第3章-數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

數(shù)控技術(shù)及應(yīng)用

主編：解乃軍、仲高艷副主編：于玲、王春明、黃娟主審：郁漢琪、張明信目錄第一篇數(shù)控技術(shù)第三篇

數(shù)控系統(tǒng)第1章

概論第7章

概論第2章數(shù)控技術(shù)的發(fā)展歷史及其現(xiàn)狀第8章

數(shù)控系統(tǒng)的插補(bǔ)工作原理第3章數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)第9章

數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用電氣設(shè)計(jì)第二篇數(shù)控機(jī)床第四篇數(shù)控加工第4章

概論第10章

概論第5章

數(shù)控機(jī)床的組成與分類第11章

數(shù)控加工工藝第6章

數(shù)控機(jī)床的機(jī)械配置與電氣配置第12章

數(shù)控加工編程方法第一篇數(shù)控技術(shù)第1章概述本章講述的主要內(nèi)容:第1章第2章第3章第4章第5章第6章第7章第8章第9章第10章第11章第12章3.1數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)歷史

3.2機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展

3.2.1機(jī)器人慨況3.2.2機(jī)器人分類3.2.3機(jī)器人軟件3.2.4機(jī)器人技術(shù)的學(xué)科前沿第3章數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)3.3快速成形技術(shù)

3.3.1快速成型技術(shù)概況3.3.2快速成形技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展3.1.1

數(shù)控技術(shù)發(fā)展的總趨勢(shì)3.1.2數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)3.1.3數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)3.1.4數(shù)控發(fā)展中產(chǎn)生的各種新興制造方式1．機(jī)床復(fù)合技術(shù)進(jìn)一步擴(kuò)展隨著數(shù)控機(jī)床技術(shù)進(jìn)步，復(fù)合加工技術(shù)日趨成熟，包括銑-車復(fù)合、車銑復(fù)合、車-鏜-鉆-齒輪加工等復(fù)合，車磨復(fù)合，成形復(fù)合加工、特種復(fù)合加工等，復(fù)合加工的精度和效率大大提高。2．?dāng)?shù)控機(jī)床的智能化技術(shù)有新的突破，在數(shù)控系統(tǒng)的性能上得到了較多體現(xiàn)。如：自動(dòng)調(diào)整干涉防碰撞功能、斷電后工件自動(dòng)退出安全區(qū)斷電保護(hù)功能、加工零件檢測(cè)和自動(dòng)補(bǔ)償學(xué)習(xí)功能、高精度加工零件智能化參數(shù)選用功能、加工過程自動(dòng)消除機(jī)床震動(dòng)等功能進(jìn)入了實(shí)用化階段，智能化提升了機(jī)床的功能和品質(zhì)。3.1數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)歷史3.1.1數(shù)控技術(shù)發(fā)展的總趨勢(shì)第3章數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)3.機(jī)器人使柔性化組合效率更高機(jī)器人與主機(jī)的柔性化組合得到廣泛應(yīng)用，使得柔性線更加靈活、功能進(jìn)一步擴(kuò)展、柔性線進(jìn)一步縮短、效率更高。機(jī)器人與加工中心、車銑復(fù)合機(jī)床、磨床、齒輪加工機(jī)床、工具磨床、電加工機(jī)床、鋸床、沖壓機(jī)床、激光加工機(jī)床、水切割機(jī)床等組成多種形式的柔性單元和柔性生產(chǎn)線已經(jīng)開始應(yīng)用。4.精密加工技術(shù)有了新進(jìn)展數(shù)控金切機(jī)床的加工精度已從原來的絲級(jí)（0.01mm）提升到微米級(jí)（0.001mm），有些品種已達(dá)到0.05μm左右。超精密數(shù)控機(jī)床的微細(xì)切削和磨削加工，精度可穩(wěn)定達(dá)到0.05μm左右，形狀精度可達(dá)0.01μm左右。采用光、電、化學(xué)等能源的特種加工精度可達(dá)到納米級(jí)（0.001μm）。3.1

數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)歷史3.1.1數(shù)控技術(shù)發(fā)展的總趨勢(shì)第3章數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)5．功能部件性能不斷提高功能部件不斷向高速度、高精度、大功率和智能化方向發(fā)展，并取得成熟的應(yīng)用。全數(shù)字交流伺服電機(jī)和驅(qū)動(dòng)裝置，高技術(shù)含量的電主軸、力矩電機(jī)、直線電機(jī)，高性能的直線滾動(dòng)組件，高精度主軸單元等功能部件推廣應(yīng)用，極大的提高數(shù)控機(jī)床的技術(shù)水平。3.1數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)歷史3.1.1數(shù)控技術(shù)發(fā)展的總趨勢(shì)第3章數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)目前，數(shù)控機(jī)床的發(fā)展日新月異，高速化、高精度化、功能復(fù)合化、控制智能化、體系開放化、驅(qū)動(dòng)并聯(lián)化、極端化(大型化和微型化)、信息交互網(wǎng)絡(luò)化、功能部件新型化、加工過程綠色化已成為數(shù)控機(jī)床發(fā)展的趨勢(shì)和方向。

3.1數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)歷史3.1.2數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)第3章數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)1.向開放式體系結(jié)構(gòu)發(fā)展2.向軟件數(shù)控方向發(fā)展3.向智能化方向發(fā)展4.向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展5.向高可靠性方向發(fā)展6.向復(fù)合化方向發(fā)展7.向多軸聯(lián)動(dòng)化方向發(fā)展3.1數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)歷史3.1.3數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)第3章數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)1.柔性加工單元（FlexibleManufacturingCell）2.柔性加工系統(tǒng)（FlexibleManufacturingSystem）3.柔性生產(chǎn)線（FlexibleManufacturingLine）自動(dòng)化柔性制造車間4.精益生產(chǎn)(LeanProduction)5.敏捷制造(AgileManufacturing)6.自動(dòng)化工廠(FactoryAutomation)7.計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(ComputerIntegrationManufacturingSystem)8.虛擬制造(VirtualManufacturing)等。3.1數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)歷史3.1.4數(shù)控發(fā)展中產(chǎn)生的各種新興制造方式第3章數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)3.1數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)歷史第3章數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)圖3-

9CIMS應(yīng)用模型計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(ComputerIntegrationManufacturingSystem，簡(jiǎn)稱CIMS)CIMS的兩個(gè)基本要點(diǎn)：①企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營的各個(gè)環(huán)節(jié)，如市場(chǎng)分析預(yù)測(cè)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工制造、經(jīng)營管理、產(chǎn)品銷售等一切的生產(chǎn)經(jīng)營活動(dòng)，是一個(gè)不可分割的整體。②企業(yè)整個(gè)生產(chǎn)經(jīng)營過程從本質(zhì)上看，是一個(gè)數(shù)據(jù)的采集、傳遞、加工處理的過程，而形成的最終產(chǎn)品也可看成是數(shù)據(jù)的物質(zhì)表現(xiàn)形式。CIMS通俗解釋：用計(jì)算機(jī)通過信息集成實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的生產(chǎn)制造，以求得企業(yè)的總體效益。3.1數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)歷史3.1.4數(shù)控發(fā)展中產(chǎn)生的各種新興制造方式第3章數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)圖3-8精益生產(chǎn)體系精益生產(chǎn)(LeanProduction，簡(jiǎn)稱LP)1990年，在國際汽車計(jì)劃（IMVP）研究報(bào)告中提出了以改革生產(chǎn)管理為核心的LP體系，他們稱之為“世界級(jí)制造技術(shù)的核心”，并“統(tǒng)一制造技術(shù)的發(fā)展方向”。LP生產(chǎn)的核心內(nèi)容就是準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)方式(JustInTime，JIT)；JIT方式是一個(gè)完整的技術(shù)綜合體，包括經(jīng)營理念、生產(chǎn)組織、物流控制、質(zhì)量管理、成本管理、庫存管理、現(xiàn)場(chǎng)管理等在內(nèi)的較為完整的生產(chǎn)管理技術(shù)體系。3.2機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展3.2.1機(jī)器人概況第3章數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)圖3-8雕刻機(jī)器人機(jī)器人是數(shù)控技術(shù)與自動(dòng)化高度結(jié)合的產(chǎn)物。如噴漆、弧焊、點(diǎn)焊、裝配、搬運(yùn)、特種（水下、爬壁、管道遙控）機(jī)器人等。3.2機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展3.2.1機(jī)器人概況第3章數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)圖3-12機(jī)器人的工作原理圖工業(yè)機(jī)器人是一種可以搬運(yùn)物料、零件、工具或完成多種操作功能的專用機(jī)械裝置。它由計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，是無人參與的自動(dòng)化控制系統(tǒng)。機(jī)器人是可編程、具有柔性的自動(dòng)化系統(tǒng)，可以允許進(jìn)行人機(jī)聯(lián)系，可以通俗地理解為“機(jī)器人是技術(shù)系統(tǒng)的一種類別，它能以其動(dòng)作復(fù)現(xiàn)人的動(dòng)作和職能；它與傳統(tǒng)的自動(dòng)化（或自動(dòng)系統(tǒng))的區(qū)別在于它有更大的萬能性和多目的用途，可以反復(fù)調(diào)整以執(zhí)行不同的功能”。3.2機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展3.2.1機(jī)器人概況第3章數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)圖3-13點(diǎn)心機(jī)器人

點(diǎn)心機(jī)器人SnackBot由卡內(nèi)基美隆大學(xué)（Carnegie

Mellon

University)打造。它的主要用途就是幫用戶帶點(diǎn)心、飲料等物品，能夠配置在辦公室、旅館、賭場(chǎng)大廳進(jìn)行自動(dòng)巡邏，甚至還可以自動(dòng)認(rèn)出在移動(dòng)途中所遇到的不同物體。3.2機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展3.2.1機(jī)器人概況第3章數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)圖3-14水下機(jī)器人“水下機(jī)器人”DepthX水下機(jī)器人DepthX的設(shè)計(jì)目的便是為了在水下環(huán)境中移動(dòng)，并繪制出被淹沒地區(qū)或者礦井的三維地圖。據(jù)悉，水下機(jī)器人DepthX將在日后被用于探測(cè)位于墨西哥中部的全球最深礦井Zacatón

Cenote的工作之中。3.2機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展3.2.2機(jī)器人分類第3章數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)圖3-15多摩（DOMO）機(jī)器人1．按自動(dòng)化功能層次進(jìn)行分類

1）專用機(jī)器人；2）通用機(jī)器人；3）示教再現(xiàn)機(jī)器人；4）智能機(jī)器人。

2．按驅(qū)動(dòng)方式分類進(jìn)行可分類

可分為氣壓傳動(dòng)機(jī)器人、電氣傳動(dòng)機(jī)器人、液壓傳動(dòng)機(jī)器人及復(fù)合傳動(dòng)機(jī)器人。3．按控制方式進(jìn)行分類

（1）固定程序控制機(jī)器人；（2）可編程控制機(jī)器人。還有傳感器控制、非自適應(yīng)控制、自適應(yīng)控制、智能控制等類型的機(jī)器人。3.2機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展3.2.3機(jī)器人軟件第3章數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)機(jī)器人正常工作的基礎(chǔ)是硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。

硬件系統(tǒng)包括機(jī)械系統(tǒng)、傳感系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)與控制系統(tǒng)；

軟件系統(tǒng)則是所有控制系統(tǒng)的統(tǒng)稱。機(jī)器人的精度與執(zhí)行工作的速度由硬件系統(tǒng)決定，而機(jī)器人執(zhí)行何種操作、操作控制的方便性及具有的功能則由機(jī)器人的軟件系統(tǒng)決定。3.2機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展3.2.2機(jī)器人分類第3章數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)圖3-16智能機(jī)器人圖3-17“海洋蜂群”(Seaswarm)機(jī)器人3.2機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展3.2.4機(jī)器人技術(shù)的學(xué)科前沿第3章數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)1．操作機(jī)2．動(dòng)力源和驅(qū)動(dòng)3．移動(dòng)技術(shù)4．微型機(jī)器人5.仿生機(jī)構(gòu)6.機(jī)構(gòu)與控制的一體化設(shè)計(jì)7.智能控制與人工智能及示教技術(shù)3.3快速成型技術(shù)3.3.1快速成型技術(shù)概況第3章數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

快速成形技術(shù)又稱快速原型制造(RapidPrototypingManufacturing，簡(jiǎn)稱RPM)技術(shù)。誕生于20世紀(jì)80年代后期，是基于材料堆積法的一種高新制造技術(shù)，被認(rèn)為是近20年來制造領(lǐng)域的一個(gè)重大成果。它集機(jī)械工程、CAD、逆向工程技術(shù)、分層制造技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、材料科學(xué)、激光技術(shù)于一身，可以自動(dòng)、直接、快速、精確地將設(shè)計(jì)思想轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂幸欢üδ艿脑突蛑苯又圃炝慵?，從而為零件原型制作、新設(shè)計(jì)思想的校驗(yàn)等方面提供了一種高效低成本的實(shí)現(xiàn)手段。

快速成形技術(shù)就是利用三維CAD的數(shù)據(jù)，通過快速成型機(jī)，將一層層的材料堆積成實(shí)體原型。3.3快速成型技術(shù)3.3.1快速成型技術(shù)概況第3章數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)打印類型1）光固化成形2）分層實(shí)體制造3）選擇性激光燒結(jié)4）熔融沉積成形圖3-213D打印產(chǎn)品3.3快速成型技術(shù)3.3.2快速成型技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展第3章數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)快速成型技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用有如下幾個(gè)方面：（1）在新產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)過程中的應(yīng)用；（2）機(jī)械制造領(lǐng)域中的應(yīng)用；（3）快速模具制造中的應(yīng)用；（4）在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用；（5）在文化藝術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用；（6）在航空航天技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用；（7）在家電行業(yè)的應(yīng)用。24

本章重點(diǎn)：講解數(shù)控