《智能制造基础与应用》2.4 数字化加工与装配

智能制造基础与应用高等职业教育“十三五”规划教材

*智能制造基础与应用

第二章智能制造数字化基础第二节数字化设计与仿真第三节数字化工艺第四节数字化加工与装配第五节数字化控制第六节数字化生产管理第七节数字化远程维护第一节概述数字化加工与装配4第四节

*智能制造基础与应用一、数控加工设备1.数控加工的基本概念数控加工是指由控制系统发出指令使刀具作符合要求的各种运动，以数字和字母形式表示工件的形状和尺寸等技术要求和加工工艺要求进行的加工。它泛指在数控机床上进行零件加工的工艺过程。2.数控加工的特点自动化程度高加工精度高，加工质量稳定对加工对象的适应性强生产效率高易于建立计算机通信网络数控加工特点

*智能制造基础与应用3.数控加工设备的分类1.开环控制系；2.半闭环控制系统；3.闭环控制系统1.定位控制数控机床；2.直线运动控制数控机床；3.轮廓控制的数控机床1.精密型;2.普通型;3.经济型1.金属切削类数控机床；2.金属成形类及特种加工类数控机床工艺用途运动方式控制方式功能水平

*智能制造基础与应用4.先进数控加工设备介绍数控加工设备向着高精度、高效率、复合型、智能型和网络与开放方面发展。（1）高精度瑞士DXSHSCHAUBLIN公司142精密车床德国KERNPyramidNano金字塔纳米加工中心主轴跳动＜0.5µm最佳圆度＜0.5µm光洁度Ra0.2-0.4µm位置精度±0.3µm（positionalvariance）1-10,000个零件精度始终保持

*智能制造基础与应用可实现0.1µ进给实测定位精度/重复定位精度0.0005mm/0.0003mm（ISO230-2）日本YASDAYMC430Ver.II超精密微细加工中心）北京广宇大成数控机床有限公司MGK2835高精度数控立式磨床Ø1000mm工作台径向跳动和轴向窜动≤１μm工作台外延1000mm处端面跳动≤１μm通过角度闭环控制的工作台重复定位精度１″砂轮主轴径向跳动和轴向窜动≤１μm加工圆度2μm日本YASDA加工实例切深0.3µm

*智能制造基础与应用DMG/MORISEIKIDIXI210立式加工中心

在长/宽/高为2100/1800/1250mm的空间范围内，精度＜35µm承诺：精度十年不变

*智能制造基础与应用瑞士RollomaticGrindSmartNano6六轴联动数控刀具磨床世界第一款真正意义上的微型刀具磨床，用于极端微型刀具的加工磨削。加工直径范围在Ø0.01–2.0mm同心度、圆度、尺寸和形位公差均进入纳米级纳米级刀具加工表面可达到镜面效果专利的柄部和头部支撑技术保证圆跳动为零日本MAKINOiQ300微细精密加工机传感器模具R0.02mm圆弧放大图

*智能制造基础与应用浙江陀曼精密机械有限公司TMYS3120CNC6滚齿机埃斯维机床（苏州）有限公司BAW06卧式多主轴加工中心苏州上金数控科技有限公司高速立式加工中心厦门大金机械有限公司MT系列钻攻中心精度—科学设计，有限元技术得到广泛应用

*智能制造基础与应用DMG德国DS-Technology公司DMG精度—结构、驱动、材料箱中葙（Box-in-box）台中台（Table-in-table）HERMLE重心驱动

*智能制造基础与应用精度—结构、驱动、材料DMG公司duoBlock专利双体式结构移动负载降低50%，静质量增加100%瑞士STUDERS41人造花岗岩床身人造花岗岩床身德国ALFINGAL6加工中心焊接+水泥结构焊接+水泥人造花岗岩与铸铁吸振性能比较瑞士AgieCharmillesMikronHSM500高速铣削加工中心人造花岗岩封闭O型龙门框架式

*智能制造基础与应用精度—减少或消除热变形影响利于排屑的总体布局德国海德曼机床公司（Handtmann）工作台翻转式加工中心德国EMAG德国EMAG倒立式加工中心

*智能制造基础与应用（2）高效率德国CHIRONTZ15WMAGNUM立式加工中心德国DMGDMU40monoBLOCK系列自动化解决方案效率—机器人与机床集成内置式关节机器人

*智能制造基础与应用澳大利亚ANCA公司MX7工具磨瑞士EWAG公司COMPACT

LINE工具磨床

*智能制造基础与应用FANUC

4台钻削中心和两台D顶置机器人组成的柔性制造单元DMG缸盖生产线10台NHX5000+自动上下料效率—机器人与机床集成大连机床集团汽车转向节智能生产线关节机器人与生产线集成

*智能制造基础与应用OKUMA五轴自动调整技术5-AxisAutoTuningSystem开始结束基准球固定在台面上，测头接触基础球顶端按启动键和测量开始键开始测量，并自动设置补偿参数仅需3步，11种几何误差（完整模式）在10分钟内自动完成测量、补偿、调整4种几何误差（简单模式）在10分钟内自动完成测量、补偿、调整效率—节省辅助时间五轴几何误差快速自动调整

*智能制造基础与应用EmcoCPSPilot防碰撞系统防碰撞检验CPSPilot按1:1比例，以三维图形的形式显示每台特定机床的所有特征，确保停工期加到最低程度功能和特征

*智能制造基础与应用MAZAK智能维护与支持技术INTELLIGENTMAINTENANCESUPPORT监测机床需日常维护保养的一些部位的状态信息，如切削液、过滤器，防护罩和操作记录等，以预防维修计划不落实造成的意外停机。当某一监测部位达到预设值时，例如过滤器的清洗新更换日期，会弹出窗口要求及时进行维护。效率—节省辅助时间设备维护与监测，减少意外停机时间

*智能制造基础与应用MAZAK主轴状态监测技术INTELLIGENTPERFORMANCESPINDER监控主轴状态，缩短停机时间，对机床进行预防性维护MAZAK激光切割机床检测技术INTELLIGENTPERFORMANCESPINDER穿透检监测镜头清洁监测等离子云检监测过烧监测

*智能制造基础与应用INDEXC200数控车床对置双主轴双工位3刀塔

*智能制造基础与应用效率—多轴、多刀、多工位法国HURONTMX对置双主轴双刀塔车削中心车床

*智能制造基础与应用效率—多轴、多刀、多工位日本高松（TAKAMATSU）XW系列并列主轴双刀刀塔精密车并列主轴车床日本村田（MURATEC）MW系列并列主轴双刀刀塔精密车

*智能制造基础与应用日本富士（FUJI）CSD系列并列主轴双刀刀塔精密车

*智能制造基础与应用德国CHIRON公司双主轴加工中心多主轴加工中心效率—多轴、多刀、多工位立式加工中心

*智能制造基础与应用德国STAMAMC543/twincompact双主轴五轴联动立式加工中心

*智能制造基础与应用瑞士STARRAGBTP5000-5-axistitaniumprofiler双主轴卧式加工中心（钛合金零件）效率—多轴、多刀、多工位双主轴双工位卧式加工中心

*智能制造基础与应用德国LICONMACHININGCENTERLiFLEXII系列

双主轴双工位卧式加工中心

*智能制造基础与应用埃斯维机床（苏州）有限公司BAW06卧式多主轴加工中心多轴合一，效能翻倍整体框架式结构，整机结构新颖独特，性能先进，配置高端，具有现代加工中心典型的品质和特点主轴的X、Y、Z向运动由直线电机驱动，闭环控制，加速度3G，安置在专利的整体框架式结构内整体框架式结构，整机结构新颖独特，性能先进，配置高端，具有现代加工中心典型的品质和特点

*智能制造基础与应用主轴数量有1、2、4可选，主轴最高转速17500r/min摇篮式双横梁交换工作台由力矩电机驱动，上面可安装2个或4个子台效率—多轴、多刀、多工位卧式加工中心

*智能制造基础与应用德国SAMAGMFZ4-2W多主轴卧式加工中心效率—多轴、多刀、多工位

*智能制造基础与应用双主轴双摇篮式转台交换每个摇篮配置双转台卧式加工中心

*智能制造基础与应用德国SAMAGMFZ6-3W多主轴加工中心三主轴双摇篮三转台效率—多轴、多刀、多工位卧式加工中心

*智能制造基础与应用效率—多轴、多刀、多工位高度自动化的自动车床CITIZENCincom系列自动车

*智能制造基础与应用日本津上（TSUGAMI）B0385双主轴自动车床

*智能制造基础与应用（3）复合加工奥地利WFLM120MILLTURN铣车复合加工中心复合铣车复合

*智能制造基础与应用奥地利WFL铣车复合加工中心加工实例

*智能制造基础与应用复合

*智能制造基础与应用奥地利

EMCO

HYPERTURN65PM车铣复合加工中心铣斜槽车/铣偏心圆三维铣削铣螺纹滚齿螺旋插补铣圆深孔钻削内沟槽加工内螺纹加工镗孔在线自动测量铣内外圆、扁、钻孔、攻丝椭圆铣削根部成形加工铣车复合铣槽滚齿凹腔/凹凸台铣钻深孔六边形拉削铣削斜内孔/凸台螺纹车螺纹内孔挤压成形车削滚压车削端面和外圆去毛刺插内齿车内孔镗孔铰孔偏心车/铣滚花铣槽雕刻铣削椭圆钻孔/攻丝内沉割槽车内孔精镗车内螺纹

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*智能制造基础与应用MAZAKINTEGREX系列铣车复合加工机床铣车复合

*智能制造基础与应用Makino

GrinderG7五轴卧式加工中心磨铣复合

*智能制造基础与应用DMGMORILASERTEC210Shape五轴铣削和激光纹理加工复合加工系统复合铣削和激光纹理加工复合加工系统

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*智能制造基础与应用MAZAKINTEGREXi-400AM五轴增/减材复合加工中心复合增/减材复合提供两种类型的熔覆头（高速成形和高精度成形），平时装在刀库里，可以自动安装在主轴上，并与其它刀具一样通过ATC调用。大连三垒机器股份有限公司SVW80C-3D增减复合五轴加工中心

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*智能制造基础与应用（4）智能化意大利萨瓦尼尼（SALVAGNINI）P2Lean新一代紧凑型多边折弯中心借助于传感器系统，精确测量加工过程中厚度、张力强度的变化值，通过40年丰富经验积累的专利的Mac2.0.a软件，计算回弹量并自动进行调整控制P2Lean懂得怎样满足你的每一个折弯要求，你只要简单的告诉设备你所需要的折弯，而后设备在最短的时间内自动完成折弯2014年10月在德国“国际金属板材加工技术展览会”一经展出，受到参观者的一致好评。智能传感器（厚度、张力）+40年经验软件+全自动=首件成功

*智能制造基础与应用海德汉（HEIDENHAIN）TNC640数控系统LAC（负载自适应控制）—自动确定工件当前质量、转动惯量和摩擦力基础上，连续前馈并自适应控制其变化，使加工参数跟随工件的变化智能无附加力有/无附加力之比较

*智能制造基础与应用OKUMA振动抑制技术OKUMA的振动抑制技术可根据传感器信号，计算并变换主轴至最佳转速。同时还可将多个最佳主轴转速候补值显示在画面上，通过触摸屏人工选择。

*智能制造基础与应用德国HEIDENHAINTNC640数控系统进给速度自适应智能控制技术保持主轴最大功率条件下的进给速度自动调整。当进给速度小于定义最小值，切削条件异常或刀具磨损、破损严重时，系统会自动报警并停机智能进给速度自适应控制

*智能制造基础与应用三菱电机自动化（中国）有限公司EA8SM数控电火花加工机智能化和自动化，可对复杂形状零件进行高速高效适应性放电加工，大幅缩短了抬刀时间拥有高效加工TP回路、抵损耗SC回路、镜面加工GM回路和硬质合金精加工PS回路四种不同用途的电路，可根据加工需求任意选用高速高效自适应性放电四种“傻瓜”式加工加方式

*智能制造基础与应用（5）网络与开放采用基于以太网的标准通讯解决方案，内置有以太网功能，无需外挂通讯处理器，具有强大的网络集成功能通过CBA（ComponentBasedAutomation基于组件的自动化）技术功能强大的PLC/PLC通讯，可实现灵活组网，及操作站的动态连接开放的HMI（HumanMachineInterface人机界面）和NCK（NCRealtimeKemal西门子数控系统实时控制内核），满足客户的个性化需求将得到满足。各种图像、软件，或是工艺功能都可轻松融入该系统SIEMENSSINUMERIK840Dsl数控系统

*智能制造基础与应用DMGMORICELO系统以独特的技术将机床与公司组织连接为一体，构成完整持续的数字化、无纸化生产的支撑和基础兼容现有的ERP（企业资源计划）/PPS（生产计划与控制系统）/PDM（产品数据管理）/MES制造执行系统和CAD/CAM软件和控制系统，可将生产效率提高30%具有生产计划、辅助功能、技术支持、配置与机床状态监控五类功能的16种应用程序，多点触摸屏，实现对数控系统、任务管理、任务规划、网络服务、状态监控、机床维护、工艺流程数据和机床数据等一体化数字化管理、记录和显示PC版本能够在PC上使用CELOS的所有功能，可将任意机床或设备集成在整体CELOS外围设备中，可让用户在加工准备阶段就能对生产与制造流程进行最佳规划与控制

*智能制造基础与应用HEIDENHAINTNC640数控系统TNC640可接入网络，连接PC计算机、编程站和其它数据存储设备。即使是标准版的TNC640系统，不仅具备RS-232-C/V.24数据接口，同时也具备最新的高速千兆以太网接口。TNC640可通过TCP/IP协议与NFS服务器和Windows网络通信，无需任何附加软件。数据传输速度最快可达1000Mbps，因此可确保快速传输数据。

*智能制造基础与应用能够灵活地集成到设计、编程、仿真、制定生产计划、生产等工艺链中，将现有刀具及原材料、刀具数据、夹具装夹、CAD数据、NC程序、检测要求等数字版文件提供给车间和操作人员以及在TNC640用户界面中显示这些数据的解决方案。标准版的TNC640也提供实用应用程序。使用CAD阅读器、PDF阅读器以及Mozilla火狐网页浏览器，可以在数控系统中直接查看生产工艺数据。使用基于网页的文档软件或ERP系统就像进入您的电子邮件收件箱一样简单。

*智能制造基础与应用二、工业机器人与数字化装配装配是产品生产的后续工序，在制造业中占有重要地位，在人力、物力、财力消耗中占有很大比例，作为一项新兴的工业技术，机器人装配应运而生。在机器人应用各领域中只占很小的份额。究其原因，一方面是由于装配操作本身比焊接、喷涂、搬运等复杂；另一方面，机器人装配技术目前还存在一些亟待解决的问题。如：对装配环境要求高，装配效率低，缺乏感知与自适应的控制能力，难以完成变动环境中的复杂装配，对于机器人的精度要求较高，否则经常出现装不上或“卡死”现象。

*智能制造基础与应用1.国内装配机器人的发展现状经过多年来的研究与开发，我国在装配机器人方面有了很大的进步。目前在装配机器人研制方面，基本掌握了机构设计制造技术，解决了控制、驱动系统设计和配置、软件设计和编制等关键技术，还掌握了自动化装配线及其周边配套设备的全线自动通信、协调控制技术，在基础元器件方面，谐波减速器、六轴力传感器、运动控制器等也有了突破。我国已研制出精密型装配和实用型装配机器人，如广东吊扇电机机器人自动装配线，小型电器机器人自动装配线，以及自动导引汽车发动机装配线，精密机芯机器人自动装配线等机器人示范应用工程。

*智能制造基础与应用2.国外装配机器人的发展现状美、日、西欧的制造业中约40％的劳动力用于装配，西德电子工业产品总成本的50—70％是装配。装配机器人是高质量、高柔性、高效率完成自动装配的理想手段。所以装配机器人得到迅速发展，如美国工业界Delphi法调查表明到2000年应用于装配和检验的机器人销售台数将从1985年占工业机器人总数16％猛增到35％。日本装配机器人的增长比任何其他工业应用领域的机器人都快，增长速度比欧洲和美国更快。

*智能制造基础与应用3.装配机器人的关键技术装配机器人的关键技术装配机器人的实时控制检测传感技术装配机器人系统软件研制装配机器人控制器的研制装配机器人的图形仿真技术装配机器人柔顺手腕的研制装配机器人的精确定位

*智能制造基础与应用三、案例分析1.机器人自动化切割切割机器人能满足切割零件高精度的要求，完成高质量工作，它包括火焰切割、等离子切割和激光切割等。另外，也可以实现对飞机壁板的自动化修边。飞机壁板件在加工成型时总要留有一定的余量，在装配前根据具体配合关系进行切边修整。采用工业智能机器人能够更高效、更便捷、更精准地完成零组件切边工作。从而代替传统的手工修边或笨重的切边机等。

*智能制造基础与应用2.机器人自动制孔与连接装配过程