數(shù)控加工工藝概述(PPT58)

1、數(shù)控加工工藝12 學(xué)習(xí)內(nèi)容與知識(shí)點(diǎn)：內(nèi)容知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)要求建議學(xué)時(shí)數(shù)控加工過(guò)程 數(shù)控加工的概念 理解 2 數(shù)控加工的過(guò)程 數(shù)控加工工藝概念與工藝過(guò)程 數(shù)控加工工藝的概念 掌握 數(shù)控加工工藝過(guò)程的概念 數(shù)控加工工藝的主要內(nèi)容 數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 重點(diǎn)掌握 數(shù)控加工工藝的特點(diǎn) 數(shù)控加工工藝與普通加工工藝的區(qū)別及特點(diǎn) 理解 2數(shù)控加工與工藝技術(shù)的新發(fā)展 高速切削 了解 高精加工 復(fù)合化加工 控制智能化 互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)化 快速原型 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS） 第一單元 數(shù)控加工工藝概述 34數(shù)控加工的過(guò)程 制定工藝閱讀零件工藝分析數(shù)控編程程序傳輸雖然數(shù)控加工與傳統(tǒng)的機(jī)械加工相比，在加工的方法和內(nèi)容上

2、有許多相似之處，但由于采用了數(shù)字化的控制形式和數(shù)控機(jī)床，許多傳統(tǒng)加工過(guò)程中的人工操作被計(jì)算機(jī)和數(shù)控系統(tǒng)的自動(dòng)控制所取代。 加工過(guò)程步驟詳細(xì)解釋 5 通過(guò)把數(shù)字化了的刀具移動(dòng)軌跡信息（通常指CNC加工程序），傳入數(shù)控機(jī)床的數(shù)控裝置，經(jīng)過(guò)譯碼、運(yùn)算，指揮執(zhí)行機(jī)構(gòu)（伺服電機(jī)帶動(dòng)的主軸和工作臺(tái)）控制刀具與工件相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而加工出符合編程設(shè)計(jì)要求的零件。數(shù)控加工的原理 67數(shù)控加工工藝的概念 數(shù)控加工工藝是采用數(shù)控機(jī)床加工零件時(shí)所運(yùn)用各種方法和技術(shù)手段的總和，應(yīng)用于整個(gè)數(shù)控加工工藝過(guò)程。 數(shù)控加工工藝是伴隨著數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生、發(fā)展而逐步完善起來(lái)的一種應(yīng)用技術(shù)，它是人們大量數(shù)控加工實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。 8數(shù)控加

3、工工藝過(guò)程 數(shù)控加工工藝過(guò)程是利用切削刀具在數(shù)控機(jī)床上直接改變加工對(duì)象的形狀、尺寸、表面位置、表面狀態(tài)等，使其成為成品或半成品的過(guò)程。 9數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 選擇并確定進(jìn)行數(shù)控加工的內(nèi)容 數(shù)控加工的工藝分析 零件圖形的數(shù)學(xué)處理及編程尺寸設(shè)定值的確定 制定數(shù)控加工工藝方案確定工步和進(jìn)給路線選擇數(shù)控機(jī)床的類(lèi)型 選擇和設(shè)計(jì)刀具、夾具與量具確定切削參數(shù)編寫(xiě)、校驗(yàn)和修改加工程序首件試加工與現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題處理 數(shù)控加工工藝技術(shù)文件的定型與歸檔 10數(shù)控加工工藝與普通加工工藝的區(qū)別及特點(diǎn) 由于數(shù)控加工采用了計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和數(shù)控機(jī)床，使得數(shù)控加工具有加工自動(dòng)化程度高、精度高、質(zhì)量穩(wěn)定、生成效率高、周期短、設(shè)

4、備使用費(fèi)用高等特點(diǎn)。在數(shù)控加工工藝上也與普通加工工藝具有一定的差異。 111213141516171819數(shù)控加工與工藝技術(shù)的新發(fā)展 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，數(shù)控技術(shù)正不斷采用計(jì)算機(jī)、控制理論等領(lǐng)域的最新技術(shù)成就，使其朝著高速化、高精化、復(fù)合化、智能化、高柔性化及信息網(wǎng)絡(luò)化等方向發(fā)展。整體數(shù)控加工技術(shù)向著CIMS（計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)）方向發(fā)展。 20 高速切削 高速加工技術(shù)是自上個(gè)世紀(jì)80年代發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)高新技術(shù)，其研究應(yīng)用的一個(gè)重要目標(biāo)是縮短加工時(shí)的切削與非切削時(shí)間，對(duì)于復(fù)雜形狀和難加工材料及高硬度材料減少加工工序，最大限度地實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的高精度和高質(zhì)量。由于不同加工工藝和工件材料有不同

5、的切削速度范圍，因而很難就高速加工給出一個(gè)確切的定義。目前，一般的理解為切削速度達(dá)到普通加工切削速度的510倍即可認(rèn)為是高速加工。2122 高速加工與傳統(tǒng)的數(shù)控加工方法相比沒(méi)有什么本質(zhì)的區(qū)別，兩者牽涉到同樣的工藝參數(shù)，但其加工效果相對(duì)于傳統(tǒng)的數(shù)控加工有著無(wú)可比擬的優(yōu)越性： 高速切削 簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)加工工藝；經(jīng)濟(jì)效益顯著提高。有利于提高生產(chǎn)率；有利于改善工件的加工精度和表面質(zhì)量；有利于延長(zhǎng)刀具的使用壽命和應(yīng)用直徑較小的刀具；有利于加工薄壁零件和脆性材料；23 受高生產(chǎn)率的驅(qū)使，高速化已是現(xiàn)代機(jī)床技術(shù)發(fā)展的重要方向之一。主要表現(xiàn)在：數(shù)控機(jī)床主軸高轉(zhuǎn)速工作臺(tái)高快速移動(dòng)和高進(jìn)給速度 高速切削 24目前，高

6、速加工涉及到的新技術(shù)主要有： 高速切削 高速加工是通過(guò)大幅度提高主軸轉(zhuǎn)速和加工進(jìn)給速度來(lái)實(shí)現(xiàn)的，為了適應(yīng)這種高速切削加工，主軸設(shè)計(jì)采用了先進(jìn)的主軸軸承、潤(rùn)滑和散熱等新技術(shù)；高速主軸2526 高速切削 高速伺服進(jìn)給系統(tǒng)高速加工通常要求在高主軸轉(zhuǎn)速下，使用在很大范圍內(nèi)變化的高速進(jìn)給。高速進(jìn)給的需求已引起機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的重大變化：采用直線伺服電機(jī)來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電機(jī)絲杠驅(qū)動(dòng)；27 高速切削 適于高速加工的數(shù)控系統(tǒng)高速加工數(shù)控系統(tǒng)需要具備更短的伺服周期和更高的分辨率，同時(shí)具有待加工軌跡監(jiān)控功能和曲線插補(bǔ)功能，以保證在高速切削時(shí)，特別是在4-5軸坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)加工復(fù)雜曲面輪廓時(shí)仍具有良好的加工性能。28 高速切削

7、 刀具技術(shù)刀具性能和質(zhì)量對(duì)高速切削加工具有重大影響，新型刀具材料的采用，使切削加工速度大大提高，從而提高了生產(chǎn)率，延長(zhǎng)了刀具壽命。29 高速切削 刀夾裝置及快速刀具交換技術(shù)在高速加工中，切削時(shí)間和每個(gè)托盤(pán)化零件加工時(shí)間已顯著縮短。高速、高精度定位的托盤(pán)交換裝置已成為今后的發(fā)展方向。30 高速加工作為一種新的技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的，它給傳統(tǒng)的數(shù)控加工帶來(lái)了一種革命性的變化，但是，目前既便是在加工機(jī)床水平先進(jìn)的瑞士、德國(guó)、日本、美國(guó)，對(duì)這一嶄新技術(shù)的研究也還處在不斷的摸索研究中。有許多問(wèn)題有待于解決：如高速機(jī)床的動(dòng)態(tài)、熱態(tài)特性；刀具材料、幾何角度和耐用度問(wèn)題；機(jī)床與刀具間的接口技術(shù)（刀具的公平衡

8、、扭矩傳輸）；冷卻潤(rùn)滑液的選擇；CAD/CAM的程序后處理問(wèn)題；高速加工時(shí)刀具軌跡的優(yōu)化問(wèn)題等等。國(guó)內(nèi)在這一方面的研究采尚處于起步階段，要趕上并盡快縮小與國(guó)外同行業(yè)間的差距，還有許多路要走。 高速切削 31 高精加工是高速加工技術(shù)與數(shù)控機(jī)床的廣泛應(yīng)用結(jié)果。以前汽車(chē)零件的加工精度要求在0.01mm數(shù)量級(jí)，現(xiàn)在隨著計(jì)算機(jī)硬盤(pán)、高精度液壓軸承等精密零件的增多，精整加工所需精度已提高到0.1m ，加工精度進(jìn)入了亞微米世界。 高精加工32高精加工提高機(jī)械設(shè)備的制造精度和裝配精度減小數(shù)控系統(tǒng)的控制誤差提高數(shù)控系統(tǒng)的分辨率以微小程序段實(shí)現(xiàn)連續(xù)進(jìn)給使CNC控制單位精細(xì)化提高位置檢測(cè)精度位置伺服系統(tǒng)采用前饋控制

9、與非線性控制采用補(bǔ)償技術(shù)齒隙補(bǔ)償絲桿螺距誤差補(bǔ)償?shù)毒哒`差補(bǔ)償熱變形誤差補(bǔ)償空間誤差綜合補(bǔ)償33 機(jī)床的復(fù)合化加工是通過(guò)增加機(jī)床的功能，減少工件加工過(guò)程中的多次裝夾、重新定位、對(duì)刀等輔助工藝時(shí)間，來(lái)提高機(jī)床利用率。復(fù)合化加工34復(fù)合化加工的兩重含義：復(fù)合化加工一臺(tái)裝夾可完成多工種、多工序企業(yè)向復(fù)合型發(fā)展，為用戶提供成套服務(wù)工序和工藝的集中工藝的成套即即35 數(shù)控技術(shù)智能化程度不斷提高，體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：控制智能化加工過(guò)程自適應(yīng)控制技術(shù)加工參數(shù)的智能優(yōu)化與選擇故障自診斷功能智能化交流伺服驅(qū)動(dòng)裝置36 智能CAD把工程數(shù)據(jù)庫(kù)及其管理系統(tǒng)、知識(shí)庫(kù)及其專(zhuān)家系統(tǒng)、擬人化用戶接口管理系統(tǒng)集于一體。 控制智

10、能化37 智能制造技術(shù) 包括專(zhuān)家系統(tǒng)、模糊推理和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)三大部分?？刂浦悄芑?8控制智能化專(zhuān)家系統(tǒng)先是采集領(lǐng)域?qū)＜业闹R(shí)，然后將知識(shí)分解為事實(shí)與規(guī)則，存儲(chǔ)于知識(shí)庫(kù)中，通過(guò)推理作出決策。模糊推理模糊推理又稱模糊邏輯，它是依靠模糊集和模糊邏輯模型進(jìn)行多個(gè)因素的綜合考慮，采用關(guān)系矩陣算法模型、隸屬度函數(shù)、加權(quán)、約束等方法，處理模糊的、不完全的乃至相互矛盾的信息。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是人腦部分功能的某些抽象、簡(jiǎn)化與模擬，由數(shù)量巨大的以神經(jīng)元為主的處理單元互連構(gòu)成，通過(guò)神經(jīng)元的相互作用來(lái)實(shí)現(xiàn)信息處理。39 網(wǎng)絡(luò)功能正逐漸成為現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床、數(shù)控系統(tǒng)的特征之一。諸如現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的遠(yuǎn)程故障診斷、遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)

11、控、遠(yuǎn)程加工信息共享、遠(yuǎn)程操作（危險(xiǎn)環(huán)境的加工）、遠(yuǎn)程培訓(xùn)等都是以網(wǎng)絡(luò)功能為基礎(chǔ)的?；ヂ?lián)網(wǎng)絡(luò)化40美國(guó)波音公司利用數(shù)字文件作為制造載體，首次利用網(wǎng)絡(luò)功能實(shí)現(xiàn)了無(wú)圖紙制造波音777新型客機(jī)。 圖示為波音公司利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)對(duì)777客機(jī)的零部件進(jìn)行信息化處理。 互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)化41 現(xiàn)代意義上的快速成型技術(shù)始于70年代末期出現(xiàn)的立體光刻技術(shù)（SLA）,它是洶涌而來(lái)的數(shù)字化浪潮在加工領(lǐng)域中不可避免的延拓，連續(xù)的曲面被離散成用STL文件表達(dá)的三角面片，零件在加工方向上被離散成若干層。這種離散化使得任意復(fù)雜的零件原型都可以加工出來(lái)，加工過(guò)程也大大簡(jiǎn)化了。快速原型42創(chuàng)意測(cè)量計(jì) 算 機(jī)輔助設(shè)計(jì)計(jì) 算 機(jī)工藝設(shè)

12、計(jì)計(jì) 算 機(jī)輔助制造數(shù)控加工構(gòu)思草圖快速原型現(xiàn)代產(chǎn)品開(kāi)發(fā)模式圖形文檔數(shù)控代碼工藝文檔產(chǎn) 品快速原型43 快速原型的英文縮寫(xiě)為RP，在RP出現(xiàn)的初期，其用途主要是加工產(chǎn)品原型，隨著成型工藝、材料的進(jìn)步以及快速制模技術(shù)的發(fā)展，RP已發(fā)展成能直接或間接制造功能零件和模具的快速成型制造,奠定了在制造業(yè)中的位置,并且形成了一個(gè)不斷擴(kuò)大的RP/RT市場(chǎng)。據(jù)Wholers Associates 的統(tǒng)計(jì)，全球RP設(shè)備已有近7000臺(tái)，分布在58個(gè)國(guó)家?？焖僭?4 RP技術(shù)發(fā)展到今天已有20余年的歷史，新的快速成型工藝不斷產(chǎn)生、功能不斷完善、精度不斷提高、成型速度不斷提高。快速原型例如：隨著固態(tài)激光技術(shù)的突破

13、，高達(dá)1000mw的紫外激光器應(yīng)用在SLA設(shè)備中，使其成型速度得到大大提高，激光器的使用壽命由最初的2500小時(shí)延長(zhǎng)到上萬(wàn)小時(shí)。45 RP技術(shù)發(fā)展到今天已有20余年的歷史，新的快速成型工藝不斷產(chǎn)生、功能不斷完善、精度不斷提高、成型速度不斷提高?？焖僭屠纾盒滦透咝阅芄饷魳?shù)脂的出現(xiàn)，解決了SLA的收縮變形和強(qiáng)度等問(wèn)題。EOS公司的EOSINT_M激光金屬粉末燒結(jié)快速成型設(shè)備可直接成型金屬零件或注塑模具。46 RP技術(shù)發(fā)展到今天已有20余年的歷史，新的快速成型工藝不斷產(chǎn)生、功能不斷完善、精度不斷提高、成型速度不斷提高。快速原型例如：在軟件方面，STL文件的處理軟件不斷專(zhuān)業(yè)化，使得各種文件的轉(zhuǎn)換和

14、STL文件的修復(fù)、處理、操作等功能日臻完善，形成了基于STL的CAD平臺(tái)。47 從RP/RT技術(shù)的現(xiàn)狀來(lái)看，未來(lái)幾年的主要發(fā)展趨勢(shì)如下：快速原型提高RP系統(tǒng)的速度、控制精度和可靠性開(kāi)發(fā)專(zhuān)門(mén)用于檢驗(yàn)設(shè)計(jì)、模擬制品可視化，而對(duì)尺寸精度、形狀精度和表面粗糙度要求不高的概念機(jī)。研究開(kāi)發(fā)成本低、易成形、變形小、強(qiáng)度高、耐久及無(wú)污染的成形材料。研究開(kāi)發(fā)新的成形方法研究新的高精度快速模具工藝48 經(jīng)自動(dòng)化工廠“通信網(wǎng)絡(luò)”連接的各個(gè)子系統(tǒng)，可構(gòu)成一個(gè)有機(jī)聯(lián)系的整體，即自動(dòng)化工廠。計(jì)算機(jī)集成制造反映了制造系統(tǒng)的這一新發(fā)展。計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)則是技術(shù)上的具體實(shí)現(xiàn)，他能為現(xiàn)代制造企業(yè)追求在激烈變化中、動(dòng)態(tài)市場(chǎng)條件下

15、，具有快速靈活響應(yīng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)提供所要求的戰(zhàn)略性系統(tǒng)技術(shù)。計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS） 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的發(fā)展可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)機(jī)械制造廠的全盤(pán)自動(dòng)化，成為自動(dòng)化工或無(wú)人化工廠，是自動(dòng)化制造技術(shù)的發(fā)展方向。49 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)主要由設(shè)計(jì)與工藝模塊、制造模塊、管理信息模塊和存儲(chǔ)運(yùn)輸模塊構(gòu)成 。計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）50 存儲(chǔ)運(yùn)輸模塊的主要功能有倉(cāng)庫(kù)管理、自動(dòng)搬運(yùn)等。 各模塊的主要功能：計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）設(shè)計(jì)與工藝模塊制造模塊管理信息模塊存儲(chǔ)運(yùn)輸模塊CAD、CAE、CAPP、CAM等DNC、CNC、車(chē)間生產(chǎn)計(jì)劃、作業(yè)調(diào)度、刀具管理、質(zhì)量檢測(cè)與控制、裝配、自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)、FMC/FM

16、S等市場(chǎng)預(yù)測(cè)、物料需求計(jì)劃、生產(chǎn)計(jì)算、成本核算及銷(xiāo)售等51CIMS集成的三個(gè)階段： 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）信息集成針對(duì)設(shè)計(jì)、管理和加工制造中大量存在的自動(dòng)化孤島，實(shí)現(xiàn)信息正確、高效的共享和交換，是改善企業(yè)技術(shù)和管理水平必須首先解決的問(wèn)題。信息集成的主要內(nèi)容包括企業(yè)建模、系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法、軟件工具和規(guī)范異構(gòu)環(huán)境下的信息集成52計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）過(guò)程集成對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)中的各串行過(guò)程盡可能多地轉(zhuǎn)變?yōu)椴⑿羞^(guò)程，在設(shè)計(jì)時(shí)就考慮到后續(xù)工作中的可制造性、可裝配性，設(shè)計(jì)時(shí)考慮質(zhì)量，把設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)中的信息大循環(huán)變成多個(gè)小循環(huán)，可以減少反復(fù)，縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間。CIMS集成的三個(gè)階段： 53計(jì)算機(jī)集成制造系

17、統(tǒng)（CIMS）企業(yè)集成21世紀(jì)的制造業(yè)必須面隊(duì)全球制造的新形勢(shì)，充分利用全球的制造資源，以便更快、更好、更省地響應(yīng)市場(chǎng)需求。這就是敏捷制造的思想。敏捷制造的組織形式是企業(yè)之間針對(duì)某一特定產(chǎn)品，建立企業(yè)動(dòng)態(tài)聯(lián)盟（即所謂虛擬企業(yè)）。敏捷的企業(yè)聯(lián)盟應(yīng)該是“兩頭大、中間小”，即強(qiáng)大的新產(chǎn)品設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)能力和強(qiáng)大的市場(chǎng)開(kāi)拓與競(jìng)爭(zhēng)的能力。“中間小”即加工制造設(shè)備的能力可以小。多數(shù)零部件可以靠協(xié)作解決，企業(yè)可以在全球采購(gòu)價(jià)格最便宜、質(zhì)量最好的零部件，因此企業(yè)間的集成是企業(yè)優(yōu)化的新臺(tái)階。CIMS集成的三個(gè)階段： 54555657 閱讀零件圖紙：充分了解圖紙的技術(shù)要求，如尺寸精度、形位公差、表面粗糙度、工件的材料、硬度、加工性能以及工件數(shù)量等； 工藝分析：根據(jù)零件圖紙的要求進(jìn)行工藝分析，其