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机械原理-概述

不同的机器往往由有限的几种常用机构组成，如内燃机、压缩机和冲床等的主体机构都是曲柄滑块机构。这些机构的运动不同于一般力学上的运动，它只与其几何约束有关，而与其受力、构件质量和时间无关。1875年 ，德国的 F.勒洛把上述共性问题从一般力学中独立出来，编着了《理论运动学》一书，创立了机构学的基础。书中提出的许多概念、观点和研究方法至今仍在沿用。1841年，英国的R.威利斯发表《机构学原理》。19世纪中叶以来，机械动力学也逐步形成。进入20世纪，精密塑胶模具加工，出现了把机构学和机械动力学合在一起研究的机械原理。1934年，中国的刘仙洲所着《机械原理》一书出版。1969年，在波兰成立了国际机构和机器原理协会，简称IFTOMM。

机构学的研究对象是机器中的各种常用机构，如连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、螺旋机构和间歇运动机构（如棘轮机构、槽轮机构等）以及组合机构等。它的研究内容是机构结构的组成原理和运动确定性，以及机构的运动分析和综合。机构学在研究机构的运动时仅从几何的观点出发，而不考虑力对运动的影响。

机械动力学的研究对象是机器或机器的组合。研究内容是确定机器在已知力作用下的真实运动规律及其调节、摩擦力和机械效率、惯性力的平衡等问题。

按机械原理的传统研究方式，一般不考虑构件接触面间的间隙、构件的弹性或温差变形以及制造和装配等所引起的误差。这对低速运转的机械一般是可行的。但随着机械向高速方向发展，还必须研究由上述因素引起的运动变化。因而从40年始，又提出了机构精1确度问题。由于航天技术以及机械手和工业机器人的飞速发展，机构精1确度问题已越来越引起人们的重视，并已成为机械原理的不可缺少的一个组成部分。

数控机床制造业将朝着6个方向发展

6.多功能化

配有自动换刀机构（刀库容量可达100把以上）的各类加工中心，能在同一台机床上同时实现铣削、镗削、钻削、车削、铰孔、扩孔、攻螺纹等多种工序加工，现代数控机床还采用了多主轴、多面体切削，即同时对一个零件的不同部位进行不同方式的切削加工。数控系统由于采用了多CPU结构和分级中断控制方式，精密模具加工价格，即可在一台机床上同时进行零件加工和程序编制，实现所谓的“前台加工，后台编辑”。为了适应柔性制造系统和计算机集成系统的要求，数控系统具有远距离串行接口，甚至可以联网，实现数控机床之间的数据通信，也可以直接对多台数控机床进行控制。

为适应超高速加工的要求，数控机床采用主轴电动机与机床主轴合二为一的结构形式，实现了变频电动机与机床主轴一体化，主轴电机的轴承采用磁浮轴承、液体动静承或陶瓷滚动轴承等形式。

数控机床以其的柔性自动化的性能、优异而稳定的精度、灵捷而多样化的功能引起世人瞩目，它了机械产品向机电一体化发展的先河，因此数控技术成为先进制造技术中的一项技术。另一方面，通过持续的研究，信息技术的深化应用促进了数控机床的进一步提升。

中国数控机床发展日新月异

4、控制智能化

　　随着人工智能技术的发展，为了满足制造业生产柔性化、制造自动化的发展需求，数控机床的智能化程度在不断提高。具体体现在以下几个方面：

　　(1)加工过程自适应控制技术：通过监测加工过程中的切削力、主轴和进给电机的功率、电流、电压等信息，利用传统的或现代的算法进行识别，以辩识出刀具的受力、磨损、破损状态及机床加工的稳定性状态，并根据这些状态实时调整加工参数(主轴转速、进给速度)和加工指令，使设备处于1佳运行状态，以提高加工精度、降低加工表面粗糙度并提高设备运行的安全性;

　　(2)加工参数的智能优化与选择：将工艺或技师的经验、零件加工的一般与特殊规律，天津精密模具加工，用现代智能方法，构造基于系统或基于模型的“加工参数的智能优化与选择器”，利用它获得优化的加工参数，模具配件精密加工，从而达到提高编程效率和加工工艺水平、缩短生产准备时间的目的;

　　(3)智能故障自诊断与自修复技术：根据已有的故障信息，应用现代智能方法实现故障的快速准确定位;

　　(4)智能故障回放和故障仿1真技术：能够完整记录系统的各种信息，对数控机床发生的各种错误和事故进行回放和仿1真，用以确定错误引起的原因，找出解决问题的办法，积累生产经验;

　　(5)智能化交流伺服驱动装置：能自动识别负载，并自动调整参数的智能化伺服系统，包括智能主轴交流驱动装置和智能化进给伺服装置。这种驱动装置能自动识别电机及负载的转动惯量，并自动对控制系统参数进行优化和调整，使驱动系统获得1佳运行;

　　(6)智能4M数控系统：在制造过程中，加工、检测一体化是实现快速制造、快速检测和快速响应的有效途径，将测量(Measurement)、建模(Modelling)、加工(Manufacturing)、机器操作(Manipulator)四者(即4M)融合在一个系统中，实现信息共享，促进测量、建模、加工、装夹、操作的一体化。

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