现代制造技术山颖第三章 PPT课件

现代制造技术 第一章现代制造技术概述第二章CAD CAE CAPP与CAM第三章数控技术第四章柔性制造第五章虚拟制造第六章快速原型制造第七章敏捷制造第八章CIMS 现代集成制造系统第九章智能制造与网络制造第十章激光技术第十一章绿色制造 第三章数控技术 第一节我国数控产业的现状与发展举措第二节开放式智能化数控技术第三节数控技术的现状 发展趋势第四节加强数控技术教学 培养高素质现代数控人才 教学目标 应知 1 了解数控技术产业状况及的发展举措 2 了解开放式智能化数控技术 应会 通过网络了解数控技术应用情况及技术发展现状 重点 数控技术产业状况及的发展举措 难点 数控技术的应用领域 第三章数控技术 第一节我国数控产业的现状与发展举措第二节开放式智能化数控技术第三节数控技术的现状 发展趋势第四节加强数控技术教学 培养高素质现代数控人才 第一节我国数控产业的现状与发展举措 从50年代末期 开始研究数控技术 开发数控产品 其间三起三落 中国的数控产业已经渡过了最艰难的时期 开始在产业化的道路上开拓前进 1 我国数控机床生产厂共有100多家 其中能批量生产的企业有42家 国有企业30家 民营企业5家 合资 独资企业7家 平均年产量40 50台 几家重点企业年产量可达400 700台 2 数控机床新开发品种300个 已有一定的覆盖面 新开发的国产数控机床产品大部分达到国际80年代中期水平 部分达到90年代水平 为国家重点建设提供了一批高水平数控机床 一 我国数控系统产业化的现状 第一节我国数控产业的现状与发展举措 第一节我国数控产业的现状与发展举措 中国机床产值及世界排位 世界机床生产基地加速向中国转移 台湾机床厂商整体性向大陆转移 已有愈百家企业在大陆开设了独资或合资工厂 分公司等 占相关行业台商总数的近50 继索迪克 马扎克之后 牧野 丰田工机等日本主流企业纷纷在华投资 德 意 韩 美企业也先后把生产转移到中国 大连机床 秦川发展先后收购了美国公司 自 七五 以来 国家一直把数控系统的发展作为重中之重来支持 曾长期困扰我国 并受到西方国家封锁的多坐标联动技术已不再是难题 0 1 m当量的超精密数控系统 数控仿形系统实施多任务操作系统都已研制成功 第一节我国数控产业的现状与发展举措 牧野机床 台湾机床厂商 9 数控机床产业化发展迅猛 近年中国数控机床的产业化步伐 正在以惊人的速度向前迈进 2003年全国数控机床产量达到36813台 同比增长47 73 年产数控机床第一个一万台用了约30年 第二个一万台用了3年 第三个一万台不到2年 2003年又比上年增长1 2万台 2009年 我国机床产值从世界第三跃居世界第一 中国成为全球机床第一大生产国结论 1 数控机床产业化提前实现 我国机床工业进入发展的新里程碑 2 使我国制造业发展进入关键期 第一节我国数控产业的现状与发展举措 10 第一节我国数控产业的现状与发展举措 11 国产数控机床进入成熟期 1500种数控机床 覆盖超重型机床 高精度机床 特种加工机床 锻压设备 前沿高技术机床等领域 领域之广 可与美 日 德 意并驾齐驱 五轴联动数控机床 CIMT2003展出了18台数控五轴联动机床 数控超重型机床 16米的数控立式车床已生产5台 加工中心 近年发展较快 约有40家生产 今年将有两家产量超过千台 3家产量超过500台 数控车床 产量世界第一 今年将有两家产量超过3000台 2 3家产量超过2000台 但主要为低挡经济型 数控齿轮加工机床 是我国机床产品强项之一 第一节我国数控产业的现状与发展举措 12 第一节我国数控产业的现状与发展举措 重工业化阶段为数控机床产业长期持续增长创造了条件 目前 我国工业化进程进入资金和技术密集的重工业化阶段 重工业化阶段特点为投资规模大 加工度高 对装备制造业依赖度高 增长持续时间长等 国家已经将装备制造业列为支柱产业 大力振兴装备制造业 使装备制造业迎来难得 长期发展机遇 即便2020年后 我国还要再奋斗几十年才能进入发达国家 即传统工业仍然需要有几十年的发展时期 因而 为机床工业和市场长期持续增长创造了条件 13 第一节我国数控产业的现状与发展举措 14 第一节我国数控产业的现状与发展举措 中国还需要多少数控机床 1995年全国工业普查 中国机床拥有量约378万台 其中金属切削机床294万台 锻压机床84万台 若干统计资料 1995年工业普查 数控化率为1 9 1999年统计 金属切削机床数控化率3 65 发达国家达到20 40 之间 国家经贸委提出 在十五期间加床数控化率达到5 2003满足十五要求 但数控机床还处于低端产品 高端还需进口 普通机床还有很多可以改造 实现数控化 15 我国数控机床实际利用率不足20 1 辅助时间过长 编程不熟练 工艺修养不足 机床选择不当 特别是高速 高精机床 性能不能充分发挥 闲置严重 重主 机 轻附 件 使加工工艺受到限制 机床故障排除不及时 障排能力不强 非正常停机 操作不当 质量问题 非正常停电 注 利用率 在基本发挥机床设计功效的前提下加工工件 第一节我国数控产业的现状与发展举措 大型排屑器 刀具盘 料拖链防护罩 16 实际利用率不足20 2 高速机床低速使用 近年 我国汽车 航空航天 摸具制造 大量进口高速机床 但高速机床低速使用现象严重 不能发挥机床高速功能 一方面造成功率浪费 大马拉小车 另一方面使高速主轴因长期承受重载荷而降低寿命 高速机床选型不当 不能根据实际情况选择最有利的高速机床和加工工艺 不会用 缺乏高速切削工艺和刀具知识 及相应的切削数据库和加工软件包 第一节我国数控产业的现状与发展举措 高速机床 17 数字制造呼唤应用软件 数字制造又称 e 制造 表示制造过程的网络化 设备要能够上网 以便信息集成 资源共享 是现代制造的标志之一 同时 我国制造业企业已普遍进入信息化建设的发展期 也是国际先进机床制造商当今供货的标准配置 越来越多的国内用户在进口数控机床时要求具有远程服务等功能 数控应用软件日趋丰富 日本企业领先 第一节我国数控产业的现状与发展举措 网络接口终端 18 1 中国机床工业的 大 表现在产值位列世界第一 2 中国机床工业的 不强 表现之一是低档产品产能过剩 3 国机床工业的 不强 表现之二是科技基础薄弱 产品质量水平低 4 中国机床工业的 不强 表现之三是缺乏大型国际集团 市场竞争力弱 我国机床工具行业还面临着许多的挑战 要想向着机床制造强国迈进 就必须突出全行业的战略重点 明确主攻方向 进一步加快结构调整和转变发展方式 为行业健康持续发展创造条件和环境 第一节我国数控产业的现状与发展举措 二 我国数控产业发展面临的问题 19 1 发展高端数控机床是产业升级的必经之路 政府加大投资的领域包括以高速客运专线为主的铁路设施 航空制造业等产业尤其对高端的数控机床提出了更高的要求 2 中国数控机床行业发展正当其时 目前中国国产数控机床技术水平正在提高 在部分领域已经能够替代进口 占据国内高端数控机床主要市场的进口产品即将面临国产产品的冲击 未来高端数控机床对进口产品的替代潜力巨大 三 发展思路与发展战略 第一节我国数控产业的现状与发展举措 20 3 中国机床行业发展思路与建议 从侧重于以出口为导向生产转为向生产和消费双重领域拓展 组织结构由 橄榄型 向 哑铃形 转变 建立以大带小 以小保大的组织体系 1 进一步加快机床产品结构调整 2 进一步完善产业链 3 实施企业结构调整 4 提高制造工艺专业化生产水平 5 调整行业进出口贸易结构 第一节我国数控产业的现状与发展举措 三 发展思路与发展战略 21 车削加工中心 22 铣削加工中心 加工中心刀库 23 加工中心换刀 铣削加工中心 24 卧式加工中心 25 立式加工中心 26 数控车加工举例 27 数控车加工举例 28 加工中加工举例 29 加工中心加工举例 30 并联机床加工举例 31 第三章数控技术 第一节我国数控产业的现状与发展举措第二节开放式智能化数控技术第三节数控技术的现状 发展趋势第四节加强数控技术教学 培养高素质现代数控人才 世界各工业发达国家通过发展数控技术 建立数控机床产业 促使机械加工工业跨入一个新的 现代化 历史发展阶段 从而给国民经济结构带来了巨大的变化 在数控机床中得到广泛应用的数控技术 是采用计算机对机械加工过程中各种控制信息进行数字化运算 处理 并通过高性能的驱动单元对机械执行构件进行自动化控制的高新技术 在不断飞速发展的通用计算机技术及其体系结构 现代自动控制理论及现代的电力电子技术应用于新一代数控机床时 要强调数控系统要具有 开放式 与 智能化 的特性 第二节开放式智能化数控技术 一 技术概念 33 开放式 系统的构成要素应是模块化的 系统的软件 硬件构造应是 透明的 可移植的 系统应具有 连续升级 的能力 同时新一代数控机床应是开放式的 采用功能模块部件组成的机床 采用 工艺策划 加工数据库 向用户开放 采用 信息技术 将社会制造资源的合理调配 一 技术概念 第一节开放式智能化数控技术 34 第二节开放式智能化数控技术 二 现状及国内外发展趋势 1 国外发展趋势 1956年 1974年 专用硬件NC的时代 1975年 1989年 专用计算机数控时代 即微处理器NC的时代 1990年 1995年 BASICPC的CNC时代 1996年至今 开始全PC开放式智能化数控新阶段 前三个阶段的NC装置存在着以下局限性 35 第二节开放式智能化数控技术 2 我国数控技术开发现状与差距我国的数控技术 在 八五 攻关中 开发出了四个基本系统 其中华中I型和中华I型是将数控专用模板嵌入通用PC机构成的单机数控系统 航天I型和兰天I型是将PC机嵌入到数控之中构成的多机数控系统 形成典型的前后台型结构 国内其它单位也都先后进行开发开放式体系结构系统 最大的问题即是开放性不够 开发环境和支持手段不足 为用户方便进行二次开发的开放程度还远未达到 只是具有相当技术力量的开发单位才能使用 而难以普及到一般用户 仍需在 十五 期间进行一系列开发研究工作 跟踪世界数控技术 推动我国数控产业的发展 二 现状及国内外发展趋势 36 三 1 目标首先对具有 开放式 智能化 特征的数控技术进行创新性研究 要在重点研究数控车削 铣削 磨削和电加工的基础上 研究先进制造技术及工艺 进而开发出 开放式 智能化 的数控车床 数控铣床 包括加工中心 及数控电加工机床系列产品 2 主要研究内容 新一代开放式数控系统开发研究 新一代智能化的数控系统研究 新一代主轴和伺服驱动装置的创新研究 高效数控装备的开发研究 新一代柔性加工设备共性基础技术及理论的研究 机械加工的柔性自动化理论及方法研究 三 十五 目标及主要研究内容 第二节开放式智能化数控技术 37 第三章数控技术 第一节我国数控产业的现状与发展举措第二节开放式智能化数控技术第三节数控技术的现状 发展趋势第四节加强数控技术教学 培养高素质现代数控人才 第三节数控技术的现状 发展趋势 数控机床是以数控系统为代表的新技术对传统机械制造产业的渗透形成的机电一体化产品 其技术范围复盖很多领域 1 机械制造技术 2 信息处理 加工 传输技术 3 自动控制技术 4 伺服驱动技术 5 传感器技术 6 软件技术等 计算机对传统机械制造产业的渗透 完全改变了制造业 第三节数控技术的现状 发展趋势 一 数控技术国内外现状CNC系统的连网这种通信通常分三级 1 工厂管理级 一般由以太网组成 2 车间单元控制级 3 现场设备级 强力的联网通信功能 1 工厂干线或控制层通信网络 2 设备层通信网络 3 通过RS 485接口传送I 0信号 具有高速内装的PMC 有的厂商称为PLC 以减少加工的循环时间 1 梯形图和顺序程序由专用的PMC处理器控制 2 基本PMC指令执行时间为 0 085ps 最大步数 32 000步 3 可以用C语言编程 4 可在PC机上进行程序开发 先进的操作性和维修性 1 具有触摸面板 容易操作 2 可采用存储卡改变输入输出 40 二 数控技术的发展趋势1 智能化2 网络化3 集成化4 微机电控制系统5 数字化三 我国数控产业发展的思考1 注重系统配套2 注重产品的可靠性3 提倡创新 加强服务 第三节数控技术的现状 发展趋势 自动转台式机床 控制面板 41 第三章数控技术 第一节我国数控产业的现状与发展举措第二节开放式智能化数控技术第三节数控技术的现状 发展趋势第四节加强数控技术教学 培养高素质现代数控人才 第四节加强数控技术教学 培养高素质现代数控人才 为了培养素质高 口径宽 基础厚 适应面广 能力强的现代工程技术人才 在数控技术方面 学生获得这种能力有几种途径 一是有合适的实习基地 但在目前国内的情况下很难做到这一点 二是学校用有限的资金投资购买数控机床 加工中心等建设教学实验环境 一 在CAXA ME系统中进行手工编程 然后校验该程序手工数控编程是计算机自动数控编程的基础 应用计算机进行数控加工自动编程最终也还要经过后置处理转换成NC代码 这一难题在CAXA ME系统中就迎刃而解了 只要将NC代码输入该系统 通过加工轨迹校验 NC程序的结果就非常直观地仿真出来了 第四节加强数控技术教学 培养高素质现代数控人才 二 在CAXA ME系统中定义零件的加工工艺利用CAXA ME系统中的建模功能生成三维零件 或利用该系统提供的数据接口将其它CAD系统中做好的零件读入 然后综合运用所学过的如 机械制造工艺学 金属切削机床 等课程的相关知识 选择合适的加工艺方法 安排零件的加工工序 确定粗加工 半粗加工 精加工所对应的不同加工表面的刀具 切削用量 进退刀路径 主轴转速等参数后 CAXA ME系统便自动计算机加工余量 并动态显示出和粗加工 半粗加工 精加工所对应的不同加工表面的刀位轨迹和机床代码 省去了人为编制NC程序的烦恼 44 第四节加强数控技术教学 培养高素质现代数控人才 三 在CAXA ME系统中 对自动生成的加工轨迹进行动态仿真轨迹仿真模拟真实加工 都有模拟加工的机会 省时间 省材料 省设备投入 在仿真过程中 刀具沿着所定义的加工轨迹进行动态加工 可以直观地掌握数控加工的过程 判断刀具轨迹的连续性 合理性 是否存在刀具干涉 空走刀撞刀等情况 刀位计算机是否正确 加深了对加工工艺的理解