先进制造技术基础_第3章_先进制造工艺技术

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1、§3-1先进制造工艺技术概论§3-2超高速加工技术§3-3超精密加工技术第3章先进制造工艺技术§3-4快速原型制造技术§3-5现代特种加工技术§3-6微细加工技术教学时数：14学时教学目标：通过本章的学习，了解先进制造工艺技术的基本特征及发展趋势;掌握先进制造工艺技术中超高速加工技术、超精密加工技术、特种加工技术、快速原型制造技术以及微细加工技术的基本概念、关键支撑技术及发展应用；通过实例分析了解这些先进技术手段在日常生活以及现代机械产品中的实际应用。通过本章的学习，使学生获得先进制造工艺技术的基本知识，为进一步学习专业课程打下坚实的基础。教学要

2、求：了解先进制造工艺技术的定义、内涵及现状。掌握超高速加工技术相关的基础知识，了解其现状及应用。掌握超精密加工技术相关的基础知识，了解其现状及应用。了解快速原型制造技术相关内容，掌握几种典型的快速原型工艺方法。3.1.1机械制造工艺的定义和内涵机械制造工艺是将各种原材料通过改变其形状、尺寸、性能或相对位置，使之成为成品或半成品的方法和过程。按其功能的不同，机械制造工艺分为三个阶段：零件毛坯的成形准备阶段，包括原材料切割、焊接、铸造、锻压加工成形等；机械切削加工阶段，包括车削、钻削、铣削、刨削、镗削、磨削加工等；表面改性处理阶段，包括热处理、电镀、

3、化学镀、热喷涂、涂装等。图3.1为机械制造工艺流程图。§3-1先进制造工艺技术概论图3.1机械制造工艺流程图3.1.2先进制造工艺的发展趋势(1)加工精度和加工速度不断提高（2）材料科学促进制造工艺变革（3）自动化和数字化工艺装备的发展提高了机械加工的效率（4）优质清洁表面工程技术获得进一步发展3.1.3先进制造工艺的特点（1）优质（2）高效（3）低耗（4）洁净（5）灵活3.2.1超高速加工技术的内涵和特点超高速加工技术是指采用超硬材料的刀具磨具和能可靠地实现高速运动的高精度、高自动化、高柔性的制造设备，以极大地提高切削速度来达到提高材料切除率、

4、加工精度和加工质量地现代制造加工技术。2.超高速加工的特点（1）大幅度提高切削、磨削效率，减少设备使用台数（2）切削力、磨削力小，工件加工精度高（3）加工能耗低，节省制造资源（4）简化了工艺流程，降低生产成本1.超高速加工的定义§3-2超高速加工技术3.2.2超高速切削的关键技术1.刀具技术超高速切削对刀具的要求：高硬度、高强度和耐磨性；韧性高，抗冲击能力强；高的热硬性和化学稳定性；抗热冲击能力强等。常用的刀具材料有：涂层刀具：在刀具基体上涂覆金属化合物薄膜，以获得远高于基体的表面硬度和优良的切削性能。金属陶瓷刀具：与硬质合金刀具相比可承受更高的

5、切削速度，陶瓷刀具与金属材料的亲和力小，热扩散磨损小，其高温硬度优于硬质合金，故耐磨损、耐高温立方氮化硼（CBN）刀具：突出优点是热稳定性好，化学惰性大聚晶金刚石（PCD）刀具：摩擦因数低，耐磨性极强，具有良好的导热性刀柄结构(1)BIG-PLUS刀柄系统结构上采用7：24锥度，其结构设计可减小刀柄装入主轴时（锁紧前）与端面的间隙，锁紧后可利用主轴内孔的弹性膨胀对该间隙进行补偿，使刀柄与主轴端面贴紧，下半部为普通BT刀柄。(2)德国的HSK刀柄系统HSK：德·阿亨工业大学(90年代)双面加紧1996德国DIN标准2001年ISO121642.超高

6、速切削机床电主轴（内装式电机主轴）：无壳体电机转子空心套在主轴上定子（带冷却套）主轴壳体=电机机座1，2，5－密封圈；3－定子；4－转子；6－旋转变压器转子；7－旋转变压器定子；8－螺母高速精密轴承技术陶瓷轴承：日·东北大学30000r/min磁悬浮轴承：工作原理是利用电磁力将转子悬浮于空间的一种新型高性能智能化轴承。德·GMN公司40000～70000r/min空气轴承：日·东芝ASV4加工中心30000r/min国内电主轴：洛阳轴承研究所（加工中心铣车）快速进给系统高速度进给速度不低于20m/min高加速度1～2g或更高高精度高可靠性高安全性

7、直线电动机传动（昂贵应用技术不完善）(10m/s2～10g)直线电机从原理上就是将普通的旋转电机沿过轴线的平面剖开，并展成一直线而成。由定子演变而来的一侧为直线电机的初级，有转子演变而来的一侧为直线电机的次极。当交流电通入绕组时，就会在直线电机的初、次极之间产生磁场，使其相对运动。高速加工机床直线电机原理图支承制造技术指超高速加工机床的支承构件，如床身、立柱、箱体、工作台、底座、拖板和刀架等的制造技术。一:改革床身结构Gidding和Lewis公司在其RAM高速加工中心上将立柱与底座合为一个整体，使机床整体刚性得以提高；二:使用高阻尼特性材料,如

8、聚合物混凝土。日本牧野高速机床的主轴油温与机床床身的温度通过传感控制保持一致，协调了主轴与床身的热变形。3.超高速切削机理4.超高速切削