機(jī)械工程導(dǎo)論第六講

第講六先進(jìn)制造技術(shù)第講六先進(jìn)制造技術(shù)先進(jìn)制造技術(shù)(Advanced

Manufactuing

Technology),簡稱AMT，是多學(xué)科的滲透、交叉和融合，集機(jī)械、電子、控制、計(jì)算機(jī)、材料和管理技術(shù)為一體的新興領(lǐng)域。它是在傳統(tǒng)制造技術(shù)的基礎(chǔ)上，以計(jì)算機(jī)為主要工具，不斷融合機(jī)械、電子、信息、材料、生物和管理學(xué)科的最新成果，涵蓋產(chǎn)品整個(gè)壽命周期的各個(gè)環(huán)節(jié)的先進(jìn)工程技術(shù)的總稱。先進(jìn)制造技術(shù)作為一項(xiàng)高新技術(shù)，是在傳統(tǒng)制造技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過融入其他學(xué)科的最新成果而發(fā)展起來的，目的是實(shí)現(xiàn)整個(gè)制造過程的優(yōu)質(zhì)、高效、環(huán)保、清潔、低能耗、敏捷和靈活。當(dāng)前，先進(jìn)制造技術(shù)已經(jīng)成為國際科技競(jìng)爭(zhēng)的重點(diǎn)，其發(fā)展水平能夠在一定程度上代表一個(gè)國家的科技和經(jīng)濟(jì)水平。第講六先進(jìn)制造技術(shù)先進(jìn)制造技術(shù)的特征包括：先進(jìn)性：先進(jìn)制造技術(shù)是在不斷融合其他學(xué)科最新成果的基礎(chǔ)

上發(fā)展起來的，這些成果均是代表時(shí)代發(fā)展水平的標(biāo)志。廣泛性：先進(jìn)制造技術(shù)不再是局限于制造這一領(lǐng)域而是覆蓋了

制造的全過程。實(shí)用性：先進(jìn)制造技術(shù)不是以追求技術(shù)的高新為目的，而是有

著明確的經(jīng)濟(jì)需求，他是面向工業(yè)生產(chǎn)，以市場(chǎng)為導(dǎo)向，能夠

為企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。集成性：先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展融合了其他學(xué)科，與其他學(xué)科之

間的界限逐漸淡化和消失，成了新興交叉學(xué)科。第講六先進(jìn)制造技術(shù)先進(jìn)制造工藝技術(shù)主要包括：高速切削技術(shù)超精密加工技術(shù)激光加工技術(shù)快速原型制造技術(shù)第講六一、高速切削技術(shù)高速切削的定義：高速切削（HighSpeedMachining）是指在比常規(guī)切削速度高出很多的速度下進(jìn)行的切削加工。目前各國對(duì)高速切削的速度范圍沒有統(tǒng)一的定義，有時(shí)候也稱為超高速切削。通常把比常規(guī)切削速度高5-10倍的切削稱為高速切削。高速切削技術(shù)是一個(gè)非常龐大而復(fù)雜的系統(tǒng)工程，它涵蓋了機(jī)床材料的研究及選用技術(shù)，機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造技術(shù)，高性能cnc控制系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)，高速、高效冷卻、高精度和大功率主軸系統(tǒng)，高精度快速進(jìn)給系統(tǒng)，高性能刀具夾持系統(tǒng)，高性能刀具材料、刀具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造技術(shù)，高效高精度測(cè)試測(cè)量技術(shù)，高速切削機(jī)理，高速切削工藝，適合高速加工的編程軟件與編程策略等等諸多相關(guān)的硬件和軟件技術(shù)。只有在這些技術(shù)充分發(fā)展的基礎(chǔ)上，建立起來的高速切削技術(shù)才具有真正的意義。所以要發(fā)揮出高速切削的優(yōu)越性能，必須是cad/cam系統(tǒng)、cnc控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通訊、機(jī)床、刀具和工藝等技術(shù)的完美組合。高速切削的主要目標(biāo)：通過高生產(chǎn)率來降低生產(chǎn)成本，主要應(yīng)用于精加工工序，常常是用于加工淬硬模具鋼。通過縮短生產(chǎn)時(shí)間和交貨時(shí)間提高整體競(jìng)爭(zhēng)力。第講六一、高速切削技術(shù)高速切削系統(tǒng)的主要組成：高速切削cnc機(jī)床高性能的刀具夾持系統(tǒng)，刀具夾持系統(tǒng)要求其有很高的動(dòng)平衡性，且具有絕對(duì)的定心性。主軸、刀柄、刀具三者在旋轉(zhuǎn)時(shí)應(yīng)具有極高的同心度，這樣才能保證高速、高精度加工。高速切削刀具，高速切削刀具應(yīng)具有良好的機(jī)械性能和熱穩(wěn)定性，即具有良好的抗沖擊、耐磨損和抗熱疲勞的特性。高速切削cam系統(tǒng)軟件，高速加工cam編程系統(tǒng)應(yīng)具有很高的計(jì)算速度，較強(qiáng)的插補(bǔ)功能，全程自動(dòng)過切檢查及處理能力，自動(dòng)刀柄與夾具干涉檢查、繞避功能，進(jìn)給率優(yōu)化處理功能，待加工軌跡監(jiān)控功能，刀具軌跡編輯優(yōu)化功能，加工殘余分析功能等。高速切削之所以得到工業(yè)界越來越廣泛的應(yīng)用，是因?yàn)樗鄬?duì)傳統(tǒng)加工具有顯著的優(yōu)越性，具體說來有以下特點(diǎn)：加工時(shí)間短，效率高。高速切削的材料去除率通常是常規(guī)的3-5倍。刀具切削狀況好，切削力小，主軸軸承、刀具和工件受力小。由于切削速度高，吃刀量很小，剪切變形區(qū)窄，變形系數(shù)減小，切削力降低。同時(shí)，由于切削力小，讓刀也小，提高了加工質(zhì)量。刀具和工件受熱影響小。切削產(chǎn)生的熱量大部分被高速流出的切屑所帶走，故工件和刀具熱變形小，有效地提高了加工精度。工件表面質(zhì)量好。工件粗糙度好，其次切削線速度高，機(jī)床激振頻率遠(yuǎn)高于工藝系統(tǒng)的固有頻率，因而工藝系統(tǒng)振動(dòng)很小，十分容易獲得好的表面質(zhì)量。第講六一、高速切削技術(shù)高速切削刀具熱硬性好，且切削熱量大部分被高速流動(dòng)的切屑所帶走，可進(jìn)行高速干切削，不用冷卻液，減少了對(duì)環(huán)境的污染，能實(shí)現(xiàn)綠色加工。可完成高硬度材料的加工。如采用帶有特殊涂層的硬質(zhì)合金刀具，在高速、大進(jìn)給和小切削量的條件下，完成高硬度材料和淬硬鋼的加工，不僅效率高出電加工的3-6倍，而且能獲得十分高的表面質(zhì)量，基本上不用鉗工拋光。第講六一、高速切削技術(shù)第講六一、高速切削技術(shù)高速切削技術(shù)的應(yīng)用：高速切削技術(shù)發(fā)展歷經(jīng)理論探索階段，應(yīng)用探索階段，初步應(yīng)用階段和較成熟應(yīng)用階段。特別是20世紀(jì)70年代后，各工業(yè)發(fā)達(dá)國家相繼投入大量的人力、物力、財(cái)力研究開發(fā)高速切削技術(shù)及相關(guān)技術(shù)，發(fā)展日新月異，德國、美國、瑞典、瑞士、英國和日本等制造強(qiáng)國走在了世界前列。近幾年，隨著科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的強(qiáng)大推動(dòng)，高速切削機(jī)床、刀具技術(shù)和相關(guān)技術(shù)迅速進(jìn)步，使高速切削技術(shù)以其高效率、高質(zhì)量應(yīng)用于航天、航空、汽車、模具和機(jī)床等行業(yè)中，各種切削方式、各種材料幾乎無所不能，尤其是高速銑削和高速車削發(fā)展神速。該技術(shù)為“輕切削”方式，每一刀切削排屑量小，切削深度小，但切削線速度大，為傳統(tǒng)的3-5倍，進(jìn)給速度大，為傳統(tǒng)的5-10倍。第講六一、高速切削技術(shù)CNC數(shù)控機(jī)床-鋼硬材質(zhì)S45C的高速切削視頻演示：第講六二、超精密加工技術(shù)超精密加工技術(shù)的定義：20世紀(jì)60年代為了適應(yīng)核能、大規(guī)模集成電路、激光和航天等尖端技術(shù)的需要而發(fā)展起來的精度極高的一種加工技術(shù)。超精密加工有兩種含義：高精度加工及細(xì)微尺寸加工。到80年代初，最高加工尺寸精度已可達(dá)10納米(1納米=0.001微米)級(jí)，表面粗糙度達(dá)1納米，加工的最小尺寸達(dá)1微米。納米級(jí)的超精密加工也稱為納米工藝

。超精密加工是處于發(fā)展中的跨學(xué)科綜合技術(shù)。第講六二、超精密加工技術(shù)超精密加工技術(shù)的重要性:提高制造精度后可提高產(chǎn)品的性能和質(zhì)量，提高其穩(wěn)定性和可靠性；促進(jìn)產(chǎn)品的小型化；增強(qiáng)零件的互換性，提高裝配生產(chǎn)率,并促進(jìn)自動(dòng)化裝配。超精密加工技術(shù)在尖端產(chǎn)品和現(xiàn)代化武器的制造中占有非常重要地位。例如：對(duì)于導(dǎo)彈來說，具有決定意義的是導(dǎo)彈的命中精度，而命中精度是由慣性儀表的精度所決定的。制造慣性儀表，需要有超精密加工技術(shù)和相應(yīng)的設(shè)備。大規(guī)模集成電路的發(fā)展，促進(jìn)了微細(xì)工程的發(fā)展，并且密切依賴于微細(xì)工程的發(fā)展。因?yàn)榧呻娐返陌l(fā)展要求電路中各種元件微型化，使有限的微小面積上能容納更多的電子元件以形成功能復(fù)雜和完備的電路。因此，提高超精密加工水平以減小電路微細(xì)圖案的最小線條寬度就成了提高集成電路集成度的技術(shù)關(guān)鍵。第講六二、超精密加工技術(shù)超精密加工的特點(diǎn)：超精密加工時(shí)，對(duì)刀具的刃磨、砂輪修整和機(jī)床調(diào)整均有很高要求。超精密加工是一門綜合性高技術(shù)，凡是影響加工精度和表面質(zhì)量的因素都要考慮。超精密加工一般采用計(jì)算機(jī)控制、在線控制、自適應(yīng)控制、誤差檢測(cè)和補(bǔ)償?shù)茸詣?dòng)化技術(shù)來保證加工精度和表面質(zhì)量。超精密加工不僅有傳統(tǒng)的切削和磨削加工,只有綜合應(yīng)用各種加工方法，才能得到很高的加工精度和表面質(zhì)量。第講六二、超精密加工技術(shù)視頻演示：德國海德漢五軸機(jī)床-精密加工英國平面磨床第講六三、激光加工技術(shù)定義：激光加工利用高功率密度的激光束照射工件,使材料熔化氣化而進(jìn)行切割、焊接、表面處理、打孔及微加工等的一門加工技術(shù)。激光加工技術(shù)的特點(diǎn)：光點(diǎn)小，能量集中，熱影響區(qū)小；不接觸加工工件，對(duì)工件無污染；不受電磁干擾，與電子束加工相比應(yīng)用更方便；激光束易于聚焦、導(dǎo)向，便于自動(dòng)化控制；范圍廣泛：幾乎可對(duì)任何材料進(jìn)行雕刻切割；安全可靠：采用非接觸式加工，不會(huì)對(duì)材料造成機(jī)械擠壓或機(jī)械應(yīng)力；精確細(xì)致：加工精度可達(dá)到0.1mm；效果一致：保證同一批次的加工效果幾乎完全一致；高速快捷：可立即根據(jù)電腦輸出的圖樣進(jìn)行高速雕刻和切割，且激光切割的速度與線切割的速度相比要快很多；第講六成本低廉：不受加工數(shù)量的限制，對(duì)于小批量加工服務(wù)，激光加工更加便宜；切割縫細(xì)小：激光切割的割縫一般在0.1-0.2mm；切割面光滑：激光切割的切割面無毛刺；熱變形?。杭す饧庸さ募す飧羁p細(xì)、速