先进制造技术知.ppt

* 模块三 先进制造技术知识及应用 1 4 2 5 3 数控加工技术 快速成形技术 超精密与纳米加工技术 工业机器人 柔性制造技术 随着现代科学技术的进步，特别是微电子技术、计算机技术、信息技术等与制造技术的深度结合，制造工业的面貌发生了深刻的变化，形成了先进（现代）制造体系。先进制造技术的内涵及范围很广，本章扼要介绍先进制造工程技术中的数控加工技术、快速成形技术、超精密与纳米加工技术、工业机器人、柔性制造技术的概念和应用场合。 模块三 先进制造技术知识及应用 11.1 数控加工技术 11.1.1 数字控制与数控机床的概念 数字控制 (Numerical Control )是用数字化信号对机械设备的运动及其加工过程进行控制的一种方法，简称数控（NC）。 数控机床就是采用了数控技术的机床，或者说是装备了数控系统的机床。 进一步说，数控机床是一种以数字量作为指令信息形式，通过电子计算机或专用电子计算装置，对这种信息进行处理而实现自动控制的机床。 11.1.2 数控机床的基本组成及工作原理 工艺分析 数控加 工程序 数控加工 图样 数控装置 数控设备 图11-1 数控机床加工零件的工作过程 11.1 数控加工技术 数控机床的基本组成见图11-2所示。 加工程序 输入输出装置 数控系统 辅助控制装置 伺服驱动装置 检测反馈装置 机床本体 图11-2 数控机床的基本组成 数控机床的种类很多，从不同角度对其进行考查，就有不同的分类方法，通常有以下几种不同的分类方法： 11.1 数控加工技术 11.1.3 数控机床的分类 按工艺用途分类 切削加工类：数控镗铣床、数控车床、数控磨床、加工中心、数控齿轮加工机床、FMC等。 成型加工类：数控折弯机、数控冲裁机等。 特种加工类：数控线切割机、电火花加工机、激光加工机等。 其它类型：数控装配机、数控测量机、机器人等。 按运动轨迹分类 点位控制系统 ：如图11-3a所示 点位直线控制控制系统：如图11-3b所示 轮廓控制系统：如图11-3c所示 11.1 数控加工技术 11.1 数控加工技术 开环控制系统 闭环控制系统 按控制方式分类 半闭环控制系统 全闭环控制系统 开环数控系统 没有位置测量装置，信号流是单向的（数控装置→进给系统），故系统稳定性好。这类系统具有结构简单、工作稳定、调试方便、维修简单、价格低廉等优点，在精度和速度要求不高、驱动力矩不大的场合得到广泛应用。一般用于经济型数控机床。 电机 机械执行部件 A相、B相 C相、… f、n CNC 插补指令 脉冲频率f 脉冲个数n 换算 脉冲环形分配变换 功率放大 图11-4 开环控制系统原理图 11.1 数控加工技术 11.1 数控加工技术 全闭环数控系统 全闭环数控系统的位置采样点如图的虚线所示，直接对运动部件的实际位置进行检测。 位置控制调节器 速度控制 调节与驱动 检测与反馈单元 位置控制单元 速度控制单元 + + - - 电机 机械执行部件 CNC插补 指令 实际位置反馈 实际速度反馈 图11-5 闭环系统控制原理图 11.1 数控加工技术 半闭环数控系统 半闭环数控系统的位置采样点如图所示，是从驱动装置(常用伺服电机)或丝杠引出，采样旋转角度进行检测，不是直接检测运动部件的实际位置。 位置控制调节器 速度控制 调节与驱动 位置控制单元 速度控制单元 + + - - 电机 机械执行部件 CNC插补 指令 实际速度反馈 检测与反馈单元 实际位置反馈 实际速度反馈 图11-6 半闭环控制系统原理图 11.1 数控加工技术 11.1.4 数控机床的特点及应用范围 1.数控机床的加工特点 加工精度高 对加工对象的适应性高 生产效率高 有利于生产管理 自动化程度高，劳动强度低 良好的经济效益 有利于现代化管理 11.1 数控加工技术 11.1.4 数控机床的特点及应用范围 2.数控机床的应用范围 多品种小批量生产的零件 形状结构比较复杂的零件 生产效率高 精度要求比较高的零件 需要频繁改型的零件 价格昂贵，不允许报废的零件 需要生产周期短的零件 11.2 快速成形技术 11.2.1 快速成形技术的概念 快速成形技术（RP, Rapid Prototyping）是运用堆积成形法，由CAD模型直接驱动的快速制造任意复杂形状三维实体的技术总称。 RP技术的成形原理不同于常规制造的去除法（切削加工、电火花加工等）和变形法（铸造、锻造等），而是利用光、电、热等手段，通过固化、烧结、粘结、熔结、聚合作用或化学等方式，有选择地固化（或粘结）液体材料，实现材料的迁移和堆积，形成所需要的原型零件。 快速成形技