智能數控機床及其技術體系框架

鑒紹英

摘 要：本文主要介紹了數控機床目前發展方向，簡單論述了智能機床的概念，根據智能機床的技術體系框架，專門研究了智能數控系統、智能元器件以及智能化應用技術，它們都是智能數控機床中最為重要的技術。

關鍵詞：智能數控；機床；技術體系；框架

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.15.100

本文主要介紹了智能數控機床發展現狀，并且提出了技術體系框架，進而為智能化數控機床未來發展提供重要的理論依據。

1 數控機床目前發展趨勢

現階段，加工設備的制造技術和制造業水平有著一定的聯系。如下圖所示：

制造業水平的發展過程主要表現在以下幾個方面：第一，上個世紀三十到五十年代，這一時期的加工設備主要是以傳統機床和機械加工為主，機械加工是以手工或者人工操作傳統機床展開工作的。第二，一直到二十世紀50年代到70年代，社會上逐漸出現了應用電子管、程序等技術，它們是新一代的數控機床，可以有效解決之前傳統機床留下的問題，比如在工作期間出現曲線或者曲線加工控制不好等問題，這種技術的出現推動了自動化生產線的發展。第三，七十年代到二十年代末，出現了許多功能性機床，它們主要以先進的柔性制造系統為主，這種階段的先進制造技術一般表現在信息技術為中心的計算機制造之中；第四，從二十一世紀初到現在，各個施工企業在對機床結構優化。完善數控計算內核的基礎上，加大了智能加工、智能維護技術的研究力度，制造設備也逐漸呈現智能化發展方向，制造技術也在不斷的向智能制造發展方向中走去。我國當前研究的智能設備技術線路為，在未來的幾十年中，盡量實現智能決策和執行，其中主要牽扯到工況智能感知技術和智能維護技術以及智能工藝規劃技術。

2 智能機床發展現狀

2.1 智能機床基本理念

所謂機床，它的本質意思是把固體材料、經過動力源推動，以物理和化學以及其它方式呈現出來，當做一種加工的機械。從整個角度來講，它專門是指以加工材料為主的金屬物件或者工具。機床加工方式是按照切削或者打磨的形式利用工件制造而成的，可以得出想要的形狀、尺寸以及表面準確度，按照這一類型的功能大約可以分為切削型、成型形以及高等技術三種類型。我國目前對于智能機床還沒有準確的定義，所以國內外很多研究者對于機床有著不同的看法。

2.2 智能機床發展現狀

智能機床發展現狀主要表現在以下幾個方面上。

第一，當前單項技術研究成果比較多，從中取得了較好的應用效果，可以沒有產生一個完善的技術理論體系框架。

第二，在研究過程中，大多數學者將重點放在了怎樣利用計算機和機械達到機床的機械化管理，從而，沒有重視人們在智能機床中產生的作用。

第三，智能機床沒有一個明確的定義。針對以上幾種現象，本文主要在智能機床定義、應用等框架基礎上提出新的思想，最終形成一以人為本的智能機床技術體系框架。

3 智能化機床技術體系框架

目前，我國工業界對于智能化機床的研究涉及面積比較廣，主要包含智能數控系統、智能基礎元器件以及智能化應用等，下面就對這些技術展開分析。

3.1 智能數控技術

智能數控技術是機床的關鍵部位，它影響著數控機床的智能化水平，智能數控技術主要是在傳統數控技術的改進中形成的，它包含開放式數控系統架構和數據采集等多種技術。

開放式數控系統架構。開放式數控系統主要是指數控系統依照公開性原則進行開發，將其應用于機床之中，是硬件具備互換性和擴展性以及操作性。開放式數控系統的結構組成可以分為兩部分，分別為系統平臺和應用軟件。系統平臺主要是對機床運動部件實行數字量控制的基礎部件，其中主要包含硬件和軟件平臺。它是應用于數控系統之中。硬件平臺則是實現系統功能的物體，包含微處理器系統、電源系統等。這些系統可以分為多種類型，主要靠操作系統的支撐，來執行各項任務。軟件平臺能夠將硬件平臺和應用軟件相互聯系到一起，它是數控系統體系的中心，專門由操作系統、通信系統相互連接而成的，只有利用軟件平臺的支撐，應用軟件才可以實現對系統硬件資源的合理控制。軟件平臺自身性能從很大一方面決定了整個系統的性能，可以提升應用軟件的研制效率。應用軟件是以模塊結構開發為主，可以達到各個系統功能之間的請求。它通過不同編制，將其帶入到不同系統平臺之中。總體來講，應用軟件可以劃分為標準模板庫和用戶應用軟件。

3.2 大數據采集和分析技術

伴隨著現代數控機床的性能不斷提升，我國現代機床可以支撐的設備種類逐漸增多，與此同時，對于不同數據之間的采集需求，大多數的傳感器被應用到了數控機床之中。機床數據采集類型各種各樣，主要分為指令信息、力矩電流和主軸電流等， 這些設備不但可以有效管理制造過程，還能夠實現制造過程的優化。從技術發展情況來看，要想實現大數據分析過程優化，就必須分為三部分；第一，實現機床數據的可視化、它是數據分析和決策的依據，當前大多數數控系統都是采用了數據采集接口裝置，便于從中獲取數據信息。再者，可以實現數據智能化管理，其中制造數據被獲取出來之后，建立這些數據和加工過程之間相互聯系，并且利用人工分析影響加工效率的原因，對其展開優化。最后，實現數據人工智能化管理。

4 結語

從以上分析可以看出，制造業的基礎支撐是機床，智能機床是保證產品質量、提升生產效率的關鍵，所以我國要加大對智能數控機床及其技術體的研究力度，使其性能發揮到最大。

參考文獻：

[1]王勃，杜寶瑞，王碧玲.智能數控機床及其技術體系框架[J].航空制造技術，2016（09）.

[2]鄢萍，閻春平，劉飛，何龍，蔣林.智能機床發展現狀與技術體系框架[J].機械工程學報，2013（21）.

[3]周璐，陳濤，胡盼，胡聯亭，戴茜茜，董必杰.數控機床技術服務市場調查及其定價體系研究——以武漢市場為例分析[J].科技創業月刊，2015（13）.endprint