先进切削技术发展概况
河南科技学院新科学院2014-2015学年第二学期期终考试
《先进制造技术》考核试题
姓名：尚磊学号：2012200303 班级：机制123班
先进切削技术发展概况
尚磊
摘要：随着工业机器人的快速发展，其在汽车制造、机械加工、焊接、上下料、磨削抛光、搬运码垛、装配、喷涂等作业中得到越来越多的应用。结合在机器人领域的相关工作，在分析国内外关于工业机器人发展现状的基础上，就工业机器人目前涉及的灵巧操作、自主导航、环境感知、人机交互与安全性等前沿技术的研究做简要的综述。提出我国工业机器人产业发展的若干思考和建议，希望能够在把握国内外工业机器人前沿技术发展动态的同时，为发展我国工业机器人技术与产业提供相关战略思考与建议。
关键词：工业机器人；轻巧操作；自主导航；环境感知；产业化；发展战略
0 引言i
生产力在不断进步，推动着科技的进步与革新，以建立更加合理的生产关系。自工业革命以来，人力劳动已经逐渐被机械所取代，而这种变革为人类社会创造出巨大的财富，极大地推动了人类社会的进步。时至今天，机电一体化，机械智能化等技术应运而生并已经成为时代的主旋律。人类充分发挥主观能动性，进一步增强对机械的利用效率，使之为我们创造出愈加巨大的生产力，并在一定程度上维护了社会的和谐。工业机器人的出现是人类在利用机械进行社会生产史上的一个里程碑。在发达国家中，工业机器人自动化生产线成套设备已成为自动化装备的主流及未来的发展方向。国外汽车行业、电子电器行业、工程机械等行业已经大量使用工业机器人自动化生产线，以保证产品质量，提高生产效率，同时避免了大量的工伤事故。全球诸多国家近半个世纪的工业机器人的使用实践表明，工业机器人的普及是实现自动化生产，提高社会生产效率，推动企业和社会生产力发展的有效手段。
1 工业机器人的现状：
1.1 工业机器人在全世界的分布及发展
从1960 年开始，经过50 年发展，工业机器人产业化整机的世界规模100 亿～120 亿美元，年销售台套16 万台套，累计装机量120 万～150 万台套，考虑相关软件、零部件及系统集成应用整体规模在300 亿～500 亿美元市场，近 5 年市场增长率10%。我国工业机器人整机规模为30 亿～50 亿人民币市场，考虑相关软件、零部件及系统集成应用整体规模100 亿～300 亿人民币市场，服务机器人刚刚开始，龙头企业 3 家～5 家，规模在5 亿～10 亿，相关小企业30 家～50 家左右，近3 年市场增长率20%～30%。
UNECE估计，2004年全球至少安装了10万台新的工业机器人。其中：欧盟31 100台(比2003年增加15％，但比2001年的记录仅增加1％)；北美16 100台(比2003年增加27％，比2000年的记录高24％)；亚洲51 400台，主要在日本，但中国市场增长迅速(比2003年增长24％)。
据美国电气和电子工程师协会（IEEE）统计，至2008年底，世界各地已经部署了100万台各种工业机器人。其中，日本机器人数量据世界首位。
他们的算法基于制造工人与机器人的比例，即每万名工人拥有多少台制造机器人。其中日本的工业机器人密度达到了世界平均水平的10倍，也比排在第二位的新加坡多出了一倍。其中日本每万名工人拥有295台工业机器人，新加坡169台，韩国164台，德国163台。虽然排在前三位的国家都在亚洲，不过欧洲却是世界上工业机器人密度最大的地区。欧洲国家工业机器人密度为每万名工人50台，美洲为平均31台，亚洲平均27台。
2 工业机器人的诞生至今
2.1 工业机器人的诞生：日本是当今的工业机器人王国，既是工业机器人的最大制造国也是最大消费国。但实际上工业机器人的诞生地是美国。机器人的启蒙思想其实很早就出现了，1920年捷克作家卡雷尔·恰佩克发表了剧本《罗萨姆的万能机器人》，剧中叙述了一个叫做罗萨姆的公司将机器人作为替代人类劳动的工业品推向市场的故事，引起了世人的广泛关注。于是在1959年美国的一家汽车公司，工业机器人应运而生。美国人英格伯格和德奥尔制造出了世界上第一台工业机器人，他们发现可以让机器人去代替工人一些简单重复的劳动，而且不需要报酬和休息，任劳任怨。接着他们两人合办了世界上第一家机器人制造工厂，生产unimate工业机器人。
2.2 关于工业机器人一些国家的政策
2.2.1欧洲相关工业机器人发展计划。欧盟第七研发框架计划(2007—2013 年)投入机器人研究经费达6亿欧元，未来的研究计划(2013—2020 年)对机器人研究的经费投入将达到140 亿欧元，另外还提出了2002—2022 年欧洲机器人研究与应用的路线图。
2.2.2韩国相关工业机器人发展计划。韩国工业机器人产业起步较晚，但发展速度较快。韩国于20 世纪80 年代末开始大力发展工业机器人技术，在政府的资助和引导下，由现代重工集团牵头，用了10 年的时间形成其工业机器人体系，目前韩国的汽车工业大量应用其本国的机器人。韩国将机器人与互联网相结合，提出了“839”战略计划。
2.3工业机器人在世界其他主要国家的发展：
国是工业机器人的诞生地，基础雄厚，技术先进。现今美国有着一批具有国际影响力的工业机器人供应商，像Adept Technologe 、American Robot 、Emersom Industrial Automation 等。
德国工业机器人的数量占世界第三，仅次于日本和美国，其智能机器人的研究和应用在世界上处于领先地位。目前在普及第一代工业机器人的基础上，第二代工业机器人经推广应用成为主流安装机型，而第三代智能机器人已占有一定比重并成为发展的方向。
世界上的机器人供应商分为日系和欧系。瑞典的ABB公司是世界上最大机器人制造公司之一。1974年研发了世界上第一台全电控式工业机器人IRB6，主要应用于工件的取放和物料搬运。1975年生产出第一台焊接机器人。到1980年兼并Trallfa喷漆机器人公司后，其机器人产品趋于完备。ABB公司制造的工业机器人广泛应用在焊接、装配铸造、密封涂胶、材料处理、包装、喷漆、水切割等领域。
德国的KUKA Roboter Gmbh公司是世界上几家顶级工业机器人制造商之一。1973年研制开发了KUKA的第一台工业机器人。年产量达到一万台左右。所生产的机器人广泛应用在仪器、汽车、航天、食品、制药、医学、铸造、塑料等工业，主要用于材料处理、机床装备、包装、堆垛、焊接、表面休整等领域。
意大利COMAU公司从1978年开始研制和生产工业机器人，至今已有30多年的历史。其机器人产品包括Smart系列多功能机器人和MASK系列龙门焊接机器人。广泛应用于汽
车制造、铸造、家具、食品、化工、航天、印刷等领域。
日系是工业机器人制造的主要派系，其代表有FANUC、安川、川崎、OTC、松下、不二越等国际知名公司。
FANUC是世界上最大的机器人制造商之一。FANUC的前身致力于数控设备和伺服电机系统的研制和生产。1972年从日本富士通公司的计算机控制部门独立出来成立了FANUC 公司。FANUC公司的主要业务分为两部分：工业机器人和工厂自动化。据统计，截至2008年6月末，其生产的机器人突破20万台。FANUC最新研发的工业机器人产品有：R-2000iA 系列多功能智能机器人。具有独特的视觉和压力传感器，可以将随意堆放的工件捡起并完成装配；Y44CCLDiA高功率LD YAG激光机器人。研制安装的4.4kwLD YAG激光振荡器，提高了效率和可靠性。
安川公司于1977年研制出第一台全自动工业机器人，旗下拥有Motoman美国、瑞典、德国以及Synetics Solutions美国公司等子公司。其核心的工业机器人有点焊和弧焊机器人，油漆和处理机器人，LCD玻璃板传输机器人和半导体晶片传输机器人等。近年来安川生产的新型液晶玻璃板搬运机器人受到市场欢迎。此外，安川还是将工业机器人应用于半导体领域最早厂商之一。
川崎公司生产出了日本第一台工业机器人，对工业机器人产业做出了不可磨灭的贡献。川崎生产的喷涂机器人、焊接和组装机器人、半导体工业用机器人也很受市场欢迎。
3 工业机器人的发展前景
3.1 国际上的发展前景
在发达国家中，工业机器人自动化生产线成套设备已成为自动化装备的主流及未来的发展方向。国外汽车行业、电子电器行业、工程机械等行业已经大量使用工业机器人自动化生产线，以保证产品质量，提高生产效率，同时避免了大量的工伤事故。全球诸多国家近半个世纪的工业机器人的使用实践表明，工业机器人的普及是实现自动化生产，提高社会生产效率，推动企业和社会生产力发展的有效手段。
机器人技术是具有前瞻性、战略性的高技术领域。国际电气电子工程师协会IEEE的科学家在对未来科技发展方向进行预测中提出了4个重点发展方向，机器人技术就是其中之一。
1990年10月，国际机器人工业人士在丹麦首都哥本哈根召开了一次工业机器人国际标准大会，并在这次大会上通过了一个文件，把工业机器人分为四类：⑴顺序型。这类机器人拥有规定的程序动作控制系统；⑵沿轨迹作业型。这类机器人执行某种移动作业，如焊接。喷漆等；⑶远距作业型。比如在月球上自动工作的机器人；⑷智能型。这类机器人具有感知、适应及思维和人机通信机能。
3.2 工业机器人在我国的发展前景
随着我国劳动力成本的逐年增加，老龄化社会的到来，可进行传统加工制造业的一线工人将保持逐年减少的趋势，同时社会服务的成本将增加，我国对工业机器人及自动化加工装备的需求将逐步增加。国际制造环境竞争的日益激烈，客户可定制、柔性加工制造、成本投入与效率提高、整合全球资源逐渐成为制造业竞争力的核心要素。因而，我国工业机器人的市场需求是刚性与持续的，期望一个新时代到来，厂厂都有机器人。工业机器人发展的临界点已经到来，工业机器人发展将是中国制造业历史上一次机遇与革命。
4.总结与展望
1．机器人控制技术：重点研究开放式，模块化控制系统，人机界面更加友好，语言、图形编程界面正在研制之中。机器人控制器的标准化和网络化，以及基于PC机网络式控制器已成为研究热点。编程技术除进一步提高在线编程的可操作性之外，离线编程的实用化点。
2．多传感系统：为进一步提高机器人的智能和适应性，多种传感器的使用是其问题解决的关键。其研究热点在于有效可行的多传感器融合算法，特别是在非线性及非平稳、非正态分布的情形下的多传感器融合算法。另一问题就是传感系统的实用化。
3．机器人的结构灵巧，控制系统愈来愈小，二者正朝着一体化方向发展。
4．机器人遥控及监控技术，机器人半自主和自主技术，多机器人和操作者之间的协调控制，通过网络建立大范围内的机器人遥控系统，在有时延的情况下，建立预先显示进行遥等。
5．软机器人技术（soft robotics）:主要用于医疗、护理、休闲和娱乐场合。传统机器人设计未考虑与人紧密共处，因此其结构材料多为金属或硬性材料，软机器人技术要求其结构、控制方式和所用传感系统在机器人意外地与环境或人碰撞时是安全的，机器人对人是友好的。
参考文献
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超高速切削技术的发展现状及趋势
数控技术结课论文 题目： 超高速切削技术的发展现状及趋势 学 部 信息科学与工程学部 学科门类 工学 专 业 XXXXXX 学 号 XXXXXXXXXX 姓 名 XXXXXX 指导教师 XXXX 20XX 年XX 月XX 日 装 订 线 河北大学工商学院
超高速切削技术的发展现状及趋势 摘要 当前机械制造业领域中先进制造技术的应用越来越广泛而深入，超高速加工技术作为先进制造技术的重要组成部分,也已被积极地推广使用。本文主要针对于先进制造技术中超高速切削这一方面做了广泛的调查研究，阐述了什么是超高速切削技术以及超高速切削技术的发展现状，并对超高速切削技术在国内和国外的发展做了具体仔细的分析比较，就超高速切削技术的未来发展趋势做了简明的分析。 关键词：先进制造；高速切削；数控机床；发展现状 The present status and development trend of high speed cutting technology ABSTRACT Application of the current field in mechanical manufacturing industry and advanced manufacturing technology more widely and deeply, ultra high speed cutting technology is an important part of advanced manufacturing technology, has also been actively promoting the use of. In this paper, aiming at the super advanced manufacturing technology of high speed cutting this has done extensive research, mainly expounds what is ultra high speed cutting technology and the high speed cutting technology development status, and make a specific careful analysis on the two aspects of high speed cutting tool and the high speed cutting technology of high speed cutting technology, the future development trend ultra high speed cutting technology has made the concise analysis. Key words：Advanced manufacturing；High speed cutting；CNC machine tool；Development Status
压力加工技术概述
压力加工技术概述 近十年来,由于工业的蓬勃发展,压力加工工艺规程大量地被采用着,为了完成这些工艺规程,又创造了大量的锻压机器,如自动机,机械化、自动化装置和自劫线。 随着现代化生产过程的出现,‘劳动生产率不断得到提高,这主要是依靠成批和大量生产零件,同时合理采用最先进的工艺规程和符和这些工艺规程要求的高效率机器与工具。 成批和大量生产机器和仪器,首先要使零件的结构符合机械化、自动化的要求，并要能最大限度地缩短这些零件的生产周期。生产经验证明,符合这些要求的大多是板料冲压件。如:在拖拉机制造部件中板料冲压件,占35~40%;汽车制造部件中占60~75%;电机制造部件中占60~70%;仪表制造部件中占70~75%;精密工业(打字机等)中占80~85%；日用品工亚中占95~98%。这些数据,不但说明板料冲压在许多重要工业部件中所占比重很大,而且不能想象,没有压力加工,会使这些部件作出一系列对工业发展有极其重要意义的产品来。这些教据同样也说明，压力加工对许多重要工业部件在提高劳动生产率上起着重要的作用。和切削加工比较,压力加工有下列优点: 1.生产率高。装有连续动作模具的自动机,在许多情况下,一分钟可以制造2500~3000个零件,而且这些零件并不需要再在金属切削机床上继续加工。 2.不需要技水水平很高的工人操作锻压机器,因为冲压工人的业务较简单,操作技术也容易掌握。.
3.材料损失少。例如采用锻压设备加工一百万吨轧制钢材,可以节约25~30万吨钢材，同时可以节省3千万个机床小时，节省1万台金属切削机床和将近3万个工人。 4.达到良好的互换性。因为现代化的压力加工方法能够使零件达到很高的精度，几乎不再需要机床来加工了。一般冲压精度为4~5级，而精整、精压和冷减经的精度为2~3级。 5.生产系统实现专业化为了满足产量和质量的要求，往往把轧机分为大批量专业化轧机和小批量多品种轧机两类。前者为主要生产力量，采用专用设备及专用加工线进行生产，以利于提高产量、质量和降低成本。 6.采用自动控制不断提高产品精度计算机自动控制，大大提高了对钢材尺寸、形状和表面质量的控制精度。例如，能使厚5mm以下的热轧宽带钢的厚度精度控制到±0.025 mm，冷轧带钢厚度精度控制到±0.004mm，使带钢宽度公差控制到5mm；能使盘重4.4t的线材直径精度控制在0.1mm以内；冷加工钢管外径偏差达±0.05 mm，壁厚偏差±0.01 mm，表面特性达到极光表面的镜状光泽面。 7.发展合金钢种与控制轧制工艺以提高钢材性能利用锰、硅、铌、钛、钒等微量合金元素生产低合金钢种，配合控制轧制或形变热处理工艺，可以显著提高钢材性能，延长使用寿命。近年来，由于工业发展的需要，对石油钻采用管、造船钢板、深冲钢板和硅钢片等生产技术的提高特别注意，所以，在这方面取得的进步也特别显著。 8.不断扩大钢材品种规格及增加板带钢和钢管的产品比重钢材
高速切削加工技术
高速切削加工技术 在现代机械切削加工技术中，高速切削正在越来越多地被人提及，其技术已开始被使用，随之而来的，首先是高速机床，那么，高速切削与传统切削技术究竟有什么不同? 其实现的条件是什么? 实现它有哪些益处? 其适用性怎么样呢? 本文将试图回答这些问题，并且尽可能结合目前在世界上居领先水平的瑞士MIKRON公司的机床的结构、特点来分析，用它同目前国内仍在普遍应用的传统的加工方法和切削理论相比较，促进高新技术在国内的应用和普及。 缩短加工时的切削与非切削时间，对于复杂形状和难加工材料及高硬度材料减少加工工序，最大限度地实现产品的高精度和高质量，是我们提高劳动生产率、实现经济性生产的一个重要的目标。有人认为，一提高速加工，就是主轴转速要几万转；只要主轴转速一达到几万转，就可以实现高速切削，这其实是不全面的。 随着科学技术的发展，现代机床已经具备了下面的条件，也只有具备这些条件，才会使得高速切削成为可能。 1.机电一体化的主轴，即所谓电主轴。现代化的主轴是电机与主轴有机地结合成一体，采用电子传感器来控制温度，自有的水冷或油冷循环系统，使得主轴在高速下成为“恒温”；又由于使用油雾润滑、混合陶瓷轴承等新技术，使得主轴可以免维护、长寿命、高精度。由于采用了机电一体化的主轴，减去了皮带轮、齿轮箱等中间环节，其主轴转速就可以轻而易举地达到0～42000r/min，甚至更高。不仅如此，由于结构简化，造价下降，精度和可*性提高，甚至机床的成本也下降了。噪声、振动源消除，主轴自身的热源也消除了。MIKRON公司便采用了本集团“STEP－TEC”公司生产的电主轴，这种电主轴采用了其特别的、最先进的矢量式闭环控制、高动平衡的主轴结构、油雾润滑的混合陶瓷轴承，可以随室温调整的温度控制系统，确保主轴在全部工作时间内温度衡定。 何为矢量式闭环控制呢？其实就是借助数/模转换，将交流异步电动机的电量值变换为直流电模型，这样，既可实现用无电刷的交流电机来实现直流电机的优点，即在低转速时，保持全额扭矩，功率全额输出，主轴电机快速起动和制动。以UCP710机床切削45#钢为例，用STEP-TEC 的主轴铣削，铣刀直径?63mm, 主轴转速为1770r/min，金切量为540cm3/min；在无底孔钻孔时，钻头直径?50mm, 转速1350r/min，可一次钻出，而无需常用的先打中心孔,而后钻孔再扩孔的方法。 2.机床普遍采用了线性的滚动导轨，代替过去的滑动导轨，其移动速度、摩擦阻力、动态响应，甚至阻尼效果都发生了质的改变。用手一推就可以将几百公斤甚至上千公斤的重工作台推动。其特有的双Ｖ型结构，大大提高了机床的抗扭能力；同时，由于磨损近乎为零，导轨的精度寿命较之过去提高几倍。又因为配合使用了数字伺服驱动电机，其进给和快速移动速度已经从过去最高的6m/min，提高到了现在的20～60m/min，MIKRON公司的最新型机床使用线性电机，进给和快移速度可达80m/min。 3.目前最先进的数控系统已经可以同时控制8根以上的轴，实现五轴五联动，甚至六轴五联动，多个CPU，数据块的处理时间不超过0.4ms；同时，均配置功能强大的后置处理软件，运算速度快，仿真能力强且具备程序运行中的“前视”功能，随时干预，随时修改。外接插口，数据传输速度快，甚至可以与以太网直联；加上全闭环的测量系统，配合使用数字伺服驱动技术，机床的线性移动可以实现1～2g的加速和减速运动。 4.机床床身结构进一步优化，现代机床均采用落地式床身，整体铸铁结构，龙门式框架的主轴立柱，尽可能由主轴部件来实现二轴甚至三轴的线性移动，考虑到刀具重量的变化极小，这样，在工件乃至工作台不进行快速线性移动的情况下，机床快速线性移动的部件的重量近乎常量，因此，更容易实现快速加速和减速情况下的运动惯量及实现动态平衡，减少由于动态冲击所带来的
先进制造技术
1 先进制造技术的概念与特点 一般认为：先进制造技术是指制造业(传统制造技术)不断吸收机械工程技术、电子信息技术(包括微电子、光电子、计算机软硬件、现代通信技术)、自动化控制理论技术(自动化技术生产设备)、材料科学、能源技术、生命科学及现代管理科学等方面的成果;并将其综合应用于制造业中产品设计、制造、管理(检测)、销售、使用、服务(售后服务)以及对报废产品的回收处理这样一个制造全过程，实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，提高对动态多变的产品市场的适应、竞争能力，取得(具有市场竞争能力的)理想经济技术综合效果的制造技术的总称。 由以上先进制造技术的概念可以看出先进制造技术有如下特点： 1)先进制造技术不是一成不变的，而是一个动态过程，要不断吸取各种高新技术成果，并将其渗透到产品的设计、制造、生产管理及市场营销的所有领域及全部过程，并实现优质、高效、低耗、清洁的生产。 2)先进制造技术是面向新世纪技术系统，它的目的是提高制造业的综合效益，赢得国际市场竞争。 3)先进制造技术是不仅限于制造过程本身，它涉及到产品从市场调研、产品设计、工艺设计、加工制造、售后服务等产品寿命周期的所有内容。 4)先进制造技术是特别强调计算机技术、信息技术和现代系统管理技术，在产品设计、制造和生产管理等方面的应用。 5)先进制造技术是强调各专业学科之间的相互渗透、融合和淡化，并最终消除它们之间的界限。 6)先进制造技术是特别强调环境保护，要求产品是所谓的“绿色产品，要求生产过程是环保型的。2.先进制造技术在机械制造业中的应用 如前所述，先进制造技术是一个庞大的技术群。在机械制造的整个过程中，无论是在产品的设计开发、还是在产品生产制造或是经营管理中都能充分利用先进制造技术。近几年，机械制造业发生了一系列重大变化，主要表现在以下几个方面。 1)企业生产方式发生重大变革。由于先进制造技术的应用，现代机械制造企业逐步改变了传统观念，在生产组织方式上发生了五个转变：从传统的顺序工作方式向并行工作方式转变;从金字塔式的多层次生产管理结构向扁平的网络结构转变;从按功能划分部门的固定组织形式向动态、自主管理的小组工作组织形式转变;从质量第一的竞争策略向快速响应市场的竞争策略转变;从以技术为中心向以人为中心转变。 2)机械制造业的先进制造工艺以及自动化技术的形成和发展。在整个机械制造的过程中，工艺过程是最主要的过程。由于机械制造业本身的需要，形成和发展了许多先进的制造工艺及自动化技术。从而充实、发展了整个先进制造技术群，带动了其他制造业的发展。这些先进制造工艺及自动化技术主要包括以下几个方面。(1)毛坯制造工艺。毛坯制造是机械制造工艺的基础和前提。近几年，出现了许多先进的制造工艺及技术。铸造方面出现了一套精密洁净铸造成形工艺，例如，外热风冲天炉熔炼、处理、保护成套技术;钢液精炼与保护技术;高效金属型铸造工艺及设备;气化模铸造工艺与设备等。锻压方面出现了精确高效
高速切削
1. 论述高速切削的特点。 材料去除率高，切削力较小，工件热变形小，工艺系统振动小，可加工各种难加工材料，可实现绿色制造，简化加工工艺流程。高速切削追求高转速、中切深、快进给、多行程的加工工艺，高速切削加工可大大降低加工表面粗糙度，加工表面质量可提高1~2等级。加快产品开发周期，大大降低制造成本。 2.阐述高速切削技术研究体系、关键技术。 数控高速切削加工技术是建立在机床结构与材料、高速主轴系统、高性能CNC控制系统、快速进给系统、高性能刀具材料、数控高速切削加工工艺、高效高精度测试技术等许多相关的软件和硬件技术基础之上的一项复杂的系统工程，是将各单元技术集成的一项综合技术。关键技术：高速切削机理；高速切削刀具技术；高速切削机床技术；高速切削工艺技术；高速加工的测试技术。 3.阐述高速切削发展趋势。 机床结构将会具有更高的刚度和抗振性，使在高转速和高级给情况下刀具具有更长的寿命；将会用完全考虑高速要求的新设计概念来设计机床；在提高机床进给速度的同时保持机床精度；快换主轴；高、低速度的主轴共存；改善轴承技术；改进刀具和主轴的接触条件；更好的动平衡；高速冷却系统。（新一代高速大功率机床的开发和研制；新一代抗热振性好、耐磨性好、寿命长的刀具材料的研制及适宜于高速切削的刀具结构的研究；进一步拓宽高速切削工件材料及其高速切削工艺范围；高速切削机理的深入研究；高速切削动态特性及稳定性的研究；开发适用于高速切削加工状态的监控技术；建立高速切削数据库，开发适于高速切削加工的编程技术以进一步推广高速切削加工技术；基于高速切削工艺，开发推广干式（准干式）切削绿色制造技术；基于高速切削，开发推广高能加工技术） 4结合典型工件材料和加工工艺方法，讨论高速切削的速度范围。 （1）根据工件材料：刚才380m/min以上、铸铁700m/min以上、铜材1000m/min以上、铝材1100m/min以上、塑料1150m/min以上时，认为是合适的速度范围。（2）根据加工工艺方法：车削700~7000m/min，铣削300~6000m/min，钻削200~1100m/min，磨削5000~10000m/min，认为是合适的速度范围。 5讨论高速切削加工的切削力变化规律。 （1）切削用量对切削力的影响:背吃刀量ap增大，切削力成正比增加，背向力和进给力近似成正比增加。进给量f增大，切削力与增大，但切削力的增大与f不成正比（75%）（2）工件材料对切削力的影响：较大的因素主要是工件材料的强度、硬度和塑性。a材料的强度、
先进制造技术综述
先进制造技术综述 Prepared on 22 November 2020
先进制造技术产生的背景 摘要 随着科学的发展与技术的进步，先进的制造技术越来越成为在科技竞争中成功的一个重要条件。先进制造技术是制造业为了适应现代生产环境及市场的动态变化，在传统制造技术基础上通过不断吸收科学技术的最新成果而逐渐发展起来的一个新兴技术群。本文主要在社会经济发展、科学技术发展、可持续发展战略等几个方面分析了先进制造技术产生的背景。 关键词先进制造技术背景社会发展科学技术可持续发展 1 制造技术的进步与发展 制造技术 制造技术是制造业所使用的一切生产技术的总称，是将原材料和其它生产要素经济合理地转化为可直接使用的具有较高附加值的成品、半成品和技术服务的技术群[1][2]。制造技术的发展是由社会、政治、经济等多方面因素决定的。 制造技术的发展时期 ⑴工场式生产时期 18世纪后半叶，蒸汽机和工具机的发明，揭开了近代工业的历史，促成了制造企业的雏形——工场式生产的出现，标志着制造业以完成从手工作坊式向以机械加工和分工原则为中心的工厂式的艰难转变。 ⑵工业化规模生产时期 19世纪电气化技术的发展，开辟了电气化新时代，制造业得到了飞速发展，出现了大批量生产的局面。 ⑶刚性自动化发展时期 20世纪初内燃机的发明、泰勒科学管理方法的应用、福特公司的流水生产线，引起了制造业的革命，降低了生产成本。然而，这也仅仅适用于单一品种的大批量生产的自动化。 ⑷柔性自动化发展时期 二次大战之后，计算机、微电子、信息和自动化技术有了迅速的发展，推动了生产模式由中大批量生产向多品种小批量柔性生产自动化转变。期间形成了一批新型的柔性制造的技术，如数控技术（CNC）、FMC、FMS等。同时，现代化的生产管理模式开始应用到生产中，如JIT 、TQM 等。 ⑸综合自动化发展时期
微细加工技术概述及其应用
2011 年春季学期研究生课程考核 （读书报告、研究报告） 考核科目:微细超精密机械加工技术原理及系统设计学生所在院（系）:机电工程学院 学生所在学科:机械设计及理论 学生姓名:杨嘉 学号:10S008214 学生类别:学术型 考核结果阅卷人
微细加工技术概述及其应用 摘要 微细加工原指加工尺度约在微米级范围的加工方法，现代微细加工技术已经不仅仅局限于纯机械加工方面，电、磁、声等多种手段已经被广泛应用于微细加工，从微细加工的发展来看，美国和德国在世界处于领先的地位，日本发展最快，中国有很大差距。本文从用电火花加工方法加工微凹坑和用微铣削方法加工微小零件两方面描述了微细加工技术的实际应用。 关键词：微细加工；电火花；微铣削 1微细加工技术简介及国内外研究成果 1.1微细加工技术的概念 微细加工原指加工尺度约在微米级范围的加工方法。在微机械研究领域中，从尺寸角度，微机械可分为1mm~10mm的微小机械，1μm~1mm的微机械，1nm~1μm的纳米机械，微细加工则是微米级精细加工、亚微米级微细加工、纳米级微细加工的通称。广义上的微细加工，其方式十分丰富，几乎涉及现代特种加工、微型精密切削加工等多种方式，微机械制造过程又往往是多种加工方法的组合。从基本加工类型看，微细加工可大致分为四类：分离加工——将材料的某一部分分离出去的加工方式，如分解、蒸发、溅射、切削、破碎等；接合加工——同种或不同材料的附和加工或相互结合加工方式，如蒸镀、淀积、生长等；变形加工——使材料形状发生改变的加工方式，如塑性变形加工、流体变形加工等；材料处理或改性和热处理或表面改性等。微细加工技术曾广泛用于大规模集成电路的加工制作，正是借助于微细加工技术才使得众多的微电子器件及相关技术和产业蓬勃兴起。目前，微细加工技术已逐渐被赋予更广泛的内容和更高的要求，已在特种新型器件、电子零件和电子装置、机械零件和装置、表面分析、材料改性等方面发挥日益重要的作用，特别是微机械研究和制作方面，微细加工技术已成为必不可少的基本环节。 现代微细加工技术已经不仅仅局限于纯机械加工方面，电、磁、声等多种手段已经被广泛应用于微细加工，微细超精密加工的主要方法如下： 微细电火花加工技术的研究起步于20世纪60年代末，是在绝缘的工作液中通过工具电极和工件间脉冲火花放电产生的瞬时、局部高温来熔化和汽化蚀除金属的一种加工技术。由于其在微细轴孔加工及微三维结构制作方面存在的巨大潜力和应用背景，得到了
高速切削加工技术
高速切削加工技术 高速切削加工技术是21世纪的一种先进制造技术，有着强大的生命力和广阔的应用前景。通过高速切削加工技术可以解决在汽车模具常规切削加工中备受困扰的一系列问题。 近年来，在美国、德国、日本等工业发达国家高速切削加工技术在大部分的模具公司都得到了广泛应用，85%左右的模具电火花成形加工工序已被高速加工所替代。高速加工技术集高效、优质、低耗于一身，已成为国际模具制造工艺中的主流。 我国有关汽车模具高速切削加工技术的研究起步较晚。据国际模协秘书长罗百辉介绍，我国众多模具企业相继从美国、德国、法国、日本等国家购买了大量高速加工设备及切削刀具，并在实践中摸索汽车模具高速切削加工的工艺技术，取得了一些成功经验。但是，一方面，引进设备不等于引进技术。高速切削尤其是大型汽车覆盖件模具的高速切削方面，没有成功的经验可供借鉴，怎样使引进的设备尽快发挥出应有的作用是摆在企业管理者和工程技术人员面前的一大课题；另一方面，技术人员在工作中边学习边应用，摸索、积累了一定的高速切削加工实例、工艺参数和工作经验，怎样将这些宝贵的经验和教训总结保存供其他技术人员借鉴、避免多走弯路也是一项难题。 高速切削加工技术在国内外汽车模具制造行业得到了广泛的应用，并且已取得了巨大的效益，但是高速切削加工的机理和相关理论至今仍不完善，针对汽车模具的高速切削数据库尚未建立。国内外企业选择高速切削刀具参数和高速切削加工参数的方式仍以传统的“试
切”法和“经验”法为主，在加工某一新型材料时，往往需要使用多种刀具进行重复切削试验，研究分析刀具的磨损、破损方式及其原因，从中找出一组最佳的刀具材料和加工参数，如此反覆多次，盲目性大，并且浪费大量的人力、财力和资源。而针对特种材料如合金铸铁、高强度合金钢、超级合金（如钛合金）等材料的高速切削加工，如何根据材料特性选择合适的切削刀具，如何设计合理的切削参数，目前仍在研究和发展中。 通过国内外汽车模具制造行业的高速切削加工技术实践应用，高速切削加工技术具有如下优势： 1、高速切削加工提高了加工速度 高速切削加工以高于常规切削10倍左右的切削速度对汽车模具进行高速切削加工。由于高速机床主轴激振频率远远超过“机床—刀具—工件”系统的固有频率范围，汽车模具加工过程平稳且无冲击。 2、高速切削加工生产效率高 用高速加工中心或高速铣床加工模具，可以在工件一次装夹中完成型面的粗、精加工和汽车模具其他部位的机械加工，即所谓“一次过”技术（One Pass Machining）。高速切削加工技术的应用大大提高了汽车模具的开发速度。 3、高速切削加工可获得高质量的加工表面 由于采取了极小的步距和切深，高速切削加工可获得很高的表面质量，甚至可以省去钳工修光的工序。 4、简化加工工序
金属切削原理与刀具试卷和答案
《金属切削原理与刀具》试题（1） 一、填空题（每题2分，共20分） 1．刀具材料的种类很多，常用的金属材料有工具钢、高速钢、硬质合金钢；非金属材料有金刚石、立方氮化硼等。 2．刀具的几何角度中，常用的角度有前角、后角、主偏角、副偏角、刃倾角 和副后角六个。 3．切削用量要素包括切削深度、进给量、进给速度三个。 4．由于工件材料和切削条件的不同，所以切屑类型有带状切屑、节状切屑、粒状切屑和崩碎切屑四种。 5．刀具的磨损有正常磨损和非正常磨损两种。其中正常磨损有前面磨损、后面磨损 和前面和后面同时磨损三种。 6．工具钢刀具切削温度超过200度时，金相组织发生变化，硬度明显下降，失去切削能力而使刀具磨损称为相变磨损。 7．加工脆性材料时，刀具切削力集中在刀尖附近，宜取较小的前角和较小的后角。 8．刀具切削部分材料的性能，必须具有高的硬度、良好的强度和韧性、良好的耐磨性和良好的工艺性及经济性。 9．防止积削瘤形成，切削速度可采用低速或高速。 10．写出下列材料的常用牌号：碳素工具钢T8A 、T10A 、T12A ；合金工具钢9SiCr 、CrWMn ；高速工具钢W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2。 二、判断题：（在题末括号内作记号：“√”表示对，“×”表示错）（每题1分，共20分）
1．钨钴类硬质合金（YG）因其韧性、磨削性能和导热性好，主要用于加工脆性材料，有色金属及非金属。 （√） 2．刀具寿命的长短、切削效率的高低与刀具材料切削性能的优劣有关 ( √ ）3．安装在刀架上的外圆车刀切削刃高于工件中心时，使切削时的前角增大，后角减小。 （√） 4．刀具磨钝标准VB表中，高速钢刀具的VB值均大于硬质合金刀具的VB 值，所以高速钢刀具是耐磨损的。 （×） 5．刀具几何参数、刀具材料和刀具结构是研究金属切削刀具的三项基本内 容 。 （ √ ）6．由于硬质合金的抗弯强度较低，冲击韧度差，所取前角应小于高速钢刀具的合理前角。 （√） 7．切屑形成过程是金属切削层在刀具作用力的挤压下，沿着与待加工面近似成
先进制造技术结课论文
先进制造技术课程论文 学院：机电学院 专业：机械设计制造及其自动化 姓名： 学号： 2014年4月20
自动化立体仓库的基本设施与特点 摘要:自动化立体仓库又称自动化高架仓库和自动存储系统。它是一种基于高层货架、采用电子计算机进行控制管理、采用自动化存储输送设备自动进行存取作业的仓储系统。自动化立体仓库是实现高效率物流和大容量的关键系统，在自动化生产和商品流通中具有举足轻重的作用。 自动化立体仓库系统最早在美国诞生。20世纪50年代初美国开发了世界上第一个自动化立体仓库，并在60年代即采用计算机进行自动化立体仓库的控制和管理。日本在1967年制造出第一座自动化立体仓库，并在此后的20年间使这一技术得到广泛应用。进入20世纪80年代，自动化立体仓库在世界各国发展迅速，使用的范围涉及几乎所有行业。 关键字:自动化；立体仓储；发展；高效率； 正文： 一、自动化立体仓库的概述 （一）、自动化立体仓库的发展 随着现代工业发展的发展，柔性制造系统、计算机集成制造系统和工厂自动化对自动化仓库提出更高的要求，搬运存储技术要具有更可靠更实时的信息，工厂和仓库中的物流必须伴随着并行的信息流。无线数据通信、条形码技术和数据采集越来越多的应用于自动化立体仓库系统。 在自动化立体仓库发展过程中，经历了自动化、集约化、集成化和智能化几个发展过程。自动化时期主要在20世纪60到70年代，随着计算机技术的发展，自动化立体仓库得到了迅猛发展。在1967到1977年 10年中，日本建设超过了8000套自动化立体仓库系统。集约化发展是伴随大规模生产需求而发展的。其 规模曾经发展到超过100个巷道，货位数超过20万个。但事实表明，大型自动化立体仓库系统已不再是发展方向。美国Hallmark公司安装的多达120个巷道的系统已经达到巅峰。为了适应工厂发展的新趋势，出现了规模更小，反应速度更快，用途更广的自动化仓库系统。它结合先进的控制技术，应用到分段输送和按预定线路输送方面保持了高度的柔性和高生产率，满足了工业库存搬运的需要。儿大规模的立体仓库系统一般应用于大型配送中性。集成化的标志是随着信息系
先进制造工艺技术
先进制造工艺技术 摘要：随着市场竞争的日趋激烈化，生产规模、生产成本、产品质量和市场响应速度相继成为企业的经营目标，先进制造工艺应运而生。先进制造工艺是在不断变化和发展的传统机械制造工艺基础上逐渐形成的一种制造工艺技术。 With the increasingly fierce market competition, production scale, production costs, product quality and market responsiveness have become the business objectives, advanced manufacturing technology came into being. Advanced manufacturing technology is a manufacturing technology in the traditional mechanical manufacturing process based on a constantly changing and evolving development. 先进制造工艺技术旨在粗加工时获得高生产率，精加工时获得高精确度和高表面质量。它是实现优质、高校、低耗、清洁生产的基础，是保证产品参与市场竞争的基础。随着科技的不断发展，制造工艺亦日新月异。（1）先进制造工艺技术的代表性技术有材料受迫成形工艺技术、超精密加工技术、高速加工技术、快速原型制造技术、现代特种加工技术等。 （1）精密和超精密加工已经成为全球市场竞争取胜的关键技术。超精密加工是一个十分广泛的领域，它包含了所有能使零件的形状、位置和尺寸精度达到微米和亚微米范围的机械加工方法。超精密加工方法主要有传统的切削、磨削，还有利用声、光、电等能源对材料进行加工和处理的方法，以及综合了多种加工方法的复合加工方法。（2）超精密加工机床是实现超精密加工的重要机械设备。 目前，国外超精密机床的发展在国际上处于领先地位的国家有美国、英国和日本,这3 个国家的超精密加工装备不仅总体成套水平高,而且商品化的程度也非高。（3）1962年美国UnionCarbide公司研制成功半球车床,它是最早使用金刚石刀具实现超精密镜面切削的机床,可用于加工球形和半球形零件,机床为立式布局,电动机通过带轮带动主轴旋转,主轴采 用高精度空气轴承,加工件尺寸精度为0.6μm,表面粗糙度Ra为0.025μm以内（4）。美国LLNL 实验室于20世纪80年代研制成功两台大型超精金刚石车床。一台是卧式DTM-3超精密金刚石车床（5）,该机床为T形结构,采用多路激光干涉测量系统,可对各轴进行直线和偏移误差补偿。其系统分辨率为2.5nm,最大加工直径为Φ2100mm,加工精度方面:形状误差可达28nm, 圆度和平面度可达12.5nm,表面粗糙度Ra可达4.2nm。另一台是立式大型光学金刚石车床LODTM[5],机床主轴系采用液体静压轴承,位置测量系统采用分辨率为0.625nm的7路双频激 光测量系统,50r/min时的主轴回转精度小于51nm,加工精度可达28nm,可加工直径1.65m、高0.5m、质量1360kg的工件。[6]现在仍被公认为世界上精度最高的超精密机床。 (2)高速加工技术产生于近代动态多变的全球化市场经济环境。自二十世纪八十年代，高速加工技术基于金属(非金属)传统切削加工技术、自动控制技术、信息技术和现代管理技术，逐步发展成为综合性系统工程技术。现已广泛实用于生产工艺流程型制造企业。 高速磨削加工是高速加工技术中具有代表性的一种，高速磨削是通过提高砂轮线速度来达到提高磨削效率和磨削质量的工艺方法。它与普通磨削的区别在于很高的磨削速度和进给速度，而高速磨削的定义随时间的不同在不断推进。20世纪60年代以前，磨削速度在50 m/ s 时即被称为高速磨削；而20世纪90年代磨削速度最高已达500 m/s。在实际应用中，磨削速度在100 m/ s以上即被称为高速磨削。[7] 以砂轮高速、高进给速度和大切深为主要特点的高效深磨技术是高速磨削在高效加工方面的应用之一。[8]高效深磨技术起源于德国，1979年德国P.G.Werner博士预言了高效深磨区的存在合理性，开创了高效深磨的概念，并在1983年由德国Guhring Automation公司创造了当时世界上最具威力的60 kW强力磨床，转速为10000 r/min砂轮直径为400 mm，砂轮 圆周速度达到100～180 m/s，标志着磨削技术进入了一个新纪元。1996年由德国Schaudt
金属切削原理与刀具练习题及答案
《刀具》练习题 基本定义 一.单选题 1.磨削时的主运动是( ) A.砂轮旋转运动B工件旋转运动C砂轮直线运动D工件直线运动 2.如果外圆车削前后的工件直径分别是100CM和99CM,平均分成两次进刀切完加工余量,那么背吃刀量(切削深度)应为( ) 3.随着进给量增大,切削宽度会( ) A.随之增大 B.随之减小C与其无关D无规则变化 4.与工件已加工表面相对的刀具表面是( ) A.前面B后面C基面D副后面 5.基面通过切削刃上选定点并垂直于( ) A.刀杆轴线B工件轴线C主运动方向D进给运动方向 6.切削平面通过切削刃上选定点,与基面垂直,并且( ) A.与切削刃相切B与切削刃垂直C与后面相切D与前面垂直 7能够反映前刀面倾斜程度的刀具标注角度为( ) A主偏角B副偏角C前角D刃倾角 8能够反映切削刃相对于基面倾斜程度的刀具标注角度为( ) A主偏角B副偏角C前角D刃倾角 9外圆车削时,如果刀具安装得使刀尖高于工件旋转中心,则刀具的工作前角与标注前角相比会( ) A增大B减小C不变D不定 10切断刀在从工件外表向工件旋转中心逐渐切断时,其工作后角( ) A逐渐增大B逐渐减小C基本不变D变化不定 二填空题: 1工件上由切削刃形成的那部分表面,称为_______________. 2外圆磨削时,工件的旋转运动为_______________运动 3在普通车削时,切削用量有_____________________个要素 4沿_____________________方向测量的切削层横截面尺寸,称为切削宽度. 6正交平面参考系包含三个相互垂直的参考平面,它们是_________,___________和正交平面7主偏角是指在基面投影上主刀刃与______________的夹角 8刃倾角是指主切削刃与基面之间的夹角,在___________面内测量 9在外圆车削时如果刀尖低于工件旋转中心,那么其工作前角会___________________ 10刀具的标注角度是在假定安装条件和______________条件下确定的. 三判断题:判断下面的句子正确与否,正确的在题后括号内画”√”,错误的画”×” 1在外圆车削加工时,背吃刀量等于待加工表面与已知加工表面间的距离.() 2主运动即主要由工件旋转产生的运动.( ) 3齿轮加工时的进给运动为齿轮坯的啮合转动.( ) 4主运动.进给运动和切削深度合称为切削量的三要素.( ) 5进给量越大,则切削厚度越大.( ) 6工件转速越高,则进给量越大( )
高速切削加工技术的现状和发展
高速切削加工技术的现状和发展(1) 中国工程院院士、山东大学艾兴教授 一、概述 机械加工的发展趋势是高效率、高精度、高柔性和绿色化，切削加工的发展方向是高速切削加工，在发达国家，它正成为切削加工的主流。50年来，切削技术的极大进步说明了这一点：今天切削速度高达8000m/min，材料切除率达150～1500cm3/min，超硬刀具材料硬度达3000～8000HV，强度达1000Mpa，加工精度从10um到0.1um。干（准）切削日益广泛应用。随切削速度提高，切削力降低大致为25～30％以上；切削温度增加逐步缓慢；加工表面粗糙度降低1～2级；生产效率提高，生产成本降低。 高速切削技术不只是一项先进技术，它的发展和推广应用将带动整个制造业的进步和效益的提高。在国外，20世纪30年代德国Salomon博士提出高速切削理念以来，经半个世纪的探索和研究，随数控机床和刀具技术的进步，80年代末和90年代初开始应用并快速发展到广泛应用于航空航天、汽车、模具制造业加工铝、镁合金、钢、铸铁及其合金、超级合金及碳纤维增强塑料等复合材料，其中加工铸铁和铝合金最为普遍。 不同材料的高速切削加工速度范围 高速切削技术在国内起步较晚，20世纪80年代中期开始研究陶瓷刀具高速切削淬硬钢并在生产中应用，其后引起对高速切削加工的普遍关注，目前主要还是以高速钢、硬质合金刀具为主，硬质合金刀具切削速度≤100～200m/min，高速钢刀具在40m/min以内。但在汽车、模具、航空和工程机械制造业进口了一大批数控机床和加工中心，国内也生产了一批数控机床，随着高速切削的深入研究，这些行业有的已逐步应用高速切削加工技术，并取得很好的经济效益。 二、高速切削加工理论基础 (1) 切屑形成特征 不同材料在不同状态下的切屑形态: (a) 供货状态，切削速度127.2m/min （b）硬度325HB，切削速度125.5m/min
先进制造技术综述
先 进 制 造 技 术 综 述 学院：机械工程学院 专业：机械制造及其自 动化
《先进制造技术》试题 在课程学习和检索文献资料的基础上,撰写一份先进制造技术综述论文,包括以下具体内容： 1.绿色制造的关键技术。 2.超高速切削和超高速磨削技术，包括：超高速切削和超高速磨削的机理、关键技术和应用范围。 3.超周密加工技术，包括：超周密车削、超周密砂轮磨削、超周密砂带磨削、电泳磨削的加工原理、技术特点和应用范围。 4.特种加工，包括： （1）电火花成形加工、电火花线切割加工、电火花磨削加工、电火花表面强化等加工技术的加工原理与特点、应用范围。 （2）激光加工、电子束加工、离子束加工、水喷射加工等加工技术的加工原理、技术特点和应用范围。 5. 先进生产治理的技术，包括：敏捷制造、精益生产、智能制造等先进制造模式的定义、内涵、特点和关键技术等。 6.你自己对先进制造技术进展与创新历程的理解和观点。 答题要求： 1.论文包括题目、摘要、关键词、正文、结语、参考文献等部分。
2.论文正文字数许多于3000字，参考文献许多于30篇。 3.综述时应尽可能提供加工实例及其示图。 4.要按参考或引用的顺序列出文献资料的出处，并在引用处标注。 5.本试题页符在答卷上一并交回，提交试卷时，同时提交电子文档。 6.参照《西安科技大学学报》排版格式。试卷用A4纸，一级标题用黑体四号字，二级标题用仿宋体小四号字，行间距为1.5倍。 7.卷面不得雷同，否则不记成绩。
先进制造技术综述 摘要：本文通过大量列举典型的先进制造工艺和先进 的治理系统来介绍先进制造技术的进展现状及特点，其 中包括典型的先进制造工艺有：绿色制造技术、超高速 加工技术、超周密加工技术以及特种加工技术；典型的 先进治理系统有：敏捷制造、精益制造以及智能制造等 先进制造技术。文中分析了以上各种先进技术的加工原 理、技术特点、关键技术以及该技术的应用范围。最后， 阐述了本人对先进制造技术进展与创新历程的理解和 观点。 关键词：先进制造；绿色制造；超高速加工；超周密加 工；先进生产治理系统 0 引言 先进制造技术AMT(advanced manufacturing technology)是制造业不断汲取机械、电子、信息(计算机与通信、操纵理论、人工智能等)、能源及现代系统治理等方面的成果，并将其综合应用于产品设计、制造、检测、治理、销售、使用、服务乃至回收的全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁和灵活生产，提高
国内外先进切削加工理论
国内外先进切削加工理论 1 引言 20世纪80年代以来，随着全球化市场竞争日趋激烈，为争取技术优势，各国纷纷开展先进制造技术的研究与开发。伴随着信息技术的不断发展，先进制造技术一方面发展了以数控机床为基础的自动化加工技术，另一方面发展了各种新的加工方法和加工工艺，比较典型的有(超)高速切削、干切削、硬切削、(超)精密切削技术等。微机械(或微型装置)是另一个新型研究领域，其加工技术的开发具有巨大的产业化应用前景。虚拟切削加工技术是在计算机上借助虚拟现实、立体建模和仿真技术，检验产品的设计合理性和可加工性，对产品的加工过程进行模拟与仿真，预测产品的加工质量、制造周期、使用性能等，以便及时修改设计，缩短产品的研制周期，获得最佳产品质量、最低生产成本和最短开发周期。本文主要综述(超)高速切削、干切削、硬切削、(超)精密切削、虚拟切削加工技术的主要研究内容及其关键技术。 2 高速切削加工技术 提高切削速度一直是切削加工领域十分关注并为之不懈努力的重要目标。虽然目前国内外专家尚未对高速切削的切削速度的界定达成共识，但通常认为高速切削的切削速度比常规切削速度高5~10倍以上。 高速切削加工技术是在机床结构及材料、机床设计制造技术、高速主轴系统、快速进给系统、高性能CNC 控制系统、高性能刀夹系统、高性能刀具材料及刀具设计制造技术、高效高精度测量测试技术、高速切削机理、高速切削工艺等诸多相关硬件与软件技术综合应用的基础上发展起来的。因此，高速切削加工是一个复杂的系统工程，高速切削加工技术体系(见图1)是机床、刀具、工件、加工工艺、切削过程监控、切削机理等诸多方面的有机集成。 高速切削加工具有以下特点：①切削力随着切削速度的提高而下降；②切削产生的热量绝大部分被切屑带走；③加工表面质量提高；④在高速切削范围内机床的激振频率远离工艺系统的固有频率范围。以上特点有利于提高生产效率；有利于改善工件的加工精度和表面质量；有利于减少模具加工中的手工抛光；有利于减小工件变形；有利于使用小直径刀具；有利于加工薄壁零件和脆性材料；有利于加工较大零部件；可替代其它加工工艺(如磨削)，获得显著的经济效益。但是，随着切削速度的提高，刀具寿命会下降。 目前，航空制造业(尤其是大型整体铝合金薄壁飞机结构件的加工)、模具制造业、汽车制造业等行业均已积极采用高速切削加工技术。在实际生产应用中，应根据具体加工情况合理选用高速机床和加工工艺，不同的生产领域和加工对象对高速机床的性能要求和适用的工艺方法是有区别的。适于高速切削加工的
(完整版)先进制造技术习题答案
第一章制造业与先进制造技术 1-1 叙述制造、制造系统、制造业、制造技术等概念，比较广义制造与狭义制造的概念。 制造：把原材料加工成适用的产品。 制造系统：制造过程及其所涉及的硬件、软件和人员组成的一个将制造资源转变为产品（含半成品）的有机整体，称为制造系统。制造系统还有以下三方面的定义：制造系统的结构定义；制造系统的功能定义；制造系统的过程定义。 制造业：是将制造资源（物料、能源、设备、工具、资金、技术、信息和人力等），通过制造过程，转化为可供人们使用与利用的工业品与生活消费品的行业。它涉及到国民经济的许多部门，是国民经济和综合国力的支柱产业。 制造技术：是完成制造活动所需的一切手段的总和，制造技术已成为一个涵盖整个生产过程、跨多个学科、高度集成的高新技术。 狭义制造是产品的机械工艺过程或机械加工过程。广义制造与狭义制造相比，制造的概念和内涵在范围和过程两方面大大拓展。在范围方面，制造涉及的工业领域远非局限于机械制造，而是涉及机械、电子、化工、轻工、食品、军工等国民经济的大量行业。在过程发面，广义制造不仅指集体的工艺过程，而是指包括市场分析、产品设计、计划控制、生产工艺过程、装配检验、销售服务和管理等产品整个生命周期的全过程。 1-2 试简述制造技术的发展历程。 制造技术的发展是由社会、政治、经济等多方面因素决定的。纵观近两百年制造业的发展历程，影响其发展最主要的因素是技术的推动及市场的牵引。人类科学技术的每次革命，必然引起制造技术的不断发展，也推动了制造业的发展。另一方面，随着人类的不断进步，人类的需求不断变化，因而从另一方面推动了制造业的不断发展，促进了制造技术的不断进步。 两百年来，在市场需求不断变化的驱动下，制造业的生产规模沿着“少品种大批量的规模生产——多品种小批量生产——个性化弹性批量生产；在科技高速发展的推动下，制造业的资源配置沿着“劳动密集——设备与资金密集——信息密集——知识密集”的方向发展，与之相适应，制造业的资源配置沿着“手工——机械化——单机自动化——刚性流水自动化——柔性自动化——智能自动化”的方向发展。制造技术则从机械化——机电—一体化与自动化——网络化与智能化发展。在组织管理方式上，从集中、固定的组织管理方式——分布、自治的管理——协同、创新的组织管理发展；在生产管理方式上，从面向库存——面向订单——面向市场与顾客发展；与资源环境的关系上，从利用资源、破坏环境——节约资源、关心环境——主动更新资源和美化环境发展。 1-3试简述机床发展历史及其各个阶段机床的技术特点。 1-4 论述制造业在国民经济中的地位与作用如何？ 它涉及到国民经济的许多部门，是国民经济和综合国力的支柱产业。在知识经济条件下，制造业是参与市场竞争的主体，它始终是国民经济的支柱产业。 1-5分析制造业在新世纪所面临的机遇与挑战及发展趋势。 人类进入21世纪后，社会与政治环境、市场需求、技术创新预示着制造业人类进入将发生巨大变化。美国国家科学研究委员会工程技术委员会、制造与工程设计院“制造业挑战展望委员会”对2020年制造业所面员会对临的形势，提出了六大挑战：快速响应市场能力的挑战——全部制造环节并行实现；打破传统经营面临的组织、地域及时间壁垒的挑战——技术资源的集成；信息时代的挑战——信息向知识的转变；日益增长的环保压力的挑战——