【正文】 磨料水射流加工（ AWJ） 化學(xué)機械拋光（ CMP） Dalian University of Technology 第三章 精密與超精密加工技術(shù) 概述 成形方式分類 ：去除成形；受迫成形；堆積成形；生成成形。 要求刀具刃口半徑越小越好：日本大阪大學(xué)與美國的 LLL實驗室合作研究：超精密切削極限，用鋒利刀具和性能最佳的機床，實現(xiàn)切削厚度為納米級的穩(wěn)定連續(xù)切削。 應(yīng)用領(lǐng)域 ：大批量生產(chǎn) /汽車工業(yè)；剛度不足零件 /薄壁件；復(fù)雜曲面 /模具、工具制造；難加工材料；超精密微細(xì)切削加工 /FUNAC公司研制的超精密銑床：主軸轉(zhuǎn)速達(dá) 55000rpm。 犧牲層技術(shù) /分離層技術(shù) 外延技術(shù) /生長的外延層保持與襯底相同的晶向，制得微型 3維結(jié)構(gòu)。 ? 到 2023年落成之時，大連晶圓廠將成為 Intel全球八個 300毫米晶圓工廠網(wǎng)絡(luò)中的一員，其余七家座落在美國、愛爾蘭和以色列。引起關(guān)注 /美國 GE、 IBM；英國、日本、意大利等國的汽車公司開始應(yīng)用，逐步擴展到其他行業(yè)。 CAD系統(tǒng) |——————|———————| 硬件系統(tǒng) 軟件系統(tǒng) |———|———| |—————|——————| 計算機 外圍設(shè)備 系統(tǒng)軟件 支持軟件 應(yīng)用軟件 CAD硬件系統(tǒng)類型： 獨立式 CAD系統(tǒng) //分布式 CAD系統(tǒng) Dalian University of Technology 1）獨立式 CAD系統(tǒng)類型 主機系統(tǒng)：由中央處理機 CPU配有多個圖形終端和字符終端的系統(tǒng)。 2）開放性與可移植性：國際標(biāo)準(zhǔn)、交互操作與移植界面等 Dalian University of Technology 3）系統(tǒng)升級擴展能力：向下兼容，向上擴展等。 軟件工程 ：為解決上世紀(jì) 60年代出現(xiàn)的“軟件危機”形成一門新興學(xué)科。 數(shù)組形式存入數(shù)據(jù) /數(shù)學(xué)公式計算數(shù)據(jù) 模塊式調(diào)用。 非構(gòu)造型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（線性結(jié)構(gòu)） /數(shù)組 構(gòu)造型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（非線性結(jié)構(gòu)） /樹狀結(jié)構(gòu)、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) Dalian University of Technology 數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)：指在計算機內(nèi)的存儲方式，從物理存儲的角度描述數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。 三種：層次模型 一對多 /網(wǎng)狀模型 多對多 /關(guān)系模型 多對多（常用） 計算機繪圖 計算機繪圖：包括，產(chǎn)生和復(fù)制各類圖形（二維、三維、零件圖、部件裝配圖、傳動系統(tǒng)圖等）以及對圖形進行存儲、調(diào)用、編輯、修改和繪圖。 2）構(gòu)造實體幾何法 基本體素及其集合運算構(gòu)成 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為樹狀結(jié)構(gòu)。設(shè)計者以某種功能意義形狀如：孔、鍵、槽、齒等為基本元素進行組合、分割 /拼接，建造所需實體模型。 Dalian University of Technology CAPP的功能： 1）檢索標(biāo)準(zhǔn)工藝文件； 2）選擇加工方法； 3）安排合理的加工路線； 4）選擇設(shè)備、刀具和夾具； 5）選擇切削用量； 6）選擇毛坯、確定加工余量，計算工序尺寸及公差； 7）計算工時定額和加工費用； 8）編制工序圖； 9）生成刀具運動軌跡。包括，自動進行 CAPP的各過程。 專家系統(tǒng)的 特點 ： 1）啟發(fā)性 給出一種提示或經(jīng)驗估計； 2）透明性 解釋推理過程； 3）靈活性 自學(xué)習(xí)的功能； 4）處理不確定知識的能力 無法用固定的算法求解 /靠經(jīng)驗處理。 應(yīng)用 CAM的直接應(yīng)用：物流運行控制 /生產(chǎn)控制 /質(zhì)量控制； CAM的間接應(yīng)用： CAPP/NC程序編制 /輔助工裝設(shè)計 /輔助作業(yè)計劃編制 發(fā)展?fàn)顩r 1952年第一臺數(shù)控機床； 1955年在通用計算機上，實現(xiàn)了 NC程序編制的自動化； 1958年研制成功了自動換刀的鏜銑加工中心； 1962年第一臺工業(yè)機器人； 1966年一臺通用計算機集中控制多臺 NC機床 DNC. 1970年第一個 FMS； 80年代在 CAD、 CAPP、 CAM等基礎(chǔ)上致力于 CIMS的研究和開發(fā)。刀具詞匯（ turntl, miltl, dritl） 。 對模擬系統(tǒng)的要求 程序的動態(tài)檢查 /模擬加工全過程 Dalian University of Technology 數(shù)控技術(shù)（ NC） 概述 數(shù)控技術(shù) —數(shù)字控制技術(shù)：是自動控制技術(shù)之一；指用數(shù)字量及字符發(fā)出指令和實現(xiàn)自動控制的技術(shù)。 /裝置具有補償功能。 數(shù)字增量插補 分兩步插補，第一步粗插補（等長度線段），第二步精插補（數(shù)據(jù)點的密化）。 國際電工委員會 IEC Dalian University of Technology PLC的特點： 1）可靠性好 2）編程簡單 3）通用性強 4）容易實現(xiàn)“機 電 儀”一體化 5）直接代負(fù)載能力強 PLC的分類 小、中、大、超大型 I/O點數(shù)、存儲容量和功能依次增大。 5）監(jiān)控監(jiān)測系統(tǒng) 包括工件監(jiān)控和檢測系統(tǒng)、刀具監(jiān)控和加工過程監(jiān)控、設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)控。 CIMS的關(guān)鍵是技術(shù)、信息集成。 分級控制結(jié)構(gòu) 德國 MTU公司采用三級結(jié)構(gòu)：計劃級、管理級、執(zhí)行級 美國 AMRF采用五級結(jié)構(gòu)：工廠級、車間級、單元級、工作站級、設(shè)備級， 每一級分解為子級和模塊。 產(chǎn)品集成模型是面向產(chǎn)品、技術(shù)和過程。 二 . 產(chǎn)品集成模型 CAD是 CIMS的核心，但目前無法滿足要求。 分類： 1）面向 CIMS系統(tǒng)功能構(gòu)成和控制結(jié)構(gòu)的體系構(gòu)成； 2）面向 CIMS系統(tǒng)生命周期的體系構(gòu)成； 3）面向 CIMS系統(tǒng)集成平臺的體系構(gòu)成。 柔性制造系統(tǒng)配置與布局 包括：工位設(shè)置、設(shè)備配置、物流和刀具流系統(tǒng)配置。 Dalian University of Technology 柔性制造系統(tǒng)（ FMS） 概述 FMS的組成 FMS中的數(shù)據(jù)流 FMS的應(yīng)用情況和發(fā)展前景 Dalian University of Technology 第一節(jié) 概述 柔性：指加工對象、工藝過程、工序內(nèi)容、生產(chǎn)節(jié)拍和加工設(shè)備的自動調(diào)整性。 數(shù)控加工程序的編制 數(shù)控編成的內(nèi)容和步驟 分析零件圖紙 確定加工工藝過程 /計算走刀軌跡 —得出刀位數(shù)據(jù) /編寫零件加工程序 /制作程序載體（控制介質(zhì)） /校對及試切 數(shù)控技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 包括： ； ； 3. 零件的加工程序 Dalian University of Technology 手工編程舉例 N1 G91 G00 G17 G41 X+ Y+ D03 M03 S700 M08； N2 G02 Y+ F150 ； N3 G01 X+； N4 ； N5 ； N6 G40 G00 M05 M09； N7 M02 其中： G指令 準(zhǔn)備 /功能指令 常見： G00點位控制，確定坐標(biāo)系， G91 相對坐標(biāo)系 G01直線插補， G02順時針圓弧插補， G41刀具左偏 ， G40刀具半徑補償注銷指令 ， G17選擇坐標(biāo) XY平面 M指令 輔助功能指令 常見： M01啟動程序， M02程序結(jié)束， M03 主軸順時針旋轉(zhuǎn)， M05主軸停轉(zhuǎn)， M08打開工作液， M09關(guān)閉工作液 D03刀具號 半徑 Dalian University of Technology 自動編程 上述過程主要由計算機完成。 2）加工復(fù)雜形狀的零件 3）提高生產(chǎn)率（自動化減少機動時間、輔助時間、測量時間、準(zhǔn)備時間等） 4）柔性好（調(diào)整程序 /靈活方便） 5）減輕勞動強度 6）有助于質(zhì)量控制 7）經(jīng)濟性好 8）有利于向高級制造系統(tǒng)發(fā)展 Dalian University of Technology CNC機床的組成和分類 組成 ： （ 1）主機 數(shù)控機床的主體：車床、銑床、加工中心等 （ 2） CNC裝置： 系統(tǒng)軟件：管理軟件：程序的輸入輸出 /顯示 /診斷 控制軟件：譯碼 /刀具補償 /速度控制 /插補運算 /位置控制 數(shù)控功能：多軸控制 /插補功能 /準(zhǔn)備功能 G/進給功能 F1200/主軸功能S800/刀具功能 T/輔助功能 M（ 100種） /補償功能 R/圖形顯示功能 （ 3）驅(qū)動裝置：步進電機 /伺服電機 （ 4）輸入輸出設(shè)備 （ 5）可編程控制器 PLC邏輯運算實現(xiàn)開關(guān)量的控制 （ 6）輔助裝置 傳統(tǒng)機床 /車床、銑床的傳動是機械傳動 /有級、定比、簡單等 Dalian University of Technology 分類 ： （ 1）按運動軌跡分 點位控制數(shù)控機床 /直線控制數(shù)控機床 /輪廓控制數(shù)控機床 （ 2）按驅(qū)動裝置的控制方式分 開環(huán)控制 /半閉環(huán)控制 /閉環(huán)控制 （ 3）按加工用途分 金屬切削類數(shù)控機床 /金屬成形類數(shù)控機床 /特種加工數(shù)控機床 （ 4）按功能水平分 分辨率和進給量 驅(qū)動進給類型 開環(huán)和步進電機為低檔 半閉環(huán)和閉環(huán) /交流或直流電機為中高檔 Dalian University of Technology 聯(lián)動軸數(shù) 23軸為低檔； 34為中檔； 5以上為高檔 通信功能 低檔一般無通信功能； 中檔一般有 DNC直接控制數(shù)控接口 高檔一般有 MAP制造自動化協(xié)議通信接口；網(wǎng)絡(luò)通信功能 顯示功能 低檔一般數(shù)碼顯示或 CRT字符顯示 中檔一般有齊全的 CRT顯示包括字符、圖形、對話和自診斷 高檔一般有三維圖形顯示 CPU/PLC 低檔一般 8或 16位 CPU/無 PLC 中檔一般 32位 CPU/有 PLC 高檔一般 64位 CPU/有強功能 PLC Dalian University of Technology 插補原理 插補是整個 CNC系統(tǒng)控制軟件的核心 1。 1952 年改造一臺銑床，同時控制三軸。語句功能：描述保持零件面、導(dǎo)向面、到檢查面的位置關(guān)系，直到檢查面 終止限定面。（ JB311282） APT的基本組成 1）基本符號 字母、數(shù)字、標(biāo)點符號、算術(shù)運算符號（鍵盤）等； 2）詞匯 元素詞匯（ point, line, plane） 。 對象是構(gòu)成系統(tǒng)的元素，即是信息存儲的單元，又是信息處理的單位。后者容易滿足加工要求。使用時，輸入零件的幾何信息、工藝信息，系統(tǒng)自動選擇加工方法、加工順序、刀具、設(shè)備等，自動生成工藝設(shè)計文件。 CAPP的 任務(wù) 依據(jù)圖紙要求編制加工該零件的各個工序，即選擇合理的方法、設(shè)備、加工參數(shù)，使毛坯轉(zhuǎn)變成圖紙規(guī)定的零件最終形狀和精度，生產(chǎn)出合格產(chǎn)品。設(shè)計者以某種功能意義形狀如：孔、鍵、槽、齒等為基本元素進行組合、分割 /拼接，建造所需實體模型。 3）圖形編輯與變換 變比例、平移、旋轉(zhuǎn)等；編輯修改。 2）數(shù)據(jù)共享性 3）數(shù)據(jù)相對獨立性 本身有操作功能。 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) ：研究與管理不僅是數(shù)據(jù)本身，重要的是數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。 6各階段：可行性論證與計劃階段 /需求分析階段 /設(shè)計階段 /實現(xiàn)階段 /測試階段 /運行與維護階段。 連接系統(tǒng)和使用用戶。二維圖形向三維圖形發(fā)展。 發(fā)展趨勢 CAD系統(tǒng)的集成化 CAD系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化 CAD系統(tǒng)的智能化 CAD系統(tǒng)幾何建模的特征化 CAD系統(tǒng)的界面友好化與開發(fā)工具化 Dalian University of Technology CAD發(fā)展中的關(guān)鍵技術(shù) 1）軟件工程技術(shù) 2）集成產(chǎn)品模型研究 3）分布式環(huán)境技術(shù) 4）集成環(huán)境中統(tǒng)一工程數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)技術(shù) 5）人工智能技術(shù) 6）面向?qū)ο蠹夹g(shù) 7）多媒體技術(shù) CAD的基本概念 不僅是具體的設(shè)計流程和方法的簡單映像，而且是反映當(dāng)代先進的設(shè)計方法和進程，發(fā)揮計算機優(yōu)