《现代机械制造理论幻灯片》由会员分享，可在线阅读，更多相关《现代机械制造理论幻灯片（38页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、二、制造装备,1.数控机床 (Numerical Controlled Machine ) 2.工业机器人(Industrial Robot) 3.加工中心(Machining Center) 4. FMS (Flexible Manufacturing System) 5.CIMS (Computer Integrated Manufacturing),1.数控机床,(Numeral Control Machine Tool) 2.工业机器人(Industrial Robot) 3.加工中心(Machining Center) 4. FMS (Flexible Manufacturing S
2、ystem) 5.CIMS (Computer Integrated Manufacturing),授课与考核,采取专题讲座研讨式教学法,将授课内容划分为若干个专题,师生共同讨论研究.具体专题为: 1 、机械科学与技术形成及进展 2 、现代机械制造装备 3 、高效精密加工技术 4 、激光加工及检测 5 、CAD/CAM一体化技术 6 、机械科学与技术的发展趋势,一、形成及进展,大体经历了三个主要阶段: 1.传统机械制造阶段(17601950;物质+能量) 1775年,John Wilkinson研制出镗床;1860年采用平炉和转炉炼钢(取代熟铁)成为主要结构材料,1898年F.W.Taylor
3、 和White成功地研制出高速钢,1927年德国科学家K.Schroter发明硬质合金,主要致力于难加工材料加工;1943年,俄国科学家拉扎连柯夫妇发明电火花加工方法,进而出现了特种加工机床及其他特种加工工艺技术与方法.,一、形成及进展,2.现代机械制造阶段(19501990;物质+能量+信息) 随着微电子技术、自动控制技术和计算机技术的应用,使机械制造技术范围不断拓展,机床自动化及制造自动化程度不断越高: (1)机械加工(刚性)自动生产线; (2)数控机床(NC); (3)加工中心(MC); (4)柔性制造单元(FMC); (5)柔性制造线(FML).,一、形成及进展,3.先进机械制造阶段(
4、1990年 ;物+能+信+智) 随着信息科学、管理科学、网络技术和自动控制理论应用,使机械制造技术内涵显著提升,机械制造自动化程度越来越高,制造效率和质量大幅提高: (1)柔性制造系统(FMS); (2)计算机集成制造系统(CIMS); (3)智能制造技术(IMT); (4)智能制造系统(IMS).,一、形成及进展,4. 机械制造科学与技术的进展 (1)数字化设计制造; (2)精密与超精密加工技术; (3)高速高效加工技术; (4)基于网络的全球协同制造; (5)基于环境友好的再重构及制造技术.,一、高速切削技术,1 、高速切削技术形成,Carl Salomon 高速切削理论 (1931.4)
5、,一、高速切削技术,1 、高速切削技术形成 按不同加工工艺划定的高速切削范围为: 车削加工 7007000m/min 铣削加工 300 6000m/min 钻削加工 2006000m/min 磨削加工 150 360m/s,一、高速切削技术,2 、高速切削技术优点 金属切除率提高36倍; 切削力降低30 %以上; 切削热的95 % 98%被切屑带走; 切削加工精度高; 可加工难加工材料; 降低加工成本.,一、高速切削技术,(1) 切削区域呈现高应力、大应变态势 切屑变形较大易形成锯齿状切屑,3 、高速切削技术特点,（a）硬度325HB (b)硬度325HB (c)硬度325HB 切削速度:12
6、5.5m/min 切削速度:250m/min 切削速度:2600m/min 高速切削不同状态AISI4340钢（40CrNiMoA）时的切屑形态,一、高速切削技术,(2)切削力相对较小、切削温度升幅趋缓 刀具磨损速率低易保证加工质量,3 、高速切削技术特点,Al2O3基陶瓷刀具端铣调质45钢时的切削力 涂层立铣刀铣削沟槽时转速对加工粗糙度的影响,一、高速切削技术,(3) 安全性问题凸显、尺寸效应作用增大 系统集成度决定着加工质量和效率,3 、高速切削技术特点,在5000 rpm时刀片甩出的面铣刀 基于高速切削加工的微细零件棱边形态,一、高速切削技术,4、高速切削技术的研究体系,一、高速切削技术
7、,5、高速切削的关键技术 高速加工机床; 高速切削机理及控制; 高速加工工具系统(接口技术); 高速加工工艺技术; 高速加工测量及控制技术.,二、高速加工工具系统,1、高速加工刀柄结构,图2 HSK刀柄,二、高速加工工具系统,1、高速加工刀柄结构,图3 KM刀柄 图4 NC5刀柄,二、高速加工工具系统,2、HSK刀柄及工具系统特点,二、高速加工工具系统,2、HSK刀柄及其工具系统特点 双面同步接触 中空结构 1/10的锥度 锥面过盈配合,二、高速加工工具系统,3、HSK刀柄分类,二、高速加工工具系统,4、HSK刀柄的工作原理,二、高速加工工具系统,5 、HSK工具系统开发应用沿革 第一阶段：1
8、9851986年刀柄开发 第二阶段：19871989年技术实施 第三阶段：19901996年德国DIN标准制定 第四阶段：19962001年纳入国际ISO标准,二、高速加工工具系统,6、HSK工具系统研究的共性技术 刀柄结构分析与改进 工具系统动态性能及控制技术 刀柄及其工具系统动平衡技术 工具系统检测及故障诊断技术,三、研究工作及成果,1、HSK工具系统的研究 工具系统结构分析 建立系统的数学力学模型 理论解析与模型修正 数值模拟与试验验证 动平衡分析与控制 系统结构参数优化 开发新型刀柄及其工具系统,三、研究工作及成果,2、研制HSK刀柄性能测试系统,三、研究工作及成果,3、HSK工具系统
9、研究及成果 (1)建立HSK工具系统的力学模型,揭示出HSK工具系统的工作机理,HSK工具系统的力学模型 HSK刀柄端面的受力分布图,三、研究工作及成果,3、HSK工具系统研究及成果 (2)HSK工具系统动态特性及其数值模拟和仿真计算,三、研究工作及成果,3、HSK工具系统研究及成果 (2)HSK工具系统动态特性及其数值模拟和仿真计算,三、研究工作及成果,3、HSK工具系统研究及成果 (3) 建立出HSK工具系统动平衡模型并进行实验验证; (4)开发出Ujs-HSK工具系统的专家知识系统及软件; (5)提出具有自洁、磨损补偿功能的HSK刀柄设计方案， 并申请国家发明专利.,三、研究工作及成果,
10、(1) 高速加工工具系统的开发与应用 国家“十五”科技攻关项目（编号：2001BA205B） (2) 高速切削加工中毛刺形成机理及其控制 国家自然科学基金项目（编号：50675088） (3) 高速加工工具系统自动平衡理论及其应用基础研究 江苏省自然科学基金项目（编号：BK2004027） (4) 高速数控机床工具系统的应用基础研究 江苏省高校数字化设计制造实验室项目（编号：SZH2005008） (5) HSK工具系统的研究 江苏省高校先进数控技术实验室项目（编号：KXJ06125）,4.承担的主要相关项目,三、研究工作及成果,(1) 出版学术专著1部 高速加工工具系统 北京:国防工业出版社
11、 2005.8 (2) 出版高等院校教材2本 精密与特种加工 武汉:武汉理工大学出版社 2003.7 数控机床故障诊断技术 北京:化学工业出版社 2005.2 (3)发表相关学术论文50余篇 发表在兵工学报 、应用基础与工程科学学报 、 Chinese Journal of Mechanical Engineering 、Key Engineering Materials和Materials Science Forum等期刊上,被EI,SCI收录论文30余篇,5.主要相关工作及其成果,三、研究工作及成果,(4)培养硕士、博士研究生8名 (5)申报(或获批)国家发明专利5项 (6) 获部省级科技
12、进步奖2项 工具系统基础共性技术研究 江苏省科学技术进步二等奖 2004.12 高速加工工具系统的开发及应用 中国机械工业科学技术进步三等奖 2005.11,5.主要相关工作及其成果,王 柱 HSK工具系统静动态特性的研究及其数值模拟 2003.5 许 琰 高速加工机床与刀具的接口技术及HSK专用专家知识系 统的开发 2004.5 沈春根 高速加工工具系统动平衡及其应用基础的研究 2004.5 洪 泉 基于精密切削加工表面完整性及其专家知识系统的开发 2005.5 王家华 KM工具系统静动态特性的研究及其应用研究 2006.12 王树林 高速加工中HSK工具系统性能及其应用基础的研究2004.
13、12 吴卫国 高效精密切削及其振动特性的研究 2007.6 薛宏丽 Big-plus刀柄的性能及其应用基础研究 2007.6,三、研究工作及成果,三、研究工作及成果,三、研究工作及成果,四、尚待研究问题及展望,与材料科学、摩擦学 及微纳米技术相交叉 研究切削工具材料、摩擦特性及涂层技术 与信息科学、人工智能及网络技术相交叉 研究切削过程建模、数值模拟及切削数据库 与控制科学、系统工程 及测试技术相交叉 研究加工安全、在线监测及故障诊断技术,1 、高速切削技术发展趋势,四、尚待研究问题及展望,2 、尚待深入研究的主要问题 刀柄新型材料开发及其性能研究; 高速刀柄设计理论与方法; 刀柄结构与参数优化方法; 机床刀具接口 (工具系统)动平衡检测及控制; 工具系统安全性的评价及其标准; 加工过程的在线监测及故障诊断技术.,谢 谢 ！,
