學(xué)習(xí)內(nèi)容與知識(shí)點(diǎn)市公開課獲獎(jiǎng)?wù)n件

1、數(shù)控加工工藝第1頁(yè)第1頁(yè) 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)要求提議學(xué)時(shí)數(shù)控加工過程 數(shù)控加工概念 理解 2 數(shù)控加工過程 數(shù)控加工工藝概念與工藝過程 數(shù)控加工工藝概念 掌握 數(shù)控加工工藝過程概念 數(shù)控加工工藝主要內(nèi)容 數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)主要內(nèi)容 重點(diǎn)掌握 數(shù)控加工工藝特點(diǎn) 數(shù)控加工工藝與普通加工工藝區(qū)別及特點(diǎn) 理解 2數(shù)控加工與工藝技術(shù)新發(fā)展 高速切削 理解 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 第2頁(yè)第2頁(yè)第3頁(yè)第3頁(yè)數(shù)控加工過程 制定工藝閱讀零件工藝分析數(shù)控編程程序傳輸即使數(shù)控加工與老式機(jī)械加工相比，在加工辦法和內(nèi)

2、容上有許多相同之處，但由于采用了數(shù)字化控制形式和數(shù)控機(jī)床，許多老式加工過程中人工操作被計(jì)算機(jī)和數(shù)控系統(tǒng)自動(dòng)控制所取代。 加工過程環(huán)節(jié)詳細(xì)解釋 第4頁(yè)第4頁(yè) 通過把數(shù)字化了刀具移動(dòng)軌跡信息（通常指CNC加工程序），傳入數(shù)控機(jī)床數(shù)控裝置，通過譯碼、運(yùn)算，指揮執(zhí)行機(jī)構(gòu)（伺服電機(jī)帶動(dòng)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)要求零件。數(shù)控加工原理 第5頁(yè)第5頁(yè)第6頁(yè)第6頁(yè)數(shù)控加工工藝概念 數(shù)控加工工藝是采用數(shù)控機(jī)床加工零件時(shí)所利用各種辦法和技術(shù)手段總和，應(yīng)用于整個(gè)數(shù)控加工工藝過程。 數(shù)控加工工藝是伴伴隨數(shù)控機(jī)床產(chǎn)生、發(fā)展而逐步完善起來(lái)一個(gè)應(yīng)用技術(shù)，它是人們大量數(shù)控加工實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。

3、第7頁(yè)第7頁(yè)數(shù)控加工工藝過程 數(shù)控加工工藝過程是利用切削刀具在數(shù)控機(jī)床上直接改變加工對(duì)象形狀、尺寸、表面位置、表面狀態(tài)等，使其成為成品或半成品過程。 第8頁(yè)第8頁(yè)數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)主要內(nèi)容 選擇并擬定進(jìn)行數(shù)控加工內(nèi)容 數(shù)控加工工藝分析 零件圖形數(shù)學(xué)處理及編程尺寸設(shè)定值確實(shí)定 制定數(shù)控加工工藝方案擬定工步和進(jìn)給路線選擇數(shù)控機(jī)床類型 選擇和設(shè)計(jì)刀具、夾具與量具擬定切削參數(shù)編寫、校驗(yàn)和修改加工程序首件試加工與現(xiàn)場(chǎng)問題處理 數(shù)控加工工藝技術(shù)文獻(xiàn)定型與歸檔 第9頁(yè)第9頁(yè)數(shù)控加工工藝與普通加工工藝區(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)控加工含有加工自動(dòng)化程度高、精度高、質(zhì)量穩(wěn)定、生成

4、效率高、周期短、設(shè)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含有一定差別。 第10頁(yè)第10頁(yè)第11頁(yè)第11頁(yè)第12頁(yè)第12頁(yè)第13頁(yè)第13頁(yè)第14頁(yè)第14頁(yè)第15頁(yè)第15頁(yè)第16頁(yè)第16頁(yè)第17頁(yè)第17頁(yè)第18頁(yè)第18頁(yè)數(shù)控加工與工藝技術(shù)新發(fā)展 伴隨計(jì)算機(jī)技術(shù)突飛猛進(jìn)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。 第19頁(yè)第19頁(yè) 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)一項(xiàng)高新技術(shù)，其研究應(yīng)用一個(gè)主要目標(biāo)是縮短加工時(shí)切削與非切削

5、時(shí)間，對(duì)于復(fù)雜形狀和難加工材料及高硬度材料降低加工工序，最大程度地實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品高精度和高質(zhì)量。因?yàn)椴煌庸すに嚭凸ぜ牧嫌胁煌邢魉俣确秶?，因而極難就高速加工給出一個(gè)確切定義。當(dāng)前，普通了解為切削速度達(dá)到普通加工切削速度510倍即可認(rèn)為是高速加工。第20頁(yè)第20頁(yè)第21頁(yè)第21頁(yè) 高速加工與老式數(shù)控加工辦法相比沒有什么本質(zhì)區(qū)別，兩者牽涉到同樣工藝參數(shù)，但其加工效果相對(duì)于老式數(shù)控加工有著無(wú)可比擬優(yōu)越性： 高速切削 簡(jiǎn)化了老式加工工藝；經(jīng)濟(jì)效益明顯提升。有助于提升生產(chǎn)率；有助于改進(jìn)工件加工精度和表面質(zhì)量；有助于延長(zhǎng)刀具使用壽命和應(yīng)用直徑較小刀具；有助于加工薄壁零件和脆性材料；第22頁(yè)第22頁(yè) 受高生產(chǎn)

6、率驅(qū)使，高速化已是當(dāng)代機(jī)床技術(shù)發(fā)展主要方向之一。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 第23頁(yè)第23頁(yè)當(dāng)前，高速加工涉及到新技術(shù)主要有： 高速切削 高速加工是通過大幅度提升主軸轉(zhuǎn)速和加工進(jìn)給速度來(lái)實(shí)現(xiàn)，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)主軸軸承、潤(rùn)滑和散熱等新技術(shù)；高速主軸第24頁(yè)第24頁(yè)第25頁(yè)第25頁(yè) 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)改變高速進(jìn)給。高速進(jìn)給需求已引起機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上重大改變：采用直線伺服電機(jī)來(lái)代替老式電機(jī)絲杠驅(qū)動(dòng)；第26頁(yè)第26頁(yè) 高速切削 適于高速加工數(shù)控系統(tǒng)高速加工數(shù)控系統(tǒng)需要具備更短伺服

7、周期和更高分辨率，同時(shí)含有待加工軌跡監(jiān)控功效和曲線插補(bǔ)功效，以確保在高速切削時(shí)，尤其是在4-5軸坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)加工復(fù)雜曲面輪廓時(shí)仍含有良好加工性能。第27頁(yè)第27頁(yè) 高速切削 刀具技術(shù)刀具性能和質(zhì)量對(duì)高速切削加工含有重大影響，新型刀具材料采用，使切削加工速度大大提升，從而提升了生產(chǎn)率，延長(zhǎng)了刀具壽命。第28頁(yè)第28頁(yè) 高速切削 刀夾裝置及快速刀具互換技術(shù)在高速加工中，切削時(shí)間和每個(gè)托盤化零件加工時(shí)間已明顯縮短。高速、高精度定位托盤互換裝置已成為此后發(fā)展方向。第29頁(yè)第29頁(yè) 高速加工作為一個(gè)新技術(shù)，其長(zhǎng)處是顯而易見，它給老式數(shù)控加工帶來(lái)了一個(gè)革命性改變，但是，當(dāng)前既便是在加工機(jī)床水平先進(jìn)瑞士、德國(guó)、

8、日本、美國(guó)，對(duì)這一嶄新技術(shù)研究也還處于不斷摸索研究中。有許多問題有待于處理：如高速機(jī)床動(dòng)態(tài)、熱態(tài)特性；刀具材料、幾何角度和耐用度問題；機(jī)床與刀具間接口技術(shù)（刀具公平衡、扭矩傳播）；冷卻潤(rùn)滑液選擇；CAD/CAM程序后處理問題；高速加工時(shí)刀具軌跡優(yōu)化問題等等。國(guó)內(nèi)在這首先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)間差距，尚有許多路要走。 高速切削 第30頁(yè)第30頁(yè) 高精加工是高速加工技術(shù)與數(shù)控機(jī)床廣泛應(yīng)用結(jié)果。以前汽車零件加工精度要求在0.01mm數(shù)量級(jí)，現(xiàn)在伴隨計(jì)算機(jī)硬盤、高精度液壓軸承等精密零件增多，精整加工所需精度已提升到0.1m ，加工精度進(jìn)入了亞微米世界。 高精加工第31頁(yè)第3

9、1頁(yè)高精加工提升機(jī)械設(shè)備制造精度和裝配精度減小數(shù)控系統(tǒng)控制誤差提升數(shù)控系統(tǒng)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)化提升位置檢測(cè)精度位置伺服系統(tǒng)采用前饋控制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?shù)?2頁(yè)第32頁(yè) 機(jī)床復(fù)合化加工是通過增長(zhǎng)機(jī)床功效，減少工件加工過程中多次裝夾、重新定位、對(duì)刀等輔助工藝時(shí)間，來(lái)提升機(jī)床利用率。復(fù)合化加工第33頁(yè)第33頁(yè)復(fù)合化加工兩重含義：復(fù)合化加工一臺(tái)裝夾可完畢多工種、多工序公司向復(fù)合型發(fā)展，為用戶提供成套服務(wù)工序和工藝集中工藝成套即即第34頁(yè)第34頁(yè) 數(shù)控技術(shù)智能化程度不斷提升，表達(dá)在下列幾種方面：控制

10、智能化加工過程自適應(yīng)控制技術(shù)加工參數(shù)智能優(yōu)化與選擇故障自診斷功效智能化交流伺服驅(qū)動(dòng)裝置第35頁(yè)第35頁(yè) 智能CAD把工程數(shù)據(jù)庫(kù)及其管理系統(tǒng)、知識(shí)庫(kù)及其專家系統(tǒng)、擬人化用戶接口管理系統(tǒng)集于一體。 控制智能化第36頁(yè)第36頁(yè) 智能制造技術(shù) 包括專家系統(tǒng)、模糊推理和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)三大部分?？刂浦悄芑?7頁(yè)第37頁(yè)控制智能化專家系統(tǒng)先是采集領(lǐng)域?qū)＜抑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，通過推理作出決議。模糊推理模糊推理又稱模糊邏輯，它是依托模糊集和模糊邏輯模型進(jìn)行多個(gè)原因綜合考慮，采用關(guān)系矩陣算法模型、從屬度函數(shù)、加權(quán)、約束等辦法，處理模糊、不完全乃至互相矛盾信息。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是人

11、腦部分功效一些抽象、簡(jiǎn)化與模擬，由數(shù)量巨大以神經(jīng)元為主處理單元互連構(gòu)成，通過神經(jīng)元互相作用來(lái)實(shí)現(xiàn)信息處理。第38頁(yè)第38頁(yè) 網(wǎng)絡(luò)功效正逐步成為當(dāng)代數(shù)控機(jī)床、數(shù)控系統(tǒng)特性之一。諸如當(dāng)代數(shù)控機(jī)床遠(yuǎn)程故障診斷、遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)控、遠(yuǎn)程加工信息共享、遠(yuǎn)程操作（危險(xiǎn)環(huán)境加工）、遠(yuǎn)程培訓(xùn)等都是以網(wǎng)絡(luò)功效為基礎(chǔ)。互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)化第39頁(yè)第39頁(yè)美國(guó)波音公司利用數(shù)字文獻(xiàn)作為制造載體，初次利用網(wǎng)絡(luò)功效實(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)零部件進(jìn)行信息化處理。 互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)化第40頁(yè)第40頁(yè) 當(dāng)代意義上快速成型技術(shù)始于70年代末期出現(xiàn)立體光刻技術(shù)（SLA）,它是洶涌而來(lái)數(shù)字化浪潮在加

12、工領(lǐng)域中不可避免延拓，連續(xù)曲面被離散成用STL文獻(xiàn)表示三角面片，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)雜零件原型都能夠加工出來(lái)，加工過程也大大簡(jiǎn)化了?？焖僭偷?1頁(yè)第41頁(yè)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)計(jì)計(jì) 算 機(jī)輔助制造數(shù)控加工構(gòu)思草圖快速原型當(dāng)代產(chǎn)品開發(fā)模式圖形文檔數(shù)控代碼工藝文檔產(chǎn) 品快速原型第42頁(yè)第42頁(yè) 快速原型英文縮寫為RP，在RP出現(xiàn)早期，其用途主要是加工產(chǎn)品原型，伴隨成型工藝、材料進(jìn)步以及快速制模技術(shù)發(fā)展，RP已發(fā)展成能直接或間接制造功效零件和模具快速成型制造,奠定了在制造業(yè)中位置,并且形成了一個(gè)不斷擴(kuò)大RP/RT市場(chǎng)。據(jù)Wholers Assoc

13、iates 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偷?3頁(yè)第43頁(yè) RP技術(shù)發(fā)展到今天已有20余年歷史，新快速成型工藝不斷產(chǎn)生、功效不斷完善、精度不斷提升、成型速度不斷提升?？焖僭捅热纾喊殡S固態(tài)激光技術(shù)突破，高達(dá)1000mw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升，激光器使用壽命由最初2500小時(shí)延長(zhǎng)到上萬(wàn)小時(shí)。第44頁(yè)第44頁(yè) RP技術(shù)發(fā)展到今天已有20余年歷史，新快速成型工藝不斷產(chǎn)生、功效不斷完善、精度不斷提升、成型速度不斷提升?？焖僭捅热纾盒滦透咝阅芄饷魳渲霈F(xiàn)，處理了SLA收縮變形和強(qiáng)度等問題。EOS公司EOSINT_M激光金屬粉末燒結(jié)快速成型

14、設(shè)備可直接成型金屬零件或注塑模具。第45頁(yè)第45頁(yè) RP技術(shù)發(fā)展到今天已有20余年歷史，新快速成型工藝不斷產(chǎn)生、功效不斷完善、精度不斷提升、成型速度不斷提升?？焖僭捅热纾涸谲浖矫妫琒TL文獻(xiàn)處理軟件不斷專業(yè)化，使得各種文獻(xiàn)轉(zhuǎn)換和STL文獻(xiàn)修復(fù)、處理、操作等功效日臻完善，形成了基于STLCAD平臺(tái)。第46頁(yè)第46頁(yè) 從RP/RT技術(shù)現(xiàn)實(shí)狀況來(lái)看，未來(lái)幾年主要發(fā)展趨勢(shì)下列：快速原型提升RP系統(tǒng)速度、控制精度和可靠性開發(fā)專門用于檢查設(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概念機(jī)。研究開發(fā)成本低、易成形、變形小、強(qiáng)度高、耐久及無(wú)污染成形材料。研究開發(fā)新成形辦法研究新高精度快

15、速模具工藝第47頁(yè)第47頁(yè) 經(jīng)自動(dòng)化工廠“通信網(wǎng)絡(luò)”連接各個(gè)子系統(tǒng)，可構(gòu)成一個(gè)有機(jī)聯(lián)系整體，即自動(dòng)化工廠。計(jì)算機(jī)集成制造反應(yīng)了制造系統(tǒng)這一新發(fā)展。計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)則是技術(shù)上詳細(xì)實(shí)現(xiàn)，他能為當(dāng)代制造公司追求在激烈改變中、動(dòng)態(tài)市場(chǎng)條件下，含有快速靈活響應(yīng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)提供所要求戰(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)發(fā)展能夠?qū)崿F(xiàn)整個(gè)機(jī)械制造廠全盤自動(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)發(fā)展方向。第48頁(yè)第48頁(yè) 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)送模塊構(gòu)成 。計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）第49頁(yè)第49頁(yè) 存儲(chǔ)運(yùn)送模塊主要功效有倉(cāng)

16、庫(kù)管理、自動(dòng)搬運(yùn)等。 各模塊主要功效：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)送模塊CAD、CAE、CAPP、CAM等DNC、CNC、車間生產(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/FMS等市場(chǎng)預(yù)測(cè)、物料需求計(jì)劃、生產(chǎn)計(jì)算、成本核實(shí)及銷售等第50頁(yè)第50頁(yè)CIMS集成三個(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自動(dòng)化孤島，實(shí)現(xiàn)信息正確、高效共享和互換，是改進(jìn)公司技術(shù)和管理水平必須首先處理問題。信息集成主要內(nèi)容包括公司建模、系統(tǒng)設(shè)計(jì)辦法、軟件工具和規(guī)范異構(gòu)環(huán)境下信息集成第51頁(yè)第51頁(yè)計(jì)算機(jī)集成制造

17、系統(tǒng)（CIMS）過程集成對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)中各串行過程盡也許多地轉(zhuǎn)變?yōu)椴⑿羞^程，在設(shè)計(jì)時(shí)就考慮到后續(xù)工作中可制造性、可裝配性，設(shè)計(jì)時(shí)考慮質(zhì)量，把設(shè)計(jì)開發(fā)中信息大循環(huán)變成多個(gè)小循環(huán)，能夠降低重復(fù)，縮短開發(fā)時(shí)間。CIMS集成三個(gè)階段： 第52頁(yè)第52頁(yè)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）公司集成21世紀(jì)制造業(yè)必須面隊(duì)全球制造新形勢(shì)，充足利用全球制造資源，以便更快、更好、更省地響應(yīng)市場(chǎng)需求。這就是敏捷制造思想。敏捷制造組織形式是公司之間針對(duì)某一特定產(chǎn)品，建立公司動(dòng)態(tài)聯(lián)盟（即所謂虛擬公司）。敏捷公司聯(lián)盟應(yīng)當(dāng)是“兩頭大、中間小”，即強(qiáng)大新產(chǎn)品設(shè)計(jì)與開發(fā)能力和強(qiáng)大市場(chǎng)開拓與競(jìng)爭(zhēng)能力?！爸虚g小”即加工制造設(shè)備能力可以小。多數(shù)零部件可以靠協(xié)作解決，公司可以在全球采購(gòu)價(jià)格最便宜、質(zhì)量最好零部件，因此公司間集成是公司優(yōu)化新臺(tái)階。CIMS集成三個(gè)階段： 第53頁(yè)第53頁(yè)第54頁(yè)第54頁(yè)第55頁(yè)第55頁(yè)第56頁(yè)第56頁(yè) 閱讀零件圖紙：充足理解圖紙技術(shù)要求，如尺寸精度、形位公差、表面粗糙度、工件材料、硬度、加工性能以及工件數(shù)量等； 工藝分析：依