1、本章目录本章目录第一节概述第一节概述第二节超高速加工技术第二节超高速加工技术第三节超精密加工技术第三节超精密加工技术第四节微细加工技术第四节微细加工技术第五节快速成形技术第五节快速成形技术第六节数控技术第六节数控技术第七节柔性制造系统第七节柔性制造系统 第八节计算机集成制造系统第八节计算机集成制造系统第九节绿色制造第九节绿色制造第十节智能制造第十节智能制造第十一节特种加工第十一节特种加工第十二节再制造工程第十二节再制造工程第一节概述第一节概述一、现代加工技术一、现代加工技术1.现代加工技术的种类现代加工技术的种类在机械制造领域，现代加工技术的内容主要在机械制造领域，现代加工技术的内容主要涉及先
2、进的切削加工技术、成形加工技术、涉及先进的切削加工技术、成形加工技术、变形加工技术、联接加工技术、材料性能调变形加工技术、联接加工技术、材料性能调整技术、特种加工技术等。整技术、特种加工技术等。第一节概述第一节概述现代制造技术的种类现代制造技术的种类 第一节概述第一节概述2.现代加工技术的特点现代加工技术的特点加工精度高加工精度高加工效率高加工效率高可加工的材料范围广可加工的材料范围广加工设备先进加工设备先进切削加工的低能耗及干式切削切削加工的低能耗及干式切削第一节概述第一节概述3.现代加工技术发展趋势现代加工技术发展趋势优质、高效、低耗、柔性、洁净既是机械制优质、高效、低耗、柔性、洁净既是机
3、械制造业的追求目标，也是现代加工技术的发展造业的追求目标，也是现代加工技术的发展目标目标。进入进入21世纪，先进的超精密加工技术、特种世纪，先进的超精密加工技术、特种加工技术、超高速加工技术、微型机械加工加工技术、超高速加工技术、微型机械加工技术、新一代制造装备技术及虚拟制造技术技术、新一代制造装备技术及虚拟制造技术等，将成为现代加工技术的主要发展方向和等，将成为现代加工技术的主要发展方向和重要领域。重要领域。第一节概述第一节概述二、制造自动化技术二、制造自动化技术1.制造自动化制造自动化制造自动化的概念经历了一个动态的发展过制造自动化的概念经历了一个动态的发展过程。过去，人们对自动化的理解只
4、是以机械程。过去，人们对自动化的理解只是以机械的动作代替人力操作，自动地完成特定的工的动作代替人力操作，自动地完成特定的工作。后来，随着电子和信息技术的发展，特作。后来，随着电子和信息技术的发展，特别是随着计算机的出现和广泛应用，自动化别是随着计算机的出现和广泛应用，自动化的概念扩展为：用机器（包括计算机）不仅的概念扩展为：用机器（包括计算机）不仅代替人的体力劳动，而且还代替或辅助人的代替人的体力劳动，而且还代替或辅助人的脑力劳动，以自动地完成特定的工作。脑力劳动，以自动地完成特定的工作。第一节概述第一节概述2.制造自动化的内容制造自动化的内容形式方面形式方面功能方面功能方面范围方面范围方面第
5、一节概述第一节概述3.制造自动化技术的发展历程制造自动化技术的发展历程刚性自动化技术阶段刚性自动化技术阶段数控加工技术阶段数控加工技术阶段柔性制造技术阶段柔性制造技术阶段计算机集成制造技术阶段计算机集成制造技术阶段先进制造技术阶段先进制造技术阶段第一节概述第一节概述4.制造自动化技术的发展趋势制造自动化技术的发展趋势制造敏捷化制造敏捷化制造网络化制造网络化制造虚拟化制造虚拟化制造智能化制造智能化制造全球化制造全球化制造绿色化制造绿色化第一节概述第一节概述三、先进制造技术三、先进制造技术1.先进制造技术的内涵先进制造技术的内涵美国、日本及欧洲国家对先进制造技术进行美国、日本及欧洲国家对先进制造技
6、术进行了大量研究，提出了许多制造技术新概念、了大量研究，提出了许多制造技术新概念、新思想和新模式，先后诞生了计算机集成制新思想和新模式，先后诞生了计算机集成制造系统、并行工程、精益生产、敏捷制造、造系统、并行工程、精益生产、敏捷制造、虚拟制造、绿色制造等先进的制造技术。通虚拟制造、绿色制造等先进的制造技术。通常将这些制造技术和制造模式称为现先进制常将这些制造技术和制造模式称为现先进制造技术。造技术。第一节概述第一节概述2.先进制造技术提出的背景先进制造技术提出的背景先进制造技术是美国为了应对来自世界各国，先进制造技术是美国为了应对来自世界各国，特别是亚洲国家制造业的挑战，同时也为了特别是亚洲国
7、家制造业的挑战，同时也为了增强本国制造业的竞争力，夺回本国制造业增强本国制造业的竞争力，夺回本国制造业的优势，促进国家经济的发展，于的优势，促进国家经济的发展，于20世纪世纪80年代末期提出来的。年代末期提出来的。第一节概述第一节概述3.先进制造技术的特点先进制造技术的特点先进制造技术不是一成不变的，而是一个动先进制造技术不是一成不变的，而是一个动态技术态技术先进制造技术是面向新世纪的技术系统先进制造技术是面向新世纪的技术系统先进制造技术并不摒弃传统制造技术先进制造技术并不摒弃传统制造技术第一节概述第一节概述先进制造技术并不限于制造过程本身先进制造技术并不限于制造过程本身先进制造技术吸收了最新
8、的技术成果先进制造技术吸收了最新的技术成果先进制造技术注重人的主体作用和可持续发先进制造技术注重人的主体作用和可持续发展展先进制造技术的集成性先进制造技术的集成性先进制造技术的跨学科性先进制造技术的跨学科性返回目录 第二节超高速加工技术第二节超高速加工技术用提高切削速度的办法来提高生产率，是机用提高切削速度的办法来提高生产率，是机械加工行业一直努力的方向，同时也是超高械加工行业一直努力的方向，同时也是超高速加工技术得以诞生并不断发展的原因。速加工技术得以诞生并不断发展的原因。当前，机械制造业为实现高生产率，追求最当前，机械制造业为实现高生产率，追求最大利润，已将现代加工制造技术应用得越来大利润
9、，已将现代加工制造技术应用得越来越广泛和深入。越广泛和深入。超高速加工技术作为现代加工制造技术的重超高速加工技术作为现代加工制造技术的重要组成部分，也已被积极地推广使用。要组成部分，也已被积极地推广使用。切削温度 切削速度 Vc(m/min)VcbA区B区C区A区 切削温度随切削速度的提高而提高。B区 由于切削温度过高而不适宜进行切削。C区 切削温度随切削速度的提高反而降低，同时切削力也大幅度降低。第二节超高速加工技术第二节超高速加工技术一、高速加工理论一、高速加工理论第二节超高速加工技术第二节超高速加工技术二、超高速加工技术的概念二、超高速加工技术的概念超高速加工技术是指采用超硬材料刀具、磨
10、超高速加工技术是指采用超硬材料刀具、磨具和能可靠地实现高速运动的高精度、高自具和能可靠地实现高速运动的高精度、高自动化、高柔性的制造设备，以极大地提高切动化、高柔性的制造设备，以极大地提高切削速度来提高材料的切除率、加工精度和加削速度来提高材料的切除率、加工精度和加工质量的现代加工技术。工质量的现代加工技术。第二节超高速加工技术第二节超高速加工技术三、高速加工、超高速加工的发展历程三、高速加工、超高速加工的发展历程1.高速加工理论研究和探索阶段高速加工理论研究和探索阶段（19311971年）年）2.高速加工应用基础研究探索阶段高速加工应用基础研究探索阶段（19721978年）年）3.高速加工应
11、用研究阶段高速加工应用研究阶段（19791989年）年）4.高速切削加工技术发展和应用阶段高速切削加工技术发展和应用阶段（1990年至今）年至今）第二节超高速加工技术第二节超高速加工技术四、超高速加工的特点四、超高速加工的特点1.切削力小，变形小切削力小，变形小2.切削效率高，加工能耗低，节省制造资源切削效率高，加工能耗低，节省制造资源3.加工工件的热变形减小加工工件的热变形减小 4.加工精度高，表面粗糙度低加工精度高，表面粗糙度低5.可完成高硬度材料的加工可完成高硬度材料的加工6.加工成本低加工成本低第二节超高速加工技术第二节超高速加工技术五、超高速加工的关键技术五、超高速加工的关键技术1.
12、刀具材料刀具材料2.切削机床切削机床3.超高速切削、磨削机理的研究超高速切削、磨削机理的研究电主轴单元电主轴单元陶瓷轴承转子主轴定子冷却水道油雾通道主轴売体电主轴单元电主轴单元USA Cincinnati CFV5 5轴高速加工中心轴高速加工中心主轴转速主轴转速20000r/min瑞士瑞士 Mikron HSM600U 5轴高轴高速加工中心速加工中心主轴转速主轴转速60000r/minMikron HSM800 5轴高速加轴高速加工中心工中心主轴转速主轴转速60000r/min日本日本Mazak Integrex e-1550V 5轴高速加工中心轴高速加工中心主轴转速主轴转速12000r/mi
13、n日本日本Makino S56 高速加工中心高速加工中心主轴转速主轴转速20000r/min返回目录 第三节超精密加工技术第三节超精密加工技术 一、超精密加工技术的概念一、超精密加工技术的概念超精密加工技术是指使工件的加工精度和表面超精密加工技术是指使工件的加工精度和表面质量达到极高程度的精密加工工艺，指用刀具质量达到极高程度的精密加工工艺，指用刀具切削、磨削的加工方法，通过刀具、磨具和机切削、磨削的加工方法，通过刀具、磨具和机床的成形运动，得到超精密零件的方法。床的成形运动，得到超精密零件的方法。镜面磨削效果镜面磨削效果 镜面效果虹面与镜面效果对比虹面与镜面效果对比第三节超精密加工技术第三节
14、超精密加工技术二、超精密加工技术的发展历程及现状二、超精密加工技术的发展历程及现状不断地提高加工精度和加工表面质量，是现代不断地提高加工精度和加工表面质量，是现代制造业的永恒追求。超精密加工技术是制造业的永恒追求。超精密加工技术是20世纪世纪出现的高新技术，发展十分迅猛，在该项技术出现的高新技术，发展十分迅猛，在该项技术发展的带动下，纳米电子、纳米材料、纳米生发展的带动下，纳米电子、纳米材料、纳米生物、纳米机械、纳米制造、纳米测量等新的高物、纳米机械、纳米制造、纳米测量等新的高新技术群得以开创。新技术群得以开创。第三节超精密加工技术第三节超精密加工技术超精密加工技术将开发物质潜在的信息和结构超
15、精密加工技术将开发物质潜在的信息和结构潜力，使单位体积物质储存、处理信息和运动潜力，使单位体积物质储存、处理信息和运动控制的能力实现又一次飞跃。在信息、材料、控制的能力实现又一次飞跃。在信息、材料、生物、医疗等领域，超精密加工技术都帮助人生物、医疗等领域，超精密加工技术都帮助人类取得了重大突破。类取得了重大突破。第三节超精密加工技术第三节超精密加工技术三、超精密加工技术的应用三、超精密加工技术的应用超精密加工技术的研究领域主要包括：超精超精密加工技术的研究领域主要包括：超精密加工的机理研究，超精密加工的设备制造密加工的机理研究，超精密加工的设备制造技术研究，超精密加工工具及刀具刃磨技术技术研究
16、，超精密加工工具及刀具刃磨技术研究，超精密测量技术和误差补偿技术研究，研究，超精密测量技术和误差补偿技术研究，超精密加工工作环境条件研究等。超精密加工工作环境条件研究等。第三节超精密加工技术第三节超精密加工技术四、超精密加工技术的发展趋势四、超精密加工技术的发展趋势1.向更高精度、更高效率方向发展向更高精度、更高效率方向发展2.向大型化、微型化方向发展向大型化、微型化方向发展3.机床向多功能模块化方向发展机床向多功能模块化方向发展4.新材料、新工艺不断涌现新材料、新工艺不断涌现返回目录 第四节微细加工技术第四节微细加工技术一、微细加工技术的概念一、微细加工技术的概念微细加工技术指用以制造微小尺
17、寸零件的加微细加工技术指用以制造微小尺寸零件的加工技术。微细加工技术起源于半导体制造工工技术。微细加工技术起源于半导体制造工艺，是针对集成电路的制造要求而提出的。艺，是针对集成电路的制造要求而提出的。在微机械研究领域中，它是微米级微细加工、在微机械研究领域中，它是微米级微细加工、亚微米级微细加工和纳米级微细加工的通称。亚微米级微细加工和纳米级微细加工的通称。相互啮合的传动齿轮组相互啮合的传动齿轮组 公牛三维图形公牛三维图形 在硅基板上定向生长在硅基板上定向生长的碳纳米管的碳纳米管用用48个铁原子排列在铜表面个铁原子排列在铜表面上形成一个圆形围栏上形成一个圆形围栏 纳米机器人纳米机器人纳米泵纳米
18、泵纳米小车纳米小车纳米差分齿轮纳米差分齿轮碳纳米管齿轮碳纳米管齿轮 1990年，年，IBM公司的科公司的科学家展示了一项令世人瞠目学家展示了一项令世人瞠目结舌的成果，他们在金属镍结舌的成果，他们在金属镍表面用表面用35个惰性气体氙原子个惰性气体氙原子组成组成“IBM”三个英文字母。三个英文字母。科学家在试验中发现科学家在试验中发现STM的探针不仅能得到原子图象，的探针不仅能得到原子图象，而且可以将原子在一个位置而且可以将原子在一个位置吸住，再搬运到另一个地方吸住，再搬运到另一个地方放下。这可真是个了不起的放下。这可真是个了不起的发现，因为这意味着人类从发现，因为这意味着人类从此可以对原子进行操
19、纵！此可以对原子进行操纵！世界上最小的广告世界上最小的广告在在Cu（111）表面上用）表面上用101个个Fe原子写下最小的汉字原子写下最小的汉字纳米唐诗纳米唐诗纳米中国纳米中国显微镜下的齿轮机构和螨虫比较显微镜下的齿轮机构和螨虫比较第四节微细加工技术第四节微细加工技术二、微细加工技术的特点二、微细加工技术的特点1.加工尺寸小加工尺寸小2.要求采用新的加工机理要求采用新的加工机理3.对制造系统提出了新的要求对制造系统提出了新的要求第四节微细加工技术第四节微细加工技术三、微细加工技术的分类三、微细加工技术的分类1.分离加工分离加工2.接合加工接合加工3.变形加工变形加工4.改性加工改性加工第四节微
20、细加工技术第四节微细加工技术四、微型机械加工技术四、微型机械加工技术微型机械加工技术（微型机械加工技术（Micro Machine Machining Technology，日本惯用词）又，日本惯用词）又名微型机电系统（名微型机电系统（Micro Electro-Mechanical System，MEMS，美国惯用词），美国惯用词）或微型系统（或微型系统（Micro Systems，MST，欧洲，欧洲惯用词）是建立在微米惯用词）是建立在微米/纳米技术基础上的纳米技术基础上的21世纪前沿技术，是指对微米世纪前沿技术，是指对微米/纳米材料进行设纳米材料进行设计、加工、制造、测量和控制的技术。计、
21、加工、制造、测量和控制的技术。一般将一般将MEMS/MST/Micro Machine技术通称技术通称为为M3技术。技术。微型机械昆虫微型机械昆虫 第四节微细加工技术第四节微细加工技术人类制造微型机械的目的，不仅仅在于缩小人类制造微型机械的目的，不仅仅在于缩小机械的尺寸和体积，其目标更在于通过微型机械的尺寸和体积，其目标更在于通过微型化、集成化技术，创造出新原理、新功能的化、集成化技术，创造出新原理、新功能的元件和系统，从而开辟一个新的技术领域，元件和系统，从而开辟一个新的技术领域，以形成批量化生产的新型产业。以形成批量化生产的新型产业。第四节微细加工技术第四节微细加工技术五、常用微细加工技术
22、简介五、常用微细加工技术简介1.超微机械加工技术超微机械加工技术2.光刻技术光刻技术3.微细立体光刻技术微细立体光刻技术4.高能束刻蚀技术高能束刻蚀技术5.准分子激光直写微细加工技术准分子激光直写微细加工技术6.精密放电加工技术精密放电加工技术第四节微细加工技术第四节微细加工技术7.薄膜制备技术薄膜制备技术8.牺牲层技术牺牲层技术9.外延技术外延技术10.LIGA技术技术11.扫描隧道显微加工技术扫描隧道显微加工技术12.DEM技术技术第四节微细加工技术第四节微细加工技术六、微细加工技术的发展趋势六、微细加工技术的发展趋势1.加工方法的多样化加工方法的多样化2.加工材料从单纯的硅向着各种不同类
23、型的加工材料从单纯的硅向着各种不同类型的材料发展材料发展3.提高微细加工的经济性提高微细加工的经济性4.加快微细加工的机理研究加快微细加工的机理研究返回目录 第五节快速成形技术第五节快速成形技术一、快速成形技术概述一、快速成形技术概述1.快速成形的概念快速成形的概念快速成形技术是一种用材料逐层或逐点堆积快速成形技术是一种用材料逐层或逐点堆积出制件的新型加工技术。出制件的新型加工技术。快速成形技术不采用常规的模具或刀具来加快速成形技术不采用常规的模具或刀具来加工工件，而是利用光、电、热等手段，通过工工件，而是利用光、电、热等手段，通过固化、烧结、粘结、熔结、聚合作用或化学固化、烧结、粘结、熔结、
24、聚合作用或化学作用等方式，有选择地固化（或粘结）液体作用等方式，有选择地固化（或粘结）液体（或固体）材料，从而实现材料的迁移和堆（或固体）材料，从而实现材料的迁移和堆积，形成所需要的原型零件。积，形成所需要的原型零件。传统加工与快速成形比较传统加工与快速成形比较a)传统加工传统加工b)快速成形快速成形 三维地形模型的制作三维地形模型的制作 第五节快速成形技术第五节快速成形技术2.快速成形技术的历史快速成形技术的历史第五节快速成形技术第五节快速成形技术2.快速成形技术的原理快速成形技术的原理首先要用首先要用CAD软件设计出所需零件的计算机软件设计出所需零件的计算机三维模型；然后根据工艺要求，将三
25、维模型三维模型；然后根据工艺要求，将三维模型按一定的厚度进行离散，从而将原来的三维按一定的厚度进行离散，从而将原来的三维模型转变为二维平面信息，接着对分层后的模型转变为二维平面信息，接着对分层后的信息进行处理，产生数控代码；最后，数控信息进行处理，产生数控代码；最后，数控系统以平面加工的方式，有序地连续地加工系统以平面加工的方式，有序地连续地加工出每个薄层，并使它们自动粘接而成形出每个薄层，并使它们自动粘接而成形。快速成形技术的原理快速成形技术的原理 第五节快速成形技术第五节快速成形技术4.快速成形的过程快速成形的过程前处理前处理分层叠加成形分层叠加成形后处理后处理第五节快速成形技术第五节快速
26、成形技术5.三维建模三维建模第五节快速成形技术第五节快速成形技术6.快速成形技术的特点快速成形技术的特点适合于加工复杂零件适合于加工复杂零件自动化程度高自动化程度高 加工周期短，成本低加工周期短，成本低制造过程具有高柔性制造过程具有高柔性技术集成度高技术集成度高设计制造一体化设计制造一体化使用材料类型多使用材料类型多属非接触加工属非接触加工应用领域广泛应用领域广泛第五节快速成形技术第五节快速成形技术7.快速成形技术的应用快速成形技术的应用用于产品设计评估与校审用于产品设计评估与校审用于产品工程功能试验用于产品工程功能试验用作厂商与客户的交流手段用作厂商与客户的交流手段用于快速模具制造用于快速模
27、具制造用于快速直接制造用于快速直接制造应用于医学、建筑等行业应用于医学、建筑等行业第五节快速成形技术第五节快速成形技术二、立体光刻工艺二、立体光刻工艺 1.立体光刻的概念立体光刻的概念立体光刻也称光造型、光固化法，是利用计立体光刻也称光造型、光固化法，是利用计算机控制激光束对光敏树脂进行逐点扫描，算机控制激光束对光敏树脂进行逐点扫描，而逐层形成零件的快速成形方法。而逐层形成零件的快速成形方法。第五节快速成形技术第五节快速成形技术2.立体光刻的工作原理立体光刻的工作原理第五节快速成形技术第五节快速成形技术3.立体光刻工艺的特点立体光刻工艺的特点系统自动化程度高系统自动化程度高零件的加工精度较高零
28、件的加工精度较高原材料利用率高，接近原材料利用率高，接近100%需要设计工件的支撑结构需要设计工件的支撑结构第五节快速成形技术第五节快速成形技术液态光敏树脂固化时会伴随一定的收缩，这液态光敏树脂固化时会伴随一定的收缩，这可能导致零件的加工精度下降，甚至可能导致可能导致零件的加工精度下降，甚至可能导致零件的变形零件的变形固化后的光敏树脂较脆，易断裂，可加工性固化后的光敏树脂较脆，易断裂，可加工性不好，抗腐蚀能力不强，而且光敏树脂具有一不好，抗腐蚀能力不强，而且光敏树脂具有一定毒性定毒性在加工过程中，激光器有损耗；加工所必需在加工过程中，激光器有损耗；加工所必需的液态光敏树脂价格昂贵，而且加工设备
29、的维的液态光敏树脂价格昂贵，而且加工设备的维护和日常使用费用很高护和日常使用费用很高立体光刻的设备及产品立体光刻的设备及产品第五节快速成形技术第五节快速成形技术三、选择性激光烧结工艺三、选择性激光烧结工艺1.选择性激光烧结的概念选择性激光烧结的概念选择性激光烧结又叫激光选区烧结，是采用选择性激光烧结又叫激光选区烧结，是采用CO2激光器对粉末材料进行选择性烧结的工激光器对粉末材料进行选择性烧结的工艺，是一种由离散点一层层堆积成三维实体艺，是一种由离散点一层层堆积成三维实体的工艺方法。的工艺方法。第五节快速成形技术第五节快速成形技术2.选择性激光烧结的工作原理选择性激光烧结的工作原理第五节快速成形
30、技术第五节快速成形技术3.选择性激光烧结工艺的特点选择性激光烧结工艺的特点可加工出结构复杂的零件可加工出结构复杂的零件与其他工艺相比，利用选择性激光烧结工与其他工艺相比，利用选择性激光烧结工艺加工出的零件机械性能好，强度高艺加工出的零件机械性能好，强度高选择性激光烧结工艺可加工的材料范围广，选择性激光烧结工艺可加工的材料范围广，使用该工艺不仅能制造塑料零件，还能加工使用该工艺不仅能制造塑料零件，还能加工出原材料为陶瓷、蜡等材料的零件，特别是出原材料为陶瓷、蜡等材料的零件，特别是可以加工出金属零件可以加工出金属零件第五节快速成形技术第五节快速成形技术应用范围广，制造周期短，运行费用居中应用范围广
31、，制造周期短，运行费用居中粉状材料的物理特性，对成形缺陷的形成、粉状材料的物理特性，对成形缺陷的形成、精度和粗糙度具有重要的影响，可能会导致精度和粗糙度具有重要的影响，可能会导致成形件孔隙的增加和抗拉强度的降低成形件孔隙的增加和抗拉强度的降低激光和烧结工艺参数对层与层之间的粘接、激光和烧结工艺参数对层与层之间的粘接、烧结体的形变都会产生影响。另外，烧结体的形变都会产生影响。另外，Z轴（即轴（即垂直方向）精度难以控制垂直方向）精度难以控制因粉状材料较松散，烧结后精度不高因粉状材料较松散，烧结后精度不高第五节快速成形技术第五节快速成形技术四、熔融沉积成形工艺四、熔融沉积成形工艺1.熔融沉积成形的概
32、念熔融沉积成形的概念熔融沉积成形是将线状材料液化后，通过喷熔融沉积成形是将线状材料液化后，通过喷嘴的喷射将其逐层沉积成形状复杂的成形件嘴的喷射将其逐层沉积成形状复杂的成形件的成形工艺。的成形工艺。第五节快速成形技术第五节快速成形技术2.熔融沉积成形的工作原理熔融沉积成形的工作原理第五节快速成形技术第五节快速成形技术3.熔融沉积成形的特点熔融沉积成形的特点成形材料的来源广，材料利用率高，原材料便成形材料的来源广，材料利用率高，原材料便宜，运行费用较低宜，运行费用较低成形零件的机械性能好、强度高成形零件的机械性能好、强度高不用激光器件，使用、维护简单，成本较低不用激光器件，使用、维护简单，成本较低
33、干净、安全、可靠，在办公室环境中即可操作干净、安全、可靠，在办公室环境中即可操作需对整个截面进行扫描涂覆，成形时间较长，需对整个截面进行扫描涂覆，成形时间较长，成形精度不高，不适合制作复杂精细结构的零件成形精度不高，不适合制作复杂精细结构的零件熔融沉积成形的设备及产品熔融沉积成形的设备及产品第五节快速成形技术第五节快速成形技术五、喷墨打印成形五、喷墨打印成形1.喷墨打印成形的概念喷墨打印成形的概念喷墨打印成形又称立体喷墨印刷，是将待成喷墨打印成形又称立体喷墨印刷，是将待成形的陶瓷粉与各种有机物配制成的陶瓷墨水形的陶瓷粉与各种有机物配制成的陶瓷墨水通过打印机将陶瓷墨水打印到成形平面上成通过打印机
34、将陶瓷墨水打印到成形平面上成形。形。第五节快速成形技术第五节快速成形技术2.喷墨打印成形的工作原理喷墨打印成形的工作原理第五节快速成形技术第五节快速成形技术3.喷墨打印成形的特点喷墨打印成形的特点非常精细，可以在实体上加工出小至非常精细，可以在实体上加工出小至0.1mm的孔的孔对环境没有特殊要求，喷墨打印机可安装对环境没有特殊要求，喷墨打印机可安装在办公室内的计算机旁边在办公室内的计算机旁边没有激光源，喷墨打印机价格便宜，使用没有激光源，喷墨打印机价格便宜，使用方便方便第五节快速成形技术第五节快速成形技术六、三维打印技术六、三维打印技术1.三维打印技术的概念三维打印技术的概念三维打印技术又称粉
35、末材料选择性粘结工艺，三维打印技术又称粉末材料选择性粘结工艺，是利用喷嘴有选择性地喷射粘结剂，使部分是利用喷嘴有选择性地喷射粘结剂，使部分粉末逐层粘结以形成成形件的一种快速成形粉末逐层粘结以形成成形件的一种快速成形技术。技术。第五节快速成形技术第五节快速成形技术2.三维打印技术的工作原理三维打印技术的工作原理第五节快速成形技术第五节快速成形技术3.三维打印技术的特点三维打印技术的特点操作简单，成形速度快，成形设备便宜操作简单，成形速度快，成形设备便宜可在办公室内使用，对环境无特殊要求可在办公室内使用，对环境无特殊要求烧结后的零件具有良好的机械性能烧结后的零件具有良好的机械性能成形件的加工精度相
36、对较低，表面粗糙度成形件的加工精度相对较低，表面粗糙度受制于粉末颗粒的大小，表面质量不高受制于粉末颗粒的大小，表面质量不高成形件的尺寸还不够大成形件的尺寸还不够大工艺上还有待改进和完善工艺上还有待改进和完善快速成形产品快速成形产品第五节快速成形技术第五节快速成形技术七、固基光敏液相法七、固基光敏液相法1.固基光敏液相法的概念固基光敏液相法的概念固基光敏液相法又称掩膜固化法，是利用电固基光敏液相法又称掩膜固化法，是利用电子成像系统逐层生成成形件的一种快速成形子成像系统逐层生成成形件的一种快速成形方法。方法。第五节快速成形技术第五节快速成形技术2.固基光敏液相法的工作原理固基光敏液相法的工作原理第
37、五节快速成形技术第五节快速成形技术3.固基光敏液相法的特点固基光敏液相法的特点对光敏树脂进行截面曝光，单层成形时间对光敏树脂进行截面曝光，单层成形时间基本一致，因此成形效率较高，尤其是加工基本一致，因此成形效率较高，尤其是加工大尺寸零件时，高成形效率的特点更为显著大尺寸零件时，高成形效率的特点更为显著成形过程中不需设计支撑结构成形过程中不需设计支撑结构由于每一层截面均经过铣削，故加工过程由于每一层截面均经过铣削，故加工过程中树脂的收缩变形不会影响零件的最终尺寸中树脂的收缩变形不会影响零件的最终尺寸精度精度树脂和石蜡浪费较大，且工序复杂树脂和石蜡浪费较大，且工序复杂第五节快速成形技术第五节快速成
38、形技术八、分层实体制造工艺八、分层实体制造工艺1.分层实体制造的概念分层实体制造的概念分层实体制造也称叠层实体制造，是用激光分层实体制造也称叠层实体制造，是用激光将薄膜材料逐层切割成所需形状，然后叠加将薄膜材料逐层切割成所需形状，然后叠加在一起的成形方法。在一起的成形方法。第五节快速成形技术第五节快速成形技术2.分层实体制造的工作原理分层实体制造的工作原理第五节快速成形技术第五节快速成形技术3.分层实体制造的特点分层实体制造的特点工作可靠工作可靠激光只作轮廓扫描，而不需填充扫描，故激光只作轮廓扫描，而不需填充扫描，故成形效率高，适合制作大件及实体件成形效率高，适合制作大件及实体件成形过程中无相
39、变且残余应力小，适合于成形过程中无相变且残余应力小，适合于加工较大尺寸的复杂成形件加工较大尺寸的复杂成形件成形精度较高成形精度较高激光器有损耗，材料利用率很低，可用材激光器有损耗，材料利用率很低，可用材料的范围较窄，运行费用较高料的范围较窄，运行费用较高第五节快速成形技术第五节快速成形技术每层厚度不可调整，每层轮廓被激光切割每层厚度不可调整，每层轮廓被激光切割后会留下燃烧的灰烬，表面质量相对较差，后会留下燃烧的灰烬，表面质量相对较差，且燃烧时有较大的烟雾。当加工室的温度过且燃烧时有较大的烟雾。当加工室的温度过高时容易发生火灾高时容易发生火灾不适宜做薄壁成形件，成形件表面比较粗不适宜做薄壁成形件
40、，成形件表面比较粗糙，有明显的台阶纹，成形后要进行打磨糙，有明显的台阶纹，成形后要进行打磨成形件强度差，缺少弹性，易吸湿膨胀，成形件强度差，缺少弹性，易吸湿膨胀，成形后要尽快进行表面防潮处理成形后要尽快进行表面防潮处理分层实体制造工艺的设备及产品分层实体制造工艺的设备及产品返回目录 第六节数控技术第六节数控技术机床是人类进行生产劳动的重要工具，也是机床是人类进行生产劳动的重要工具，也是一个社会生产力发展水平的重要标志。一个社会生产力发展水平的重要标志。有人曾总结说有人曾总结说20世纪人类社会最伟大的科技世纪人类社会最伟大的科技成果是计算机的发明与应用，而计算机及控成果是计算机的发明与应用，而计
41、算机及控制技术在机械制造设备中的应用，则是制技术在机械制造设备中的应用，则是20世世纪制造业也取得的最大的技术进步。由此可纪制造业也取得的最大的技术进步。由此可见数控技术在现代制造技术中的地位。见数控技术在现代制造技术中的地位。第六节数控技术第六节数控技术一、数控技术的概念一、数控技术的概念数字控制技术，简称数控技术，指用数字化数字控制技术，简称数控技术，指用数字化信号对设备运行和加工过程进行控制的一种信号对设备运行和加工过程进行控制的一种自动控制技术。自动控制技术。采用数控技术的控制系统称为数控系统。数采用数控技术的控制系统称为数控系统。数控机床就是采用了数控技术的机床，或者说控机床就是采用
42、了数控技术的机床，或者说是装备了数控系统的机床。是装备了数控系统的机床。任务五数控技术任务五数控技术数控车床数控车床数控铣床数控铣床第六节数控技术第六节数控技术二、数控技术的发展历程二、数控技术的发展历程1.数控系统阶段数控系统阶段早期的数控装置使用的电子元件为电子管，早期的数控装置使用的电子元件为电子管，这是第一代数控系统，其发展与应用的时间这是第一代数控系统，其发展与应用的时间段为段为1952年年1959年。年。第六节数控技术第六节数控技术1959年晶体管出现之后，数控系统开始采用年晶体管出现之后，数控系统开始采用晶体管和印刷电路板，这是第二代数控系统，晶体管和印刷电路板，这是第二代数控系
43、统，时间从时间从1959年年1964年。年。1965年之后出现了年之后出现了小规模集成电路，由于它体积小，功耗低，小规模集成电路，由于它体积小，功耗低，使数控系统的可靠性大大提高，这是第三代使数控系统的可靠性大大提高，这是第三代数控系统，时间从数控系统，时间从1965年年1970年。年。第六节数控技术第六节数控技术以上三代数控系统均属于数控技术发展的第以上三代数控系统均属于数控技术发展的第一阶段。这一阶段由于计算机的运算速度低，一阶段。这一阶段由于计算机的运算速度低，还不能适应机床实时控制的要求，所以只能还不能适应机床实时控制的要求，所以只能采用由数字逻辑电路制成的专用计算机作为采用由数字逻辑
44、电路制成的专用计算机作为机床数控系统，称为数字控制系统，简称数机床数控系统，称为数字控制系统，简称数控（控（NC）系统。）系统。第六节数控技术第六节数控技术2.计算机数值控制系统计算机数值控制系统从从1970年到现在属于数控系统的第二发展阶年到现在属于数控系统的第二发展阶段，其数控功能主要通过软件来实现。随着段，其数控功能主要通过软件来实现。随着计算机硬件软件的发展，数控系统的档次也计算机硬件软件的发展，数控系统的档次也在不断升级。在不断升级。第六节数控技术第六节数控技术第四代数控系统是通过采用大规模集成电路第四代数控系统是通过采用大规模集成电路的小型通用计算机来实现控制的系统，其发的小型通用
45、计算机来实现控制的系统，其发展与应用的时间段为展与应用的时间段为1970年年1974年。这一年。这一代数控系统是用小型计算机代替专用硬接线代数控系统是用小型计算机代替专用硬接线装置，以控制软件来实现数控功能的计算机装置，以控制软件来实现数控功能的计算机数控（数控（CNC）系统。）系统。第六节数控技术第六节数控技术第五代数控系统是自第五代数控系统是自1974年开始采用的微型年开始采用的微型计算机控制系统。以微处理器为核心的数控计算机控制系统。以微处理器为核心的数控系统的使用，真正解决了之前的数控机床可系统的使用，真正解决了之前的数控机床可靠性低、价格高和应用不方便等棘手问题，靠性低、价格高和应用
46、不方便等棘手问题，使数控机床真正进入实用阶段，得到了广泛使数控机床真正进入实用阶段，得到了广泛的应用，这就是微机数控系统（的应用，这就是微机数控系统（MNC）系统，）系统，目前仍习惯称为目前仍习惯称为CNC。现在使用的数控系统。现在使用的数控系统大多属于这一代系统。大多属于这一代系统。第六节数控技术第六节数控技术3.直接数控系统直接数控系统20世纪世纪60年代末，世界上出现了用一台主计年代末，世界上出现了用一台主计算机控制与管理数台数控机床，从而进行多算机控制与管理数台数控机床，从而进行多种零件、多种工序自动加工的数控系统。这种零件、多种工序自动加工的数控系统。这就是计算机群控系统，即直接数控
47、（就是计算机群控系统，即直接数控（DNC）系统。这个阶段的数控系统的计算机实时通系统。这个阶段的数控系统的计算机实时通信功能和人机界面功能上，得到不断的完善。信功能和人机界面功能上，得到不断的完善。第六节数控技术第六节数控技术4.新一代数控系统新一代数控系统20世纪世纪90年代后，基于年代后，基于PC-NC的智能数控系的智能数控系统得到了发展和应用，使数控系统的发展进统得到了发展和应用，使数控系统的发展进入到第六代。智能数控系统的显著特点是采入到第六代。智能数控系统的显著特点是采用微型计算机系统作为数控系统的硬件平台，用微型计算机系统作为数控系统的硬件平台，在通用操作系统环境下开发和运行，数控
48、功在通用操作系统环境下开发和运行，数控功能全部通过软件来实现，因此其柔性更大，能全部通过软件来实现，因此其柔性更大，操作界面更加宜人，体积更小，成本更低。操作界面更加宜人，体积更小，成本更低。第六节数控技术第六节数控技术三、数控机床的加工特点三、数控机床的加工特点1.自动化程度高，劳动强度降低自动化程度高，劳动强度降低2.加工精度高，产品质量稳定加工精度高，产品质量稳定3.对加工对象的适应性强对加工对象的适应性强4.生产效率高生产效率高5.有利于生产管理信息化有利于生产管理信息化6.数控加工的弊端数控加工的弊端第六节数控技术第六节数控技术四、数控机床的分类四、数控机床的分类1.按工艺用途分类按
49、工艺用途分类普通数控机床普通数控机床加工中心机床加工中心机床金属成型及特种加工数控机床金属成型及特种加工数控机床第六节数控技术第六节数控技术2.按运动方式分类按运动方式分类点位控制数控机床点位控制数控机床第六节数控技术第六节数控技术2.按运动方式分类按运动方式分类直线控制数控机床直线控制数控机床第六节数控技术第六节数控技术2.按运动方式分类按运动方式分类轮廓控制数控机床轮廓控制数控机床 第六节数控技术第六节数控技术3.按伺服系统的控制方式分类按伺服系统的控制方式分类开环控制数控机床开环控制数控机床第六节数控技术第六节数控技术3.按伺服系统的控制方式分类按伺服系统的控制方式分类闭环控制数控机床闭
50、环控制数控机床第六节数控技术第六节数控技术3.按伺服系统的控制方式分类按伺服系统的控制方式分类半闭环控制数控机床半闭环控制数控机床第六节数控技术第六节数控技术五、数控加工编程五、数控加工编程数控机床与普通机床最明显的区别，是数控数控机床与普通机床最明显的区别，是数控机床可以按事先编制的加工程序自动地对工机床可以按事先编制的加工程序自动地对工件进行加工，而普通机床的整个加工过程必件进行加工，而普通机床的整个加工过程必须通过技术工人的手工操作来完成须通过技术工人的手工操作来完成。第六节数控技术第六节数控技术普通机床加工与数控机床加工的区别普通机床加工与数控机床加工的区别 第六节数控技术第六节数控技
