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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，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，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。中国作为一个制造大国，主要还是依靠劳动力、价格、资源等方面的比较优势，而在产品的技术创新与自主开发方面与国外同行的差距还很大。

7、***化(大型化和微型化)

　　、航空、航天事业的发展和能源等基础产业装备的大型化需要大型且性能良好的数控机床的支撑。而超精密加工技术和微纳米技术是21世纪的战略技术，需发展能适应微小型尺寸和微纳米加工精度的新型制造工艺和装备，所以微型机床包括微切削加工(车、铣、磨)机床、微电加工机床、微激光加工机床和微型压力机等的需求量正在逐渐增大。并联机床作为一种新型的加工设备，已成为当前机床技术的一个重要研究方向，受到了国际机床行业的高度重视，被认为是“自发明数控技术以来在机床行业中***有意义的进步”和“21世纪新一代数控加工设备”。

10、高可靠性

　　数控机床与传统机床相比，增加了数控系统和相应的监控装置等，应用了大量的电气、液压和机电装置，易于导致出现失效的概率增大;工业电网电压的波动和干扰对数控机床的可靠性极为不利，而数控机床加工的零件型面较为复杂，加工周期长，要求平均无故障时间在2万小时以上。为了保证数控机床有高的可靠性，就要精心设计系统、严格制造和明确可靠性目标以及通过维修分析故障模式并找出薄弱环节。(1)提高CNC系统控制精度：采用高速插补技术，以微小程序段实现连续进给，使CNC控制单位精细化，并采用高分辨率位置检测装置，提高位置检测精度(日本已开发装有106脉冲/转的内藏位置检测器的交流伺服电机，其位置检测精度可达到0。国外数控系统平均无故障时间在7～10万小时以上，国产数控系统平均无故障时间仅为10000小时左右，国外整机平均无故障工作时间达800小时以上，而国内1高只有300小时。

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。并采用直线电动机直接驱动机床工作台的直线伺服进给方式，其高速度和动态响应特性相当***。进入20世纪，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。中国数控机床发展日新月异3、功能复合化复合机床的含义是指在一台机床上实现或尽可能完成从毛坯至成品的多种要素加工。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。与之相对的金属成形机床细分领域，调整才刚刚开始，非数控需求的快速下降必然会带动市场下行。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。