《旅游景觀的欣賞(一)》

數(shù)控技術(shù)主講教師:***數(shù)控技術(shù)1第一章概論第一節(jié)數(shù)控機床的基本概念一、數(shù)控機床的產(chǎn)生制造技術(shù)的三個發(fā)展階段:

第一階段:用機器代替手工,從作坊形成工廠。 第二階段:從單件生產(chǎn)方式發(fā)展到大量生產(chǎn)方式。 第三階段:制造的柔性化、系統(tǒng)化、智能化。先進(jìn)制造技術(shù)是經(jīng)濟發(fā)展的支撐第一章概論第一節(jié)數(shù)控機床的基本概念一、數(shù)控機床的產(chǎn)生制2科學(xué)技術(shù)社會生產(chǎn)發(fā)展機械加工工藝過程的自動化質(zhì)量對產(chǎn)品生產(chǎn)率要求越來越高解決的重要措施之一科學(xué)技術(shù)發(fā)展3《旅游景觀的欣賞(一)》4《旅游景觀的欣賞(一)》5計算機控制系統(tǒng)系統(tǒng):是一些機構(gòu)的組合,這些機構(gòu)由信息聯(lián)系在一起,完成一定的任務(wù)。系統(tǒng)計算機(完成比較器、控制器等功能)被控對象或過程測量機構(gòu)或傳感器等控制:通過信息給對象以命令。對象:為完成一定任務(wù)的被控制機構(gòu)。過程:被控制的連續(xù)運行狀態(tài)。如機械加工過程(車削、銑削、磨削等)、化學(xué)反應(yīng)過程等。計算機控制系統(tǒng)系統(tǒng):是一些機構(gòu)的組合,這些機構(gòu)由信息聯(lián)系在一620世紀(jì)中葉數(shù)控技術(shù)和數(shù)控機床的誕生標(biāo)志著生產(chǎn)和控制領(lǐng)域一個嶄新時代的到來1948年美國帕森斯(ParsonsCo.)公司在研制加工直升機葉片輪廓檢驗樣板的機床時,首先提出利用電子計算機控制機床加工復(fù)雜曲線樣板的新概念。ParsonsCo.公司設(shè)想的方案是:把坐標(biāo)點的代碼打在穿孔卡上,然后輸入到機床的控制系統(tǒng)中,使一臺改裝過的銑床按照微小增量的步距移動得到需要的軌跡。20世紀(jì)中葉數(shù)控技術(shù)和數(shù)控機床的誕生標(biāo)志著生產(chǎn)和控制領(lǐng)域一個7ParsonsCo.公司受美國空軍委托與麻省理工學(xué)院(MIT)伺服機構(gòu)研究所合作研制于1952年研制出世界上第一臺三坐標(biāo)立式數(shù)控銑床。采用了自動控制、伺服驅(qū)動、精密測量、新型機械結(jié)構(gòu)。1955年數(shù)控機床形成了產(chǎn)業(yè)化,并批量投放市場。數(shù)控機床的誕生在對復(fù)雜曲線、型面的加工以及對美國航空工業(yè)和軍事工業(yè)的發(fā)展起到了重要作用。ParsonsCo.公司的數(shù)控加工方案實現(xiàn)了,這是因為:第一:構(gòu)思正確。第二:科學(xué)技術(shù)的發(fā)展使構(gòu)思變?yōu)楝F(xiàn)實成為可能。ParsonsCo.公司受美國空軍委托與麻省理工學(xué)院(MI8數(shù)控加工的構(gòu)思與實現(xiàn)零件尺寸零件形狀數(shù)控裝置伺服系統(tǒng)速度反饋位置反饋機床單位運動返回數(shù)控加工的構(gòu)思與實現(xiàn)零件尺寸零件形狀數(shù)控裝置伺服系統(tǒng)速9計算機的出現(xiàn)為數(shù)控技術(shù)的出現(xiàn)與發(fā)展奠定了基礎(chǔ)第一代數(shù)控:1952~1959年,以MIT研制的三坐標(biāo)數(shù)控系統(tǒng)為標(biāo)志,系統(tǒng)全部采用電子管元件,邏輯運算與控制采用硬件電路完成。稱之為硬件數(shù)控系統(tǒng)(NumericalControl—NC)。第二代數(shù)控:1959~,晶體管元件和印刷電路板廣泛應(yīng)用于數(shù)控系統(tǒng)。成為第二代數(shù)控系統(tǒng)的標(biāo)志。第三代數(shù)控:1965~,由于小規(guī)模集成電路的出現(xiàn),使其體積變小、功耗降低,數(shù)控系統(tǒng)的可靠性得以進(jìn)一步提高,從而推動了數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展。計算機的出現(xiàn)為數(shù)控技術(shù)的出現(xiàn)與發(fā)展奠定了基礎(chǔ)第一代數(shù)控:1910第四代數(shù)控:1970~,隨著微電子技術(shù)的發(fā)展,小型計算機逐漸取代數(shù)控系統(tǒng)中的專用計算機,使許多控制功能可以依靠編制專用程序來完成,而不必依靠硬件電路,實現(xiàn)軟件控制,大大提高了數(shù)控系統(tǒng)控制的靈活性和數(shù)控設(shè)備的可靠性。1970年,美國芝加哥國際機床展覽會上第一次展出了采用小型計算機控制的計算機數(shù)控(ComputerNumericalControl—CNC)裝置和由計算機直接控制多臺機床的直接數(shù)控(DirectNumericalControl—DNC)系統(tǒng)。第四代數(shù)控:1970~,隨著微電子技術(shù)的發(fā)展,小型計算機逐漸11第五代數(shù)控:1974~,中、大規(guī)模集成電路技術(shù)所取得的成就,促使價格低廉、體積更小、集成度更高、工作可靠的微處理器芯片問世,并逐步應(yīng)用于數(shù)控系統(tǒng),進(jìn)一步簡化了CNC系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu),降低了CNC機床的成本,由此產(chǎn)生了以微處理器為CNC系統(tǒng)核心的第五代數(shù)控系統(tǒng),即采用微型電子計算機控制的數(shù)控系統(tǒng)(MicrocomputerNumericalControl——MNC)第五代數(shù)控:1974~,中、大規(guī)模集成電路技術(shù)所取得的成就,12新一代數(shù)控:進(jìn)入90年代,數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展以高速度、高精度、智能化為顯著特點。大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的進(jìn)一步發(fā)展,使微處理器的性能不斷提高,軟件功能日益增強,CNC系統(tǒng)隨著外圍電路和接口配置的不斷完善,以及軟件技術(shù)在交互式人機對話和圖形顯示技術(shù)方面所取得的成就而得到發(fā)展?；赑C-NC的新一代數(shù)控充分利用了現(xiàn)有PC機的軟硬件資源,使得數(shù)控系統(tǒng)集成度高,可靠性好,升級換代容易,易于實現(xiàn)開放式系統(tǒng)。新一代數(shù)控:進(jìn)入90年代,數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展以高速度、高精度、智13數(shù)控機床:

將加工過程所需的各種操作(如主軸變速、松夾工件、進(jìn)刀與退刀、開車與停車、選擇刀具、供給冷卻液等)和步驟以及刀具與工件之間的相對位移量都用數(shù)字化的代碼表示,通過控制介質(zhì)(如穿孔紙帶或磁帶)將數(shù)字信息送入專用的或通用的計算機,計算機對輸入的信息進(jìn)行處理與運算,發(fā)出各種指令來控制機床的伺服系統(tǒng)或其它執(zhí)行元件,使機床自動加工出所需要的工件。數(shù)控機床:將加工過程所需的各種操作(如主軸變速、松14數(shù)控機床定義:

由國際信息處理聯(lián)盟IFIP——InternationalFederationofInformationProcessing第五技術(shù)委員會對數(shù)控機床作如下定義:數(shù)控機床是一個裝有程序控制系統(tǒng)的機床,該系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有使用號碼或其它符號編碼指令規(guī)定的程序。

數(shù)控系統(tǒng):采用數(shù)控技術(shù)的控制系統(tǒng)。

數(shù)控機床定義:由國際信息處理聯(lián)盟IFIP——Int15數(shù)控技術(shù)——數(shù)字控制(NumericalControl)技術(shù)(NC技術(shù)):用數(shù)字化信息(數(shù)字量及字符)發(fā)出指令并實現(xiàn)自動控制的技術(shù)。數(shù)控(NC)——硬件數(shù)控:數(shù)控設(shè)備的數(shù)控功能是用專用計算機的硬件結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)的。

計算機數(shù)控(CNC)——軟件數(shù)控(ComputerNumericalControl):在硬件數(shù)控的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,以小型通用計算機或微型計算機的系統(tǒng)控制程序來實現(xiàn)部分或全部數(shù)控功能。若改變相應(yīng)的控制程序,即可改變其控制功能,而無需改變其硬件電路。因此CNC系統(tǒng)具有更大的通用性和靈活性,即具有很好的“柔性”。數(shù)控技術(shù)——數(shù)字控制(NumericalContr16機床數(shù)控技術(shù)數(shù)控系統(tǒng)外圍技術(shù)機床基礎(chǔ)件配套件工作臺床身立柱導(dǎo)軌刀架刀庫絲杠位置反饋系統(tǒng)數(shù)控裝置驅(qū)動系統(tǒng)管理技術(shù)工具系統(tǒng)編程技術(shù)軟件硬件ROMPLCCPURAM順序程序控制軟件電動機伺服系統(tǒng)I/O接口功率放大器PWMSCR交流電動機步進(jìn)電動機直流電動機激光光柵光電編碼器磁柵感應(yīng)同步器測帶發(fā)電機旋轉(zhuǎn)變壓器刀桿刀片編程系統(tǒng)編程機機床數(shù)控技術(shù)圖示:機床數(shù)控技術(shù)數(shù)控系統(tǒng)外圍技術(shù)機床基礎(chǔ)件配套件工作臺床身立柱導(dǎo)17二、數(shù)控機床的組成數(shù)控機床加工零件的幾個步驟:根據(jù)加工零件的圖紙與工藝方案,用規(guī)定的代碼和程序格式編寫程序單。2)通過輸入裝置將程序代碼逐段輸入到數(shù)控裝置。3)數(shù)控裝置將代碼進(jìn)行譯碼,寄存和運算之后,向機床伺服機構(gòu)發(fā)出訊號,以驅(qū)動機床的各個運動部件,并控制其它必要的輔助操作,如變速、開關(guān)冷卻液、松夾工件及刀具轉(zhuǎn)位等,最后加工出合格的零件。二、數(shù)控機床的組成數(shù)控機床加工零件的幾個步驟:根據(jù)加工零件的18數(shù)控機床通常由四部分組成:圖示的機床組成方式為——開環(huán)系統(tǒng)程序載體數(shù)控裝置伺服系統(tǒng)機床部分測量裝置檢測反饋加上測量裝置后機床組成方式為——閉環(huán)系統(tǒng)可以將機床所得到的檢測結(jié)果再反饋到數(shù)控裝置中去。數(shù)控機床通常由四部分組成:圖示的機床組成方式為程序載體數(shù)控裝19數(shù)控機床的基本組成如下圖所示:程序載體輸入裝置數(shù)控裝置伺服驅(qū)動系統(tǒng)強電控制裝置檢測裝置機床(主運動、進(jìn)給運動、輔助操作)繼續(xù)數(shù)控機床的基本組成如下圖所示:程序輸入數(shù)控伺服驅(qū)動強電控制檢201、程序載體對數(shù)控機床進(jìn)行控制必須在人與機床之間建立某種聯(lián)系,這種聯(lián)系的中間媒介物即——程序載體(又稱控制介質(zhì))。常用的控制介質(zhì)有:穿孔帶、穿孔卡、磁帶。1、程序載體對數(shù)控機床進(jìn)行控制必須在人與機床之間建立21如圖所示為八位標(biāo)準(zhǔn)穿孔帶:返回如圖所示為八位標(biāo)準(zhǔn)穿孔帶:返回222、輸入裝置輸入裝置的作用就是將程序載體上的數(shù)控代碼信息轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電脈沖信號傳送至數(shù)控裝置的內(nèi)存儲器。數(shù)控代碼信息——零件加工程序、控制參數(shù)、補償數(shù)據(jù)

2、輸入裝置輸入裝置的作用就是將程序載體上的數(shù)控代碼23光電閱讀機——穿孔帶。磁帶機——磁帶。軟盤驅(qū)動器——磁盤。MDI方式——手動直接輸入。直接通訊方式——由計算機直接傳送給數(shù)控裝置。DNC系統(tǒng)接口輸入——分布式數(shù)字控制系統(tǒng)接口輸入(DistributedNumericalControl)。

返回光電閱讀機——穿孔帶。返回243、數(shù)控裝置(CNC)數(shù)控機床的中心環(huán)節(jié)。輸入裝置:接受由穿孔帶閱讀機輸出的代碼,經(jīng)過識別與譯碼之后分別輸送到個相應(yīng)的寄存器,這些指令與數(shù)據(jù)將作為控制器與運算器的原始數(shù)據(jù)。3、數(shù)控裝置(CNC)數(shù)控機床的中心環(huán)節(jié)。輸入裝置:接受由穿25控制器:接受輸入裝置的指令,根據(jù)指令控制運算器與輸出裝置,以實現(xiàn)對機床的各種操作(如主軸的變速或冷卻液的開關(guān))以及控制整機的工作循環(huán)?？刂破?接受輸入裝置的指令,根據(jù)指令控制運算器與輸出裝置,以26運算器:接受控制器的指令,將輸入裝置送來的數(shù)據(jù)進(jìn)行某種運算,并不斷地向輸出裝置送出運算結(jié)果,使伺服系統(tǒng)執(zhí)行所要求的運動。運算器:接受控制器的指令,將輸入裝置送來的數(shù)據(jù)進(jìn)行某種運算,27輸出裝置:根據(jù)控制器的指令將運算器送來的計算結(jié)果輸送到伺服系統(tǒng),經(jīng)過功率的放大,驅(qū)動相應(yīng)的坐標(biāo)軸,使機床完成刀具相對工件的運動。輸出裝置:根據(jù)控制器的指令將運算器送來的計算結(jié)果輸送到伺服系28CNC裝置硬件軟件工業(yè)控制計算機或?qū)Ｓ梦⑿陀嬎銠C位置控制模塊圖形控制模塊可編程控制器(PLC)零件加工程序的輸入輸出控制軟件管理軟件系統(tǒng)的顯示功能和診斷功能譯碼處理位置控制刀具補償速度控制CNC裝置硬件軟件工業(yè)控制計算機或?qū)Ｓ梦⑿陀嬎銠C位置控制模塊29微型計算機系統(tǒng)軟件硬件微型計算機電源I/O接口電路微處理器內(nèi)存儲器應(yīng)用軟件系統(tǒng)軟件程序設(shè)計語言編譯程序監(jiān)控程序、操作程序高級語言機器語言外圍設(shè)備控制面板系統(tǒng)總線寄存器組控制器運算器隨機存儲器只讀存儲器串行I/O接口電路并行I/O接口電路控制總線地址總線數(shù)據(jù)總線過程I/O通道外部設(shè)備外存儲器：磁盤、磁帶鍵盤、顯示器、打印機、紙帶輸入機、掃描儀開關(guān)量I/O器A/D、D/A轉(zhuǎn)換器匯編程序解釋程序匯編語言數(shù)據(jù)庫軟件包微型計算機系統(tǒng):返回微型計算機系統(tǒng)軟件硬件微型計算機電源I/O接口電路微304、強電控制裝置主要功能是接受數(shù)控裝置所控制的內(nèi)置式可編程控制器(PLC)輸出的主軸變速、換向、啟動或停止,刀具的選擇和更換,分度工作臺的轉(zhuǎn)位和鎖緊,工件的夾緊或松開,切削液的開或關(guān)等輔助操作的信號,經(jīng)功率放大直接驅(qū)動相應(yīng)的執(zhí)行元件,諸如接觸器、電磁閥等,從而實現(xiàn)數(shù)控機床在加工過程中的全部自動操作。返回4、強電控制裝置主要功能是接受數(shù)控裝置所控制的內(nèi)置式315、伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)接受來自數(shù)控裝置的指令信息,嚴(yán)格按照指令信息的要求帶動機床的移動部件,以加工出符合圖紙要求的零件。伺服系統(tǒng)包括:驅(qū)動裝置、執(zhí)行部件兩大系統(tǒng)。由于伺服控制系統(tǒng)是數(shù)控機床的最后控制環(huán)節(jié),因此它的伺服精度和動態(tài)響應(yīng)特性將直接影響數(shù)控機床的生產(chǎn)率、加工精度和表面加工質(zhì)量。5、伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)接受來自數(shù)控裝置的指令信息,嚴(yán)格32功率步進(jìn)電動機(SteppingMotor)直流伺服電動機(帶有感應(yīng)同步器、編碼器等位置檢測元件)。采用晶體管脈沖寬度調(diào)制(PWM—PulseWidthModulation)

和晶閘管

(SCR—SemiconductorControlRectifier)調(diào)速系統(tǒng)。交流伺服電動機(帶有感應(yīng)同步器、編碼器等位置檢測元件)。采用正弦波PWM變頻調(diào)速(SPWM—SinePWM)和矢量控制調(diào)速(VectorControl)常用伺服驅(qū)動部件有:返回功率步進(jìn)電動機(SteppingMotor)常用伺服驅(qū)動336、機床與傳統(tǒng)的機床相比,數(shù)控機床的外部造型、整體布局,傳動系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)、排屑系統(tǒng)與刀具系統(tǒng)的部件結(jié)構(gòu)以及操作機構(gòu)等方面都已發(fā)生了很大的變化。通常對數(shù)控機床設(shè)計在機床的精度、靜剛度、動剛度和熱剛度等方面提出了更高的要求,而傳動鏈則要求盡可能簡單。目的是為了滿足數(shù)控技術(shù)的要求和充分發(fā)揮數(shù)控機床的特點。6、機床與傳統(tǒng)的機床相比,數(shù)控機床的外部造型、整體布34與普通機床的不同點:(1)由于采用高性能的主軸和伺服系統(tǒng),使得數(shù)控機床的機械傳動結(jié)構(gòu)得到了簡化,傳動鏈較短。(2)具有較高的動態(tài)剛度、阻尼精度,耐磨性好,熱變形較小。(3)更多地采用高效傳動部件,如滾珠絲杠副,滾動導(dǎo)軌。返回與普通機床的不同點:返回35三、數(shù)控機床涉及的基本技術(shù)數(shù)控機床是綜合了當(dāng)今世界上許多領(lǐng)域最新的技術(shù)成果。主要包括:精密機械、計算機及信息處理、自動控制及伺服驅(qū)動、精密檢測及傳感和網(wǎng)絡(luò)通訊等技術(shù)。其核心是由微電子技術(shù)向精密機械技術(shù)滲透所形成的機電一體化技術(shù)。三、數(shù)控機床涉及的基本技術(shù)數(shù)控機床是綜合了當(dāng)今世界上許多領(lǐng)域361、精密機械技術(shù)精密機械技術(shù)是數(shù)控機床的基礎(chǔ),它包括精密機械設(shè)計和精密機械加工兩大方面。對一臺數(shù)控機床而言,機械結(jié)構(gòu)和傳動占了很大的比例,因此不斷發(fā)展各種新的設(shè)計計算方法和新型結(jié)構(gòu),采用新型材料和新工藝,以使新一代數(shù)控機床的主機具有高精度、高速度、高可靠性、體積小、質(zhì)量小、維修方便和價格低廉的機械機構(gòu)。返回1、精密機械技術(shù)精密機械技術(shù)是數(shù)控機床的基礎(chǔ),它包括372、計算機及信息處理技術(shù)通常計算機技術(shù)包括計算機軟件和計算機硬件技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù),以及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)。而信息處理技術(shù)包括信息的存取、運算、判斷、決策和交換,計算機作為信息處理的工具,兩者之間就自然地具有極為密切的關(guān)系。數(shù)控系統(tǒng)中計算機指揮和管理整個系統(tǒng)的有序運行,信息處理的高速、及時和正確將直接影響系統(tǒng)的工作質(zhì)量和效率。目前的數(shù)控系統(tǒng)還引入了人工智能、專家系統(tǒng)、模糊控制、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和仿真技術(shù)等。返回2、計算機及信息處理技術(shù)通常計算機技術(shù)包括計算機軟件383、自動控制理論和伺服驅(qū)動技術(shù)自動控制理論和伺服驅(qū)動技術(shù)對數(shù)控機床的功能、動態(tài)特性和控制品質(zhì)具有重要影響:在對一個具體的控制裝置或系統(tǒng)的設(shè)計、仿真和現(xiàn)場調(diào)試中,自動控制理論具有重要的理論指導(dǎo)作用。在伺服速度環(huán)控制中采用前饋控制,使傳統(tǒng)的位置環(huán)偏差控制的跟蹤滯后現(xiàn)象得到很大改善,并增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和伺服精度。3、自動控制理論和伺服驅(qū)動技術(shù)自動控制理論和伺服驅(qū)動39為了適應(yīng)不同類型數(shù)控機床復(fù)雜的控制算法,伺服系統(tǒng)的位置環(huán)和速度環(huán)都采用軟件控制。目前交流伺服電動機驅(qū)動已經(jīng)逐步取代了其它的伺服驅(qū)動,與之配套的是電力電子技術(shù),提供了瞬時輸出很大的峰值電流和完善的保護(hù)功能。返回為了適應(yīng)不同類型數(shù)控機床復(fù)雜的控制算法,伺服系統(tǒng)的位404、精密檢測和傳感技術(shù)精密檢測和傳感技術(shù)是閉環(huán)和半閉環(huán)控制系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù),檢測和傳感裝置則是實現(xiàn)自動控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。精密檢測和傳感的精度與功能直接影響自動控制的品質(zhì),在精度補償方面發(fā)揮重要作用。精密檢測的關(guān)鍵器件是傳感器,數(shù)控系統(tǒng)要求傳感器能夠快速、精確地獲取信息,并能在各種各樣的工作環(huán)境下可靠運行。與計算機技術(shù)的發(fā)展相比,傳感與檢測技術(shù)的發(fā)展相對滯后。返回返回4、精密檢測和傳感技術(shù)精密檢測和傳感技術(shù)是閉環(huán)和半閉415、網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在通信領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,正在對數(shù)控機床和以數(shù)控機床為基礎(chǔ)的柔性制造單元(FMC)、柔性制造系統(tǒng)(FMS)乃至計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)產(chǎn)生重大而深遠(yuǎn)的影響。通過網(wǎng)絡(luò)仿真使零件從概念到在數(shù)控機床上完成加工的全部過程已經(jīng)實現(xiàn)。計算機網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)可以充分實現(xiàn)信息資源共享。通過電子郵件等方式進(jìn)行無紙化的遠(yuǎn)程管理和監(jiān)控,可以方便地進(jìn)行產(chǎn)品的異地加工、裝配和調(diào)試。5、網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在通信領(lǐng)域的廣泛42機械加工是一種用加工機械對工件的外形尺寸或性能進(jìn)行改變的過程。按被加工的工件處于的溫度狀態(tài)﹐分為冷加工和熱加工。一般在常溫下加工，并且不引起工件的化學(xué)或物相變化﹐稱冷加工。一般在高于或低于常溫狀態(tài)的加工﹐會引起工件的化學(xué)或物相變化﹐稱熱加工。冷加工按加工方式的差別可分為切削加工和壓力加工。熱加工常見有熱處理﹐煅造﹐鑄造和焊接。機械加工另外裝配時常常要用到冷熱處理。例如：軸承在裝配時往往將內(nèi)圈放入液氮里冷卻使其尺寸收縮，將外圈適當(dāng)加熱使其尺寸放大，然后再將其裝配在一起?；疖嚨能囕喭馊σ彩怯眉訜岬姆椒▽⑵涮自诨w上，冷卻時即可保證其結(jié)合的牢固性（此種方法現(xiàn)在依舊應(yīng)用于某些零部件的轉(zhuǎn)配過程中）。機械加工包括：燈絲電源繞組、激光切割、重型加工、金屬粘結(jié)、金屬拉拔、等離子切割、精密焊接、輥軋成型、金屬板材彎曲成型、模鍛、水噴射切割、精密焊接等。機械加工：廣意的機械加工就是指能用機械手段制造產(chǎn)品的過程；狹意的是用車床（LatheMachine）、銑床(MillingMachine)、鉆床(DrilingMachine)、磨床(GrindingMachine)、沖壓機、壓鑄機機等專用機械設(shè)備制作零件的過程。編輯本段微型機械加工技術(shù)的國外發(fā)展現(xiàn)狀機械產(chǎn)品1959年，RichardPFeynman(1965年諾貝爾物理獎獲得者)就提出了微型機械的設(shè)想。1962年第一個硅微型壓力傳感器問世，其后開發(fā)出尺寸為50～500μm的齒輪、齒輪泵、氣動渦輪及聯(lián)接件等微機械。1965年，斯坦福大學(xué)研制出硅腦電極探針，后來又在掃描隧道顯微鏡、微型傳感器方面取得成功。1987年美國加州大學(xué)伯克利分校研制出轉(zhuǎn)子直徑為60～12μm的利用硅微型靜電機，顯示出利用硅微加工工藝制造小可動結(jié)構(gòu)并與集成電路兼容以制造微小系統(tǒng)的潛力。微型機械在國外已受到政府部門、企業(yè)界、高等學(xué)校與研究機構(gòu)的高度重視。美國MIT、Berkeley、Stanford\AT&T的15名科學(xué)家在上世紀(jì)八十年代末提出"小機器、大機遇：關(guān)于新興領(lǐng)域--微動力學(xué)的報告"的國家建議書，聲稱"由于微動力學(xué)(微系統(tǒng))在美國的緊迫性，應(yīng)在這樣一個新的重要技術(shù)領(lǐng)域與其他國家的競爭中走在前面"，建議中央財政預(yù)支費用為五年5000萬美元，得到美國領(lǐng)導(dǎo)機構(gòu)重視，連續(xù)大力投資，并把航空航天、信息和MEMS作為科技發(fā)展的三大重點。美國宇航局投資1億美元著手研制"發(fā)現(xiàn)號微型衛(wèi)星"，美國國家科學(xué)基金會把MEMS作為一個新崛起的研究領(lǐng)域制定了資助微型電子機械系統(tǒng)的研究的計劃，從1998年開始，資助MIT，加州大學(xué)等8所大學(xué)和貝爾實驗室從事這一領(lǐng)域的研究與開發(fā)，年資助額從100萬、200萬加到1993年的500萬美元。1994年發(fā)布的《美國國防部技術(shù)計劃》報告，把MEMS列為關(guān)鍵技術(shù)項目。美國國防部高級研究計劃局積極領(lǐng)導(dǎo)和支持MEMS的研究和軍事應(yīng)用，現(xiàn)已建成一條MEMS標(biāo)準(zhǔn)工藝線以促進(jìn)新型元件/裝置的研究與開發(fā)。美國工業(yè)主要致力于傳感器、位移傳感器、應(yīng)變儀和加速度表等傳感器有關(guān)領(lǐng)域的研究。很多機構(gòu)參加了微型機械系統(tǒng)的研究，如康奈爾大學(xué)、斯坦福大學(xué)、加州大學(xué)伯克利分校、密執(zhí)安大學(xué)、威斯康星大學(xué)、老倫茲得莫爾國家研究等。加州大學(xué)伯克利傳感器和執(zhí)行器中心(BSAC)得到國防部和十幾家公司資助1500萬元后，建立了1115m2研究開發(fā)MEMS的超凈實驗室。日本通產(chǎn)省1991年開始啟動一項為期10年、耗資250億日元的微型大型研究計劃，研制兩臺樣機，一臺用于醫(yī)療、進(jìn)入人體進(jìn)行診斷和微型手術(shù)，另一臺用于工業(yè)，對飛機發(fā)動機和原子能設(shè)備的微小裂紋實施維修。該計劃有筑波大學(xué)、東京工業(yè)大學(xué)、東北大學(xué)、早稻田大學(xué)和富士通研究所等幾十家單位參加。歐洲工業(yè)發(fā)達(dá)國家也相繼對微型系統(tǒng)的研究開發(fā)進(jìn)行了重點投資，德國自1988年開始微加工十年計劃項目，其科技部于1990～1993年撥款4萬馬克支持"微系統(tǒng)計劃"研究，并把微系統(tǒng)列為本世紀(jì)初科技發(fā)展的重點，德國首創(chuàng)的LIGA工藝，為MEMS的發(fā)展提供了新的技術(shù)手段，并已成為三維結(jié)構(gòu)制作的優(yōu)選工藝。法國1993年啟動的7000萬法郎的"微系統(tǒng)與技術(shù)"項目。歐共體組成"多功能微系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)NEXUS"，聯(lián)合協(xié)調(diào)46個研究所的研究。瑞士在其傳統(tǒng)的鐘表制造行業(yè)和小型精密機械工業(yè)的基礎(chǔ)上也投入了MEMS的開發(fā)工作，1992年投資為1000萬美元。英國政府也制訂了納米科學(xué)計劃。在機械、光學(xué)、電子學(xué)等領(lǐng)域列出8個項目進(jìn)行研究與開發(fā)。為了加強歐洲開發(fā)MEMS的力量，一些歐洲公司已組成MEMS開發(fā)集團(tuán)。目前已有大量的微型機械或微型系統(tǒng)被研究出來，例如：尖端直徑為5μm的微型鑷子可以夾起一個紅血球，尺寸為7mm×7mm×2mm的微型泵流量可達(dá)250μl/min能開動汽車，在磁場中飛行的機器蝴蝶，以及集微型速度計、微型陀螺和信號處理系統(tǒng)為一體的微型慣性組合(MIMU)。德國創(chuàng)造了LIGA工藝，制成了懸臂梁、執(zhí)行機構(gòu)以及微型泵、微型噴嘴、濕度、流量傳感器以及多種光學(xué)器件。美國加州理工學(xué)院在飛機翼面粘上相當(dāng)數(shù)量的1mm的微梁，控制其彎曲角度以影響飛機的空氣動力學(xué)特性。美國大批量生產(chǎn)的硅加速度計把微型傳感器(機械部分)和集成電路(電信號源、放大器、信號處理和正檢正電路等)一起集成在硅片上3mm×3mm的范圍內(nèi)。日本研制的數(shù)厘米見方的微型車床可加工精度達(dá)1.5μm的微細(xì)軸。工藝基礎(chǔ)的基本概念編輯本段生產(chǎn)過程和工藝過程生產(chǎn)過程是指從原材料（或半成品）制成產(chǎn)品的全部過程。對機器生產(chǎn)而言包括原材料的運輸和保存，生產(chǎn)的準(zhǔn)備，毛坯的制造，零件的加工和熱處理，產(chǎn)品的裝配、及調(diào)試，油漆和包裝等內(nèi)容。生產(chǎn)過程的內(nèi)容十分廣泛，現(xiàn)代企業(yè)用系統(tǒng)工程學(xué)的原理和方法組織生產(chǎn)和指導(dǎo)生產(chǎn)，將生產(chǎn)過程看成是一個具有輸入和輸出的生產(chǎn)系統(tǒng)。能使企業(yè)的管理科學(xué)化，使企業(yè)更具應(yīng)變力和競爭力。在生產(chǎn)過程中，直接改變原材料（或毛坯）形狀、尺寸和性能，使之變?yōu)槌善返倪^程，稱為工藝過程。它是生產(chǎn)過程的主要部分。例如毛坯的鑄造、鍛造和焊接；改變材料性能的熱處理[1]；零件的機械加工等，都屬于工藝過程。工藝過程又是由一個或若干個順序排列的工序組成的。工序是工藝過程的基本組成單位。所謂工序是指在一個工作地點，對一個或一組工件所連續(xù)完成的那部分工藝過程。構(gòu)成一個工序的主要特點是不改變加工對象、設(shè)備和操作者，而且工序的內(nèi)容是連續(xù)完成的。例如圖32-1中[cc1]的零件，其工藝過程可以分為以下兩個工序：工序1：在車床上車外圓、車端面、鏜孔和內(nèi)孔倒角；工序2：在鉆床上鉆6個小孔。在同一道工序中，工件可能要經(jīng)過幾次安裝。工件在一次裝夾中所完成的那部分工序，稱為安裝。在工序1中，有兩次安裝。第一次安裝：用三爪卡盤夾住外圓，車端面C，鏜內(nèi)孔，內(nèi)孔倒角，車外圓。第二次安裝：調(diào)頭用三爪盤夾住外圓，車端面A和B，內(nèi)孔倒角。編輯本段生產(chǎn)類型生產(chǎn)類型通常分為三類。1．單件生產(chǎn)單個地生產(chǎn)某個零件，很少重復(fù)地生產(chǎn)。2．成批生產(chǎn)成批地制造相同的零件的生產(chǎn)。3．大量生產(chǎn)當(dāng)產(chǎn)品的制造數(shù)量很大，大多數(shù)工作地點經(jīng)常是重復(fù)進(jìn)行一種零件的某一工序的生產(chǎn)。擬定零件的工藝過程時，由于零件的生產(chǎn)類型不同，所采用的加方法、機床設(shè)備、工夾量具、毛坯及對工人的技術(shù)要求等，都有很大的不同。編輯本段加工余量為了加工出合格的零件，必須從毛坯上切去的那層金屬的厚度，稱為加工余量。加工余量又可分為工序余量和總余量。某工序中需要切除的那層金屬厚度，稱為該工序的加工余量。從毛坯到成品總共需要切除的余量，稱為總余量，等于相應(yīng)表面各工序余量之和。在工件上留加工余量的目的是為了切除上一道工序所留下來的加工誤差和表面缺陷，如鑄件表面冷硬層、氣孔、夾砂層，鍛件表面的氧化皮、脫碳層、表面裂紋，切削加工后的內(nèi)應(yīng)力層和表面粗糙度等。從而提高工件的精度和表面粗糙度。加工余量的大小對加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率均有較大影響。加工余量過大，不僅增加了機械加工的勞動量，降低了生產(chǎn)率，而且增加了材料、工具和電力消耗，提高了加工成本。若加工余量過小，則既不能消除上道工序的各種缺陷和誤差，又不能補償本工序加工時的裝夾誤差，造成廢品。其選取原則是在保證質(zhì)量的前提下，使余量盡可能小。一般說來，越是精加工，工序余量越小。編輯本段基準(zhǔn)機械零件是由若干個表面組成的，研究零件表面的相對關(guān)系，必須確定一個基準(zhǔn)，基準(zhǔn)是零件上用來確定其它點、線、面的位置所依據(jù)的點、線、面。根據(jù)基準(zhǔn)的不同功能，基準(zhǔn)可分為設(shè)計基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)兩類。1．設(shè)計基準(zhǔn)在零件圖上用以確定其它點、線、面位置的基準(zhǔn)，稱為設(shè)計基準(zhǔn)。如圖32-2所[cc2]示的軸套零件，各外圓和內(nèi)孔的設(shè)計基準(zhǔn)是零件的軸心線，端面A是端面B、C的設(shè)計基準(zhǔn)，內(nèi)孔的軸線是外圓徑向跳動的基準(zhǔn)。2．工藝基準(zhǔn)零件在加工和裝配過程中所使用的基準(zhǔn)，稱為工藝基準(zhǔn)。工藝基準(zhǔn)按用途不同又分為裝配基準(zhǔn)、測量基準(zhǔn)及定位基準(zhǔn)。（1）裝配基準(zhǔn)裝配時用以確定零件在部件或產(chǎn)品中的位置的基準(zhǔn)，稱為裝配基準(zhǔn)。（2）測量基準(zhǔn)用以檢驗已加工表面的尺寸及位置的基準(zhǔn)，稱為測量基準(zhǔn)。如圖32-2中的零件，內(nèi)孔軸線是檢驗外圓徑向跳動的測量基準(zhǔn)；表面A是檢驗長度L尺寸l和的測量基準(zhǔn)。（3）定位基準(zhǔn)加工時工件定位所用的基準(zhǔn)，稱為定位基準(zhǔn)。作為定位基準(zhǔn)的表面（或線、點），在第一道工序中只能選擇未加工的毛坯表面，這種定位表面稱粗基準(zhǔn).在以后的各個工序中就可采用已加工表面作為定位基準(zhǔn)，這種定位表面稱精基準(zhǔn)