智能制作本领根ob体育本 第3章 智能制作加工本领

　　•常规数控加工技术在机械零件加工中占有非常重要的地位，一直以来是机械加工的主 要方式与手段，但常规数控加工技术没有把加工过程中机床、刀具、工件的状态变化 一并纳入加工过程进行考虑。 •在常规数控加工过程中，数控机床只是根据零件的几何形状与给定切削参数生成数控 加工程序，并按照已定的数控程序进行加工，但工件材料去除加工过程中存在着非常 复杂的状态变化，其中包括机床位姿变化、机床功率变化、机床刚度变化、刀具的空 间位置变化、刀具受力情况变化、刀具变形情况变化、刀具磨损状态变化、刀具温度 变化、工件的受力情况变化、工件的变形情况变化、工件材料的去除程度、机床、刀 具及工件的振动情况等。 •常规的数控加工技术没有把状态变化量纳入考虑的范围内，只是按照给定的工件几何 轮廓、加工参数、刀具路径进行加工，对于加工过程中出现的“突发”状况不能进行 实时处理，不能根据加工过程中状态的变化采取相应的应对措施，也不能实现对加工 状态的实时优化，设备加工能力得不到充分发挥，同时也难以保证零件的最终加工质 量。

　　（1）整体工艺规划 在零件进行实际加工之前首先需 要对零件的几何特征进行分析，综 合考虑机床参数、工件参数、刀具 参数与技术要求等对零件的加工工 艺进行规划，通过运用大数据技术 ，结合以往理论知识与加工数据确 定相应的加工参数与流程。

　　•通过采用智能加工技术ob体育，可以对所提出的上述问题进行很好地解决，智能加工技术是 对现有加工技术的一次技术变革，通过加工前的仿真分析与优化、加工过程中的状态 监测、智能优化与控制、贯穿于整个加工过程的数据处理与共享，使得切削过程中各 种状态变化量可以被“预测”、“感知”、“控制”与“优化”，实现智能加工。在 切削加工过程中引入智能技术是必然趋势，将智能加工技术贯穿加工的整个过程是未 来产品或零件制造加工的发展方向。智能加工技术在加工过程中的应用包括：

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　　智能切削加工过程所涉及的关键技术 主要包括：智能加工工艺规划、通过 仿真手段对切削过程进行预测与优化、 在加工过程中对于状态变化的监测、 加工过程中的智能决策与控制、贯穿 于整个加工过程的数据处理技术。

　　（4）质量检测与判断 质量检测环节为加工的最后环节，通过对零件加工质量的在线监测，完成对零件 几何外形轮廓、加工尺寸精度、表面质量等的检测，最终完成零件加工质量检测。 （5）智能加工中的数据处理 数据处理贯穿于智能加工的整个过程，加工中涉及的数据包括：机床、夹具、刀 具、工件的基本参数数据、切削参数数据、加工过程中所测得的状态参数数据、优化 参数数据、控制参数数据、检测数据等一系列数据。

　　（2）基于仿真的切削过程预测与优化 在机床、刀具、切削参数选取之后，通过数控加工仿真、切削过程物理仿真、数 值仿真等手段对切削过程进行仿真，在实际加工之前预测加工过程机床、刀具、工 件的状态变化情况。并通过优化算法对刀具路径，加工参数等进行优化，通过仿真 分析使加工参数达到最优状态。

　　（3）加工过程在线监测与优化控制 加工过程的在线监测与优化是智能加工技术的核心技术，主要包括：在线监测模块 、优化决策模块、实时控制模块，涉及到在线监测、数据处理、特征提取、智能决策 与优化、在线实时控制等多项技术。

　　（1）加工前：机床、刀具、零件、夹具几何模型的建立、加工过程仿真、加工 路径优化、切削参数优化、刀具角度优化、切削过程中的状态与最终加工质量预测 等。

　　（2）加工中：加工过程中加工状态的在线监测、数据处理、特征提取、状态判 断、智能推理与决策、实时优化与控制。

　　（3）加工后：零件几何尺寸与精度、表面粗糙度、表面貌、残余应力等加工质 量的检测与判断。

　　1.智能制造加工技术概述 2.智能制造加工工艺 本 章 要 点 3.制造加工过程中的智能预测 4.智能制造数据库及其建模 5.智能制造专家系统设计及实例

　　•智能制造加工技术（主要是智能切削技术）是智能制造技术的核心。原材料或毛坯的 加工有三种形式：增材制造（通过焊接、镀层、快速原型等方法来实现）、等材制造 （通过铸造、锻造、粉末冶金等材料变形方法来实现）和减材制造（主要通过各种切 削加工来实现），而减材制造目前仍然是制造零件和产品的主要方法。。 •切削过程是非常复杂的加工过程，在切削过程中涉及物理学、化学、力学、材料学、 振动学、摩擦学、传热学等多学科、多领域的相关知识与理论，对于切削过程的控制 一直以来是切削研究的重点。随着加工技术不断发展与工业4.0时代的到来，切削过程 的智能加工技术已经成为切削研究的热点，在切削过程中应用智能加工技术是必然的 发展趋势。 •高性能、难加工材料（如钛合金、高温合金、复合材料及它们的结构件）零件的加工 过程中必须采用智能加工工艺，对加工系统、时变工况进行在线监测，以获取加工过 程的状态信息。在此基础上，针对实时工况变化采用智能化方法对工艺过程进行自主 学习及决策控制，实现高品质零件制造过程的智能决策和自主控制。采用智能制造加 工技术，可最大限度地提高难加工材料及其结构件的加工质量、加工效率、减少或者 避免不必要的损失、降低生产成本。

　　智能切削加工是基于切削理论建模及 数字化制造技术，对切削过程进行预 测及优化，在加工过程中采用先进的 数据监测及处理技术，对加工过程中 机床、工件、刀具的状态进行实时监 测与特征提取，并结合理论知识与加 工经验，通过人工智能技术，对加工 状态进行判断，通过数据对比、分析、 推理、决策、实时优化切削参数、刀 具路径，调整自身状态，实现加工过 程的智能控制，完成最优加工，获得 理想的工件质量及加工效率。

　　（4）数据处理贯穿于整个智能加工过程：包括加工前、中、后不同阶段中相关 数据的建立、存储、处理、通信与共享。