智能制造概論習(xí)題答案機(jī)工版CH4-智能加工-答案1

第4章智能加工技術(shù)PAGE4-PAGE4【思考與練習(xí)題】4.1請(qǐng)闡述數(shù)控機(jī)床的組成部分。如果將數(shù)控機(jī)床作為智能制造系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，它的哪一部分將通過哪種方式上位管理系統(tǒng)相連？答： 數(shù)控機(jī)床的組成部分如圖1所示，具體解釋略。圖1數(shù)控機(jī)床的組成 它可以通過PLC或計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置與上位管理系統(tǒng)相連。4.2數(shù)控系統(tǒng)的主要功能是什么？在智能制造中，將會(huì)如何生產(chǎn)數(shù)控加工代碼？答：（1）主要功能包括如下：插補(bǔ)功能、進(jìn)給功能、主軸功能、刀具補(bǔ)償功能、操作功能、輔助功能（2）智能制造中數(shù)控加工代碼可以自動(dòng)生成：首先將被加工零件的幾何圖形及有關(guān)工藝過程用計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別的形式輸入計(jì)算機(jī)，利用計(jì)算機(jī)內(nèi)的數(shù)控編程系統(tǒng)對(duì)輸入信息進(jìn)行翻譯，形成機(jī)內(nèi)零件的幾何數(shù)據(jù)與拓?fù)鋽?shù)據(jù)；然后進(jìn)行工藝處理，確定加工方法、加工路線和工藝參數(shù)。通過數(shù)學(xué)處理計(jì)算刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡，并將其離散成為一系列的刀位數(shù)據(jù)；根據(jù)某一具體數(shù)控系統(tǒng)所要求的指令格式，將生成的刀位數(shù)據(jù)通過后置處理生成最終加工所需的NC指令集；對(duì)NC指令集進(jìn)行校驗(yàn)及修改；通過通訊接口將計(jì)算機(jī)內(nèi)的NC指令集送入機(jī)床的控制系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)編程的CAM軟件常用的有UG，PRO/E，MASTERCAM，Powermill，CAXA制造工程師等，可以實(shí)現(xiàn)多軸聯(lián)動(dòng)的自動(dòng)編程并進(jìn)行仿真模擬。4.3機(jī)床的智能加工技術(shù)中，虛擬化加工和防碰撞是怎么實(shí)現(xiàn)的？答：這里選用Vericut仿真軟件進(jìn)行虛擬化加工流程如下：1)前期準(zhǔn)備。明確機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的型號(hào)、機(jī)床結(jié)構(gòu)形式和尺寸、機(jī)床工作原理、主軸行程、坐標(biāo)系統(tǒng)及毛坯、刀具和夾具等。2)機(jī)床構(gòu)建。軟件中提供了常見的幾種機(jī)床模型，可供調(diào)用，但一般不能滿足需求。此時(shí)用戶需自己構(gòu)建機(jī)床。3)機(jī)床控制系統(tǒng)設(shè)置。用戶可以根據(jù)實(shí)際使用機(jī)床的控制系統(tǒng)從Vericut進(jìn)行選擇，如果控制系統(tǒng)不存在，也可以根據(jù)IEC61131-3的規(guī)則定制相關(guān)的控制系統(tǒng)。4)建立機(jī)床刀具庫(kù)。5)設(shè)置機(jī)床系統(tǒng)參數(shù)。防撞工作流程如圖2所示。圖2智能防撞技術(shù)4.4請(qǐng)列表說(shuō)明常見的3D打印方法。答：4.5請(qǐng)舉例說(shuō)明在智能制造中為何需要3D打??？答：智能制造的一個(gè)特點(diǎn)是小訂單生產(chǎn)。在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段，采用3D打印技術(shù)后，產(chǎn)品的研發(fā)人員可以借助3D打印技術(shù)制作出相應(yīng)的產(chǎn)品模型，在縮短產(chǎn)品研發(fā)周期的同時(shí)，產(chǎn)品研發(fā)成本也降低了許多。而在產(chǎn)品的制造過程中，借助3D打印前沿技術(shù)，傳統(tǒng)制造流程中不必要的環(huán)節(jié)被有效剔除，材料的利用率也得到了進(jìn)一步提高。4.6闡述復(fù)合加工方式常見三種類型的工作原理。答：激光加工：利用激光束與物質(zhì)相互作用的特性對(duì)材料進(jìn)行切割、焊接、表面處理、打孔、增材加工及微加工等的一門加工技術(shù)。電子束加工：利用能量密度較低的電子束轟擊高分子材料，使其分子鏈切斷或重新聚合，從而使高分子材料的化學(xué)性質(zhì)和分子量產(chǎn)生變化，進(jìn)行加工。超聲波加工：利用工具端面作超聲頻振動(dòng)，通過磨料懸浮液加工硬脆材料的一種加工方法。4.7工業(yè)機(jī)器人的分類方式有幾種？具體怎么分類？答：工業(yè)機(jī)器人的種類很多，其功能、特征、驅(qū)動(dòng)方式、應(yīng)用場(chǎng)合等不盡相同。關(guān)于機(jī)器人的分類，國(guó)際上沒有制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。從不同的角度，會(huì)有不同的分類方法。（1）按機(jī)器人的結(jié)構(gòu)特征劃分機(jī)器人的結(jié)構(gòu)形式多種多樣，典型機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)特征用其坐標(biāo)特性來(lái)描述。按結(jié)構(gòu)特征來(lái)分，工業(yè)機(jī)器人通常可以分為直角坐標(biāo)機(jī)器人、柱面坐標(biāo)機(jī)器人、球面坐標(biāo)機(jī)器人、多關(guān)節(jié)機(jī)器人、并聯(lián)機(jī)器人、雙臂機(jī)器人、AGV移動(dòng)機(jī)器人等。（2）按控制方式劃分按照機(jī)器人的控制方式可把機(jī)器人分為非伺服控制機(jī)器人和伺服控制機(jī)器人兩種。（3）按驅(qū)動(dòng)方式劃分根據(jù)能量轉(zhuǎn)換方式的不同，工業(yè)機(jī)器人驅(qū)動(dòng)類型可以劃分為液壓驅(qū)動(dòng)、氣壓驅(qū)動(dòng)、電力驅(qū)動(dòng)和新型驅(qū)動(dòng)四種類型。4.8請(qǐng)從網(wǎng)上下載一份國(guó)產(chǎn)機(jī)器人的資料，并舉例說(shuō)明其核心指標(biāo)。答：（略）4.9圖4-45所示為二臺(tái)機(jī)器人為6臺(tái)機(jī)床上下料服務(wù)，請(qǐng)說(shuō)明機(jī)器人的關(guān)節(jié)移動(dòng)方式以及如何協(xié)調(diào)控制機(jī)床和機(jī)器人之間的動(dòng)作。圖4-45題4.9圖答： 關(guān)節(jié)移動(dòng)方式有：移動(dòng)、擺動(dòng)、回轉(zhuǎn)、抓手動(dòng)作、行走機(jī)構(gòu)移動(dòng)等。 機(jī)床CNC與機(jī)器人之間的協(xié)調(diào)舉例如下（流程可以參考）：（1）按下啟動(dòng)按鈕，機(jī)器人伺服使能，機(jī)器人啟動(dòng)，發(fā)出機(jī)器人上料開始信號(hào)。（2）機(jī)器人接到上料開始信號(hào)，機(jī)器人搬運(yùn)工件到達(dá)1-6個(gè)中其中一個(gè)CNC正前方50cm處，發(fā)出機(jī)器人上料完成信號(hào)。（3）CNC接到上料完成信號(hào)，CNC門打開，CNC門開到位，發(fā)出機(jī)器人送料開始信號(hào)。（4）機(jī)器人接到送料開始信號(hào)，機(jī)器人將工件送入CNC，返回CNC正前方50cm處，發(fā)出機(jī)器人送料完成信號(hào)。（5）CNC接到送料完成信號(hào)，CNC門關(guān)閉，CNC門關(guān)到位，CNC加工開始，CNC加工完成，CNC門打開，CNC門開到位，發(fā)出機(jī)器人取料開始信號(hào)。（6）機(jī)器人接到取料開始信號(hào)，機(jī)器人將CNC內(nèi)的工件取出，發(fā)出機(jī)器人取料完成信號(hào)。（7）CNC接到機(jī)器人取料完成信號(hào)，CNC門關(guān)閉，CNC門關(guān)閉到位，發(fā)出機(jī)器人入倉(cāng)裝配開始信號(hào)。（8）機(jī)器人接到入倉(cāng)裝配開始信號(hào)，機(jī)器人把工件放入倉(cāng)庫(kù)的凹槽中，機(jī)器人移動(dòng)到裝配臺(tái)夾取配件，待裝配完成，發(fā)出機(jī)器人裝配完成信號(hào)。（9）機(jī)器人接到裝配完成信號(hào)，機(jī)