具体描述
本书从机床电气自动控制的应用和维修出发，把握典型机床的电气自动控制系统的应用特点，讲解了相应的自动控制理论。本书系统地介绍了常用低压电器、常用电动机的应用基础、电气控制的基本环节、典型机床的电气控制、可编程控制器、自动控制原理基础、步进电机控制、直流／交流调速等内容。
本书特点：首先，基础知识讲解透彻，介绍了电气控制的基础知识、控制原理及控制系统等；其次，本书以机电控制为主线，系统全面地介绍机床电气控制的相关知识，对于学习机床电气控制及其具体应用有很大帮助。同时为教学需要，第12章进行典型的实验指导，便于教师教学与学生实践。
本书既可作为各类高等学校工业自动化、电气工程及自动化、机电一体化的专业教材，也可供有关工程技术人员参考使用，也是广大电工和技术人员的自学用书。
《智能制造时代下的精密机床系统集成与优化》 内容简介 在当前全球工业迈向智能化、数字化的浪潮中，精密机床作为制造业的核心装备，其功能性、智能化水平和系统集成能力直接关系到生产效率、产品质量乃至国家制造强国的战略目标。本书并非仅聚焦于机床的单一电气控制技术，而是以更宏观的视角，深入探讨在智能制造的大背景下，精密机床如何实现从硬件到软件、从单机到系统的全面集成与协同优化。本书旨在为从事精密机床设计、制造、应用、维护及技术研发的工程技术人员、科研院所师生以及相关行业从业者提供一套系统、前沿的理论指导和实践参考。 本书的第一篇，“智能制造对精密机床提出的新挑战与发展趋势”，首先为读者勾勒出智能制造时代下，精密机床所面临的深刻变革。我们将回顾自动化、数控化进程的关键节点，并重点分析工业4.0、中国制造2025等国家战略对机床功能提出的更高要求，例如高精度、高效率、高可靠性、柔性化生产、绿色制造以及人机协作等。在此基础上，本书将详细阐述当前精密机床在系统集成方面的关键瓶颈，如数据孤岛、信息壁垒、软硬件协同不畅、智能诊断与预测性维护的不足等。同时，我们将前瞻性地展望精密机床未来的发展方向，包括数字孪生技术在机床生命周期中的应用、人工智能在工艺优化与故障诊断中的潜力、物联网技术赋能的机床互联互通，以及新一代人机交互界面的发展趋势。本篇将帮助读者深刻理解精密机床技术发展的宏观背景和内在驱动力，为后续章节的学习打下坚实的基础。 第二篇，“精密机床核心部件的集成与协同设计”，将视线聚焦于构成精密机床骨干的各个关键部件，并强调它们之间如何进行最优化的集成与协同。我们不对传统的电气控制原理进行基础性讲解，而是着重分析新一代精密机床中，如高精度伺服系统、先进主轴技术、高刚性传动机构、精密测量反馈系统等部件在集成设计时需要考虑的深层问题。例如，在伺服系统方面，本书将深入探讨如何实现伺服驱动器、电机、编码器之间的参数匹配与动态性能协同优化，以满足高速、高动态响应的需求。对于主轴系统，我们将讨论其与刀具、工件夹持系统在振动特性、热变形控制等方面的集成化设计策略，以及如何通过集成化传感器进行实时监控。此外，本书还将关注新型功能部件的集成，如直线电机驱动、磁悬浮导轨、集成式冷却系统等，探讨它们在精密定位、减振降噪、能源效率等方面的集成优势。本篇强调的是，精密机床的整体性能并非简单部件的堆砌，而是各部件在系统层面进行精妙协同与优化的结果。 第三篇，“机床系统集成中的高级运动控制与轨迹规划”，将深入探讨精密机床在实际运行过程中，实现复杂运动和精确轨迹控制的关键技术。我们将超越基础的PLC编程和G代码解析，重点关注诸如多轴联动运动控制、实时动态补偿技术（如刀具半径补偿、回转中心补偿、热变形补偿）、高级插补算法（如三次样条插补、NURBS插补）的应用。本书将详细分析如何通过先进的控制算法，在保证加工精度的前提下，实现高效的轨迹生成与执行。特别地，我们将介绍基于模型预测控制（MPC）、自适应控制等智能控制策略在机床运动控制中的应用，以应对非线性、时变系统特性带来的挑战。此外，本篇还将涵盖路径规划的优化问题，包括碰撞检测、最短路径规划、加工节拍优化等，以提升机床的整体生产效率。 第四篇，“机床数据采集、分析与智能诊断技术”，是本书的核心内容之一，着重于如何利用现代信息技术，从精密机床的运行中提取有价值的数据，并将其转化为智能化的决策依据。我们将探讨各类传感器（如编码器、力矩传感器、振动传感器、温度传感器、电流传感器等）的集成与数据采集策略，以及如何构建高效、可靠的数据采集系统。在数据分析方面，本书将介绍大数据技术、统计分析方法、机器学习算法（如支持向量机、神经网络、决策树、深度学习）在机床状态监测、异常检测、故障诊断与预测性维护中的具体应用。例如，如何通过分析振动信号诊断主轴轴承的早期磨损，如何通过分析运行电流预测伺服驱动器的潜在故障，如何利用历史数据构建机床健康状态评估模型。本书将提供丰富的案例研究，展示如何将数据分析结果转化为可执行的维护计划，从而最大限度地减少非计划停机时间，降低维护成本。 第五篇，“机床网络化与柔性制造系统集成”，将把精密机床置于更广阔的制造系统之中，探讨其如何与外部环境进行互联互通，并实现柔性化生产。我们将深入分析机床以太网（如Ethernet/IP, Profinet）、OPC UA等工业通信协议在机床网络集成中的应用，以及如何构建机床与MES（制造执行系统）、ERP（企业资源计划）等上层系统的有效连接。本书将重点阐述如何通过网络化实现机床的远程监控、远程诊断、远程参数调整以及生产数据的实时上传与分析。在柔性制造方面，我们将探讨如何通过机床的网络化能力，实现与自动化上下料系统、自动换刀装置、在线测量设备等的无缝集成，构建能够快速响应生产需求变化的柔性制造单元或生产线。此外，本书还将介绍MES系统在生产调度、资源分配、质量追溯等方面的作用，以及机床如何作为关键节点，为MES提供实时数据支持。 第六篇，“机床的人机交互界面与智能化操作”，关注的是用户与机床之间的交互体验，以及如何通过创新的界面设计和智能化功能，提升操作的便捷性和安全性。我们将讨论现代HMI（人机界面）的设计原则，包括信息可视化、直观性、易用性等，并介绍基于触摸屏、图形化界面的高级操作软件。本书将重点介绍智能化的操作功能，如加工参数的自动推荐、工艺路径的优化引导、加工过程的实时仿真与预览、以及基于自然语言处理的指令输入等。此外，我们还将探讨增强现实（AR）和虚拟现实（VR）技术在机床操作培训、维护指导、故障排查等方面的潜在应用，以及如何设计更符合人体工程学的操作面板和安全防护机制。 第七篇，“新一代精密机床的集成化与智能化发展案例分析”，通过精选来自不同应用领域（如航空航天、汽车制造、模具制造、电子元器件加工等）的典型精密机床系统集成案例，来印证本书提出的理论与技术。这些案例将详细剖析特定机床在系统集成中所采用的关键技术、面临的挑战以及取得的成效。例如，分析某高速五轴加工中心如何通过集成先进的伺服控制、高频主轴和在线补偿技术，实现复杂曲面的精密加工；研究某智能化卧式加工中心如何通过与MES系统的无缝对接，实现生产过程的自动化调度和精益管理；探讨某高精度磨削中心如何利用传感器网络和大数据分析，实现磨削过程的智能优化和故障预测。通过这些真实世界的案例，读者可以更直观地理解本书的技术要点，并从中获得启发。 本书的最后，“未来展望与技术挑战”，将对精密机床系统集成与优化技术的未来发展方向进行总结和展望。我们将探讨新材料、新能源技术在机床设计中的应用，如超材料在隔振方面的潜力，以及更高效能源管理系统的集成。同时，本书还将指出当前仍然存在的关键技术挑战，如更高级别的人工智能算法在机床领域的落地，分布式控制与集中式控制的协同，以及网络安全在机床互联互通中的重要性。最后，本书将呼吁行业内的协同创新，共同推动精密机床向更智能、更高效、更可持续的方向发展。 总而言之，《智能制造时代下的精密机床系统集成与优化》是一部集理论性、前瞻性和实践性于一体的专业著作。它以集成化、智能化和系统化为核心，系统地梳理了精密机床在智能制造浪潮下的技术发展脉络、关键技术要点和未来发展趋势，旨在为推动我国精密机床产业的转型升级和高质量发展提供有力的技术支撑。
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