)值增值和使用價(jià)值值最佳的目的。
自動(dòng)化加工系統(tǒng)的基本組成包括：
（1） 自動(dòng)化加工機(jī)床，包括進(jìn)行了自動(dòng)化改裝的通用機(jī)床、半自動(dòng)機(jī)床，根據(jù)特定工件或工件族的加工要求而設(shè)計(jì)制造的專(zhuān)用自動(dòng)機(jī)床。由通用部件及少量專(zhuān)用部件組成的自動(dòng)化組合機(jī)床；數(shù)控機(jī)床；由計(jì)算機(jī)控制，能自動(dòng)換刀或自動(dòng)更換主軸箱的加工中心等。用于完成產(chǎn)品的自動(dòng)切削加工循環(huán)。
（2） 工具系統(tǒng)，包括機(jī)械加工自動(dòng)化生產(chǎn)中所使用的刀具和夾具，它的合理選擇，配置、調(diào)整和使用對(duì)制造系統(tǒng)的生產(chǎn)率、生產(chǎn)的可靠性和穩(wěn)定性以及經(jīng)濟(jì)效益影響極大，對(duì)于自動(dòng)線(xiàn)生產(chǎn)，其生產(chǎn)的品種單一且批量大，所使用的刀具和夾具專(zhuān)用化程度高。對(duì)于柔性制造系統(tǒng)，由于生產(chǎn)的品總多，變化大，批量小，其使用的刀具和夾具一般是在滿(mǎn)足自動(dòng)化生產(chǎn)要求的基礎(chǔ)上，應(yīng)具有更高的通用化程度要求。
（3） 物料運(yùn)儲(chǔ)系統(tǒng)，用于完成工件，刀具以及切屑、切削液等物料在制造系統(tǒng)中的自動(dòng)輸送和存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)物料流動(dòng)的自動(dòng)化，使整個(gè)制造系統(tǒng)協(xié)調(diào)運(yùn)行。其中工件的流動(dòng)方式是決定制造系統(tǒng)聯(lián)線(xiàn)布局的主要因素。主要的運(yùn)儲(chǔ)裝置包括輸料槽、輸料道、步伐式輸送裝置、傳送機(jī)、自動(dòng)運(yùn)輸小車(chē)、托盤(pán)交換裝置，工業(yè)搬運(yùn)機(jī)器人、料架、托盤(pán)、中央倉(cāng)庫(kù)以及自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)等形式。
（4） 自動(dòng)檢測(cè)與監(jiān)控系統(tǒng)。加工過(guò)程中產(chǎn)品質(zhì)量的自動(dòng)檢測(cè)和監(jiān)控主要用于預(yù)防產(chǎn)生廢品、減少?gòu)?fù)制時(shí)間，加速加工過(guò)程，提高機(jī)床的使用效率和勞動(dòng)生產(chǎn)率。主要內(nèi)容包括工件和刀具識(shí)別。加工過(guò)程中工件尺寸的自動(dòng)測(cè)量，刀具磨損的監(jiān)控及補(bǔ)償，加工設(shè)備的功能監(jiān)控及故障診斷。
（5） 控制系統(tǒng)，采用電子計(jì)算機(jī)、PLC及各種信息軟件和自動(dòng)控制裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)自動(dòng)化加工過(guò)程中的加工循環(huán)，物料流動(dòng)、功能監(jiān)控以及信息流通、信息處理的自動(dòng)化控制。
加工過(guò)程自動(dòng)化控制系統(tǒng)綜述
控制系統(tǒng)是保證實(shí)現(xiàn)可靠的切削加工過(guò)程自動(dòng)化的重要條件。先進(jìn)的控制系統(tǒng)可以進(jìn)一步增加機(jī)床的靈活性并提高其生產(chǎn)率。常用控制方式及其應(yīng)用見(jiàn)表
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控制類(lèi)型 |
實(shí)現(xiàn)方法 |
應(yīng)用舉例 |
優(yōu)、缺點(diǎn) |
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行程控制，控制刀具的切削長(zhǎng)度，切削深度、空行程長(zhǎng)度 |
利用固定擋塊，活動(dòng)擋塊、電氣限位開(kāi)關(guān)、凸輪機(jī)構(gòu)等控制刀具移動(dòng)行程或轉(zhuǎn)換位置 |
大批量和中批量生產(chǎn)中各種切削運(yùn)動(dòng)循環(huán) |
可獲得較高加工精度，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠、但調(diào)節(jié)費(fèi)時(shí) |
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速度控制，控制主運(yùn)動(dòng)回轉(zhuǎn)速度，刀具或工作臺(tái)移動(dòng)速度 |
采用變頻控制器，液壓馬達(dá)、液壓調(diào)速閥或機(jī)械無(wú)級(jí)調(diào)速器 |
按指定速度移動(dòng)刀具、工作臺(tái)以等速切削端面 |
調(diào)節(jié)方便，可以保證獲得較理想的運(yùn)動(dòng)速度 |
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刀具固定運(yùn)動(dòng)軌跡控制；按樣板或洋件進(jìn)行加工 |
采用機(jī)械靠模裝置、液壓仿形刀架、電氣仿形裝置及相應(yīng)控制系統(tǒng) |
中、小批量生產(chǎn)中、車(chē)刨、銑、鏜帶多臺(tái)階形狀和復(fù)雜形狀工件的加工 |
結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)節(jié)方便但現(xiàn)在基本被伺服仿形系統(tǒng)和數(shù)控系統(tǒng)所取代 |
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刀具安全保護(hù)控制，控制鉆頭的最大轉(zhuǎn)矩，控制鉆頭的鉆削深度 |
在主軸上安裝各種轉(zhuǎn)矩控制裝置和信號(hào)發(fā)生器；采用時(shí)間繼電器、液壓定時(shí)器控制刀具進(jìn)給時(shí)間 |
小直徑（φ6mm以下 ）深孔加工 |
保護(hù)小直徑鉆頭鉆深孔時(shí)少折斷或不折斷 |
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數(shù)字控制，將機(jī)床的各種運(yùn)動(dòng)和操作變成數(shù)字信息，通過(guò)信息載體送給專(zhuān)用電子計(jì)算機(jī)。經(jīng)計(jì)算機(jī)運(yùn)算和變換�？刂茩C(jī)床按預(yù)定的要求順序動(dòng)作。自動(dòng)加工 |
需有專(zhuān)用數(shù)控系統(tǒng) |
各種數(shù)控機(jī)床和自動(dòng)換刀數(shù)控機(jī)床 |
精度高、效率高，能加工復(fù)雜型面，適應(yīng)加工對(duì)象頻繁變化。靈活性、通用性強(qiáng)。成本較高，維修較復(fù)雜 |
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適應(yīng)性控制，按事先給定的評(píng)價(jià)指標(biāo)自動(dòng)改變加工系統(tǒng)的參數(shù)，使之盡可能接近給定指標(biāo) |
在機(jī)床上裝設(shè)各種適應(yīng)性控制系統(tǒng) |
用于車(chē)、銑、鉆、磨等切削運(yùn)動(dòng) |
可提高生產(chǎn)率20%~40%，控制系統(tǒng)復(fù)雜 |
自動(dòng)化加工過(guò)程中的輔助設(shè)備
自動(dòng)化加工過(guò)程中的輔助工作包括工件的裝夾、工件的上下料，在加工系統(tǒng)中的運(yùn)輸和存儲(chǔ)，工件的在機(jī)檢驗(yàn)，切屑與切削液的處理等。
要實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程自動(dòng)化，降低輔助工時(shí)，以提高生產(chǎn)率，就要采用相應(yīng)的自動(dòng)化輔助設(shè)備。
所加工產(chǎn)品的品種和生產(chǎn)批量，對(duì)生產(chǎn)率的要求，以及工件結(jié)構(gòu)形式。決定了所采用的自動(dòng)化加工系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式、布局、自動(dòng)化程度，也決定了所采用的輔助設(shè)備的形式。
1. 中小批量生產(chǎn)中的輔助設(shè)備
中小批量生產(chǎn)中所用的輔助設(shè)備要有一定通用性和可變性。以適應(yīng)產(chǎn)品的工藝的變換。
對(duì)于由設(shè)計(jì)或改裝的通用自動(dòng)化機(jī)床組成的加工系統(tǒng)。秒年 的裝夾常采用組合模塊式萬(wàn)能夾具。對(duì)于由書(shū)空機(jī)床加工中心組成的柔性制造系統(tǒng)，可設(shè)置托盤(pán)，解決在同一機(jī)床上裝夾不同結(jié)構(gòu)工件的自動(dòng)化問(wèn)題。托盤(pán)上的夾緊定位點(diǎn)根據(jù)工件來(lái)確定，而脫盤(pán)與機(jī)床的聯(lián)接則有同意的基面和固定方式。
工件的上下料可以采用通用結(jié)構(gòu)的機(jī)械手，改變手部模塊的形式就可以適應(yīng)不同的工件。
工件在加工系統(tǒng)中的傳輸，可以采用鏈?zhǔn)交驖L字傳送機(jī)，工件可以連同托盤(pán)或托架一起輸送，在柔性制造系統(tǒng)中自動(dòng)運(yùn)輸小車(chē)是很常用和靈活的運(yùn)輸設(shè)備。它可以通過(guò)交換小車(chē)上的托盤(pán)，實(shí)現(xiàn)多種工件、以及刀具、可換主軸箱的運(yùn)輸。對(duì)于無(wú)軌自動(dòng)運(yùn)輸小車(chē)，改變地面敷設(shè)的感應(yīng)線(xiàn)就可以方便地改變小車(chē)的是、傳輸路線(xiàn)。具有很高的柔性。
搬運(yùn)機(jī)器人與傳送機(jī)組合輸送方式也是很常用的。能自動(dòng)更換手部的機(jī)器人，不僅能輸送工件，刀具、夾具等各種物體，而且還可以裝卸工件，適用于工件形狀和運(yùn)動(dòng)功能要求柔性很大的場(chǎng)合。
面向中小批量的柔性制造系統(tǒng)中可以設(shè)置中央倉(cāng)庫(kù)，存儲(chǔ)生產(chǎn)中的毛坯、半成品、刀具、托盤(pán)等各種物料。用堆垛起重機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)輸送存取，在控制，管理下，可實(shí)現(xiàn)無(wú)人化加工。
2. 大批量生產(chǎn)中的輔助設(shè)備
在大批量生產(chǎn)中所采用的自動(dòng)線(xiàn)工。夾具有固定式夾具和隨行夾具兩種類(lèi)型，固定式夾具與一般機(jī)床夾具在原理和設(shè)計(jì)上是類(lèi)似的，但用在自動(dòng)線(xiàn)上還應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)上與輸送裝置不發(fā)生干涉。且便于排屑等特殊要求。隨行夾具適用于結(jié)構(gòu)形狀比較復(fù)雜的工件，這時(shí)加工系統(tǒng)中應(yīng)設(shè)置隨行夾具自動(dòng)返回裝置。
對(duì)于體積較小，形狀簡(jiǎn)單的工件可以采用料斗式或料倉(cāng)式上笑裝置，體積較大，形狀較復(fù)雜的工件，如箱體類(lèi)零件可采用機(jī)械手小下料。
工件在自動(dòng)線(xiàn)中的輸送可采用步伐式輸送裝置，步伐式輸送裝置有棘爪式、擺桿式和抬起式集中形式�？筛鶕�(jù)工件的結(jié)構(gòu)形式、材料、加工要求等條件選擇合適的輸送方式。不便于布置步伐式輸送裝置的自動(dòng)線(xiàn)，也可以使用搬運(yùn)機(jī)器人進(jìn)行輸送�；剞D(zhuǎn)體零件可以用輸送槽式輸料道輸送，工件在自動(dòng)線(xiàn)間或設(shè)備間采用傳誦機(jī)輸送�？梢灾苯虞斔凸ぜ�，也可以連同托盤(pán)或托架一起輸送。運(yùn)輸小車(chē)也可以用于大批量生產(chǎn)中的工件輸送。
箱體類(lèi)工件在加工過(guò)程中有翻轉(zhuǎn)要求時(shí)，自動(dòng)線(xiàn)中或線(xiàn)間應(yīng)設(shè)置翻轉(zhuǎn)裝置。翻轉(zhuǎn)動(dòng)作也可以由上下料機(jī)械手的手臂動(dòng)作實(shí)現(xiàn)。
為了增加自動(dòng)線(xiàn)的柔性，平衡生產(chǎn)節(jié)拍，工序間可以設(shè)置中間倉(cāng)庫(kù)。自動(dòng)輸送工件的輥道或滑道，也具有一定的存儲(chǔ)工件的功能。
大批量生產(chǎn)的自動(dòng)線(xiàn)中，自動(dòng)排屑裝置實(shí)現(xiàn)了將不斷產(chǎn)生的切屑從加工區(qū)清楚的功能。它將切削液從切屑中分離出來(lái)以便重復(fù)使用，利用切屑運(yùn)輸裝置將切屑從機(jī)床中運(yùn)出，確保自動(dòng)線(xiàn)加工的順利進(jìn)行。
加工過(guò)程自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)
機(jī)械加工要實(shí)現(xiàn)在很正的自動(dòng)化，柔性是一個(gè)越來(lái)越受到重視的屬性。大多數(shù)機(jī)械加工是屬于中小批量生產(chǎn)類(lèi)型，必須處理大量的，經(jīng)常變更的生產(chǎn)項(xiàng)目，而且隨著國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇，對(duì)提高生產(chǎn)率，加快產(chǎn)品更新?lián)Q代，滿(mǎn)足品種小批量生產(chǎn)的要求越來(lái)越高，企業(yè)實(shí)現(xiàn)更高程度的自動(dòng)化，就需要具有相應(yīng)柔性的自動(dòng)化系統(tǒng)。
數(shù)字計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，特別是微處理器和微型計(jì)算機(jī)的廣泛使用，使高度柔性自動(dòng)化成為可能。
柔性制造系統(tǒng)在技術(shù)已逐漸趨向成熟，系統(tǒng)功能齊全，可靠性良好，已形成模塊化生產(chǎn)。今后將趨向標(biāo)準(zhǔn)化和自診斷化，以及個(gè)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)的系統(tǒng)化，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)/計(jì)算機(jī)輔助制造（CAD/CAM）系統(tǒng)也將進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，以便以更快的速度推進(jìn)可靠的柔性化生產(chǎn)。
柔性制造系統(tǒng)中刀具的存放、配置、交換和輸送，即所謂刀具流正日趨復(fù)雜。刀具流是影響柔性的主要因素之一。有關(guān)刀具流的管理決策理論和控制軟件的開(kāi)發(fā)是國(guó)內(nèi)外正在不斷發(fā)展完善的課題。
計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)/計(jì)算機(jī)輔助制造，將與柔性制造系統(tǒng)集成起來(lái)。如果再建立一個(gè)計(jì)算機(jī)控制、經(jīng)營(yíng)、管理系統(tǒng)，依靠支撐環(huán)節(jié)把它們?nèi)考善饋?lái)。成為計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS），就可使整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)全盤(pán)自動(dòng)化而形成工廠自動(dòng)化，全盤(pán)自動(dòng)化工廠目前尚處于研制階段。很多專(zhuān)家學(xué)者預(yù)言：CIMS是制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。CIMS將不可逆轉(zhuǎn)地成為21世紀(jì)占主導(dǎo)地位的新型生產(chǎn)方式。柔性制造系統(tǒng)是CIMS的重要組成部分，將灰不斷發(fā)展，將使CIMS成為工廠的真正的實(shí)用技術(shù)。
由于傳感器的發(fā)展，使工業(yè)機(jī)器人成為機(jī)械制造和其他有關(guān)領(lǐng)域中發(fā)展很快的部分。今后的發(fā)展是創(chuàng)造智能機(jī)器人。人可以用特殊的語(yǔ)言（計(jì)算機(jī)語(yǔ)言甚至口語(yǔ)）對(duì)它下命令布置任務(wù)。今后的智能機(jī)器人可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的各種條件或信息，獨(dú)立地分析和判斷，并自編或自變程序進(jìn)行工作，能自找物力方位，自調(diào)握力大小，自找傳誦路線(xiàn)比開(kāi)障礙等。
機(jī)械加工系統(tǒng)的工況檢測(cè)和監(jiān)控對(duì)工件的加工質(zhì)量和加工過(guò)程的穩(wěn)定性有重大作用。這是目前需要進(jìn)一步研制和開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)，其中特別是新傳感器的研制及其可靠性的提高更具有極其重要的意義。
應(yīng)當(dāng)注意，、除金屬材料之外。還有陶瓷材料。工程塑料和復(fù)合材料的發(fā)展，以及精密鑄造、精密鍛造、模壓、沖壓、燒結(jié)、注塑成型等加工方法取得的成就，使許多機(jī)器零件將利用模具制造直接形成。而不必機(jī)械加工，從而使生產(chǎn)率成為上千倍地提高。且在節(jié)約材料。節(jié)省能源等方面都有極大的實(shí)際意義。更何況這類(lèi)材料制造的零件具有優(yōu)越的物理力學(xué)性能，以陶瓷材料來(lái)說(shuō)就具有高強(qiáng)度、高硬度、高耐磨性，還能耐高溫和抗熱振。但為了適應(yīng)時(shí)常銷(xiāo)售，產(chǎn)品更換代日益頻繁。就要求不斷更新模具，而造成實(shí)際上的困難，計(jì)算機(jī)復(fù)制設(shè)計(jì)/計(jì)算機(jī)輔助制造摸具技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，可以高精度、高效率地制造摸具，從而解決了這個(gè)矛盾，所以它的發(fā)展具有很大的經(jīng)濟(jì)效益和廣泛前途。
機(jī)械加工自動(dòng)化總的發(fā)展趨勢(shì)是柔性化和集成化，使加工系統(tǒng)能順應(yīng)產(chǎn)品更新?lián)Q代的要求和取得高的整體效益。
