智能制造環境下的數控系統發展趨勢

■ 徐工消防安全裝備有限公司 （江蘇徐州 221000） 李 云

隨著我國《中國制造2025》行動綱領的實施，工程機械各大主機廠商都在進行以智能制造為目標的技術升級改造，建設以創新、綠色、智能為主題，信息化與工業化深度融合的數字化、網絡化的智能制造車間，響應智能制造、綠色制造、服務制造的強國戰略，數控系統制造企業只有堅持客戶導向，滿足企業智能化升級改造需求，在數控系統開放性方面深入研究，不斷提升系統的網絡化、開放化水平，為用戶定制個性化的數控系統，才能取得長足的發展。未來先進數控系統將具有以下幾方面特點。

1. 數控系統向開放型發展，集成CAM軟件，方便編程及模擬

目前比較常見的FANUC數控系統，雖然也具有程序檢查功能，例如機床鎖住和輔助功能鎖住功能，能夠不移動刀具而顯示其位置的變化，能鎖住所有軸或指定軸，并禁止執行M、S和T指令（見圖1），檢查程序是否編制正確，但是這種方法僅能檢查出程序語句方面的錯誤，不能直觀顯示刀具路線軌跡，不能避免潛在的風險。未來開放的數控系統將在自動編程及仿真方面有所改進。

圖1 FANUC數控系統機床鎖住功能

傳統的Mastercam、UG等編程軟件生成的數控程序，需要經過后處理，才能應用于生產現場，然而軟件自帶的后處理程序，并不能完全適應用戶特殊定制的機床，只有較專業的技術人員才能修改后處理程序，這給生產造成一定的障礙。未來開放式數控系統往往采用NC嵌入PC的模式，這種數控系統的優點是能夠借助已經成熟的計算機Windows平臺，方便集成各類計算機軟件，數控系統內嵌專門的編程及仿真軟件，這樣就實現了CNC與軟件之間的無縫連接，技術人員無需考慮后處理格式、機床仿真三維模型是否正確的問題，這樣就使得操作更加高效準確，借助計算機CAM軟件強大的編程仿真功能，用戶可以直觀地觀察刀具軌跡路線，進、退刀方式，切削量等方面的信息（見圖2），這樣就能更大程度地避免因編程錯誤造成的生產事故。

2. 數控系統將更好地與MES系統集成，實現設備間數據互通

未來規劃的智能車間中，生產流程更加簡單高效，盡量避免人工干預。訂單下達至生產線，設備會讀取當前產品的訂單號、批次號和ID號，MES系統向生產現場下達生產任務，同時MES向相關設備傳輸生產開始指令，通過DNC向設備傳遞NC程序并觸發設備加工程序準備，加工完畢后，MES系統會讀取設備加工運行數據和標準數據，并從加工質量方面對加工參數進行分析并改進，形成良好的閉環管理，記錄設備運行信息，作為產品過程質量信息，為SPC分析基礎數據和質量追溯使用，具體流程如圖3所示。

3. 數控系統更加注重檢測功能，能實時反饋數據

隨著傳統機械行業人工成本的增長，智能化工廠的用工人數呈下降趨勢，由勞動密集型行業轉型成技術集中型行業，一方面對技能工人的要求更高，技能型藍領人才需求大幅增加；另一方面，對數控系統廠家提出了更高的要求，要求數控系統更加注重檢測功能，能實時反饋數據，例如數控系統共享激光跟蹤儀測量數據，將激光跟蹤儀球坐標數據轉化為右手直角坐標系數據，并進行反饋，避免事后檢測返工的情況，目前各大機床廠商，例如友佳、日發等機床企業已經注重在機床中配置Renishaw探頭、在線對刀儀等設備（見圖4），豐富了數控機床的功能，提高了生產效率。

圖2 CAM軟件刀具軌跡顯示界面

圖3 車間智能制造圖解

圖4 Renishaw測量系統

另一方面，檢測功能還體現在數控程序上，例如江蘇一重為日本某企業研制的數控鉆床，實現了無人化加工，機械手上料定位，液壓夾具夾緊等過程都由程序代碼控制，鉆孔及攻螺紋過程中，實時監測主軸扭矩，加工過程中如果發生絲錐斷裂，主軸扭矩值就會發生變化，系統宏程序會發出報警，提示操作人員更換絲錐，體現了數控系統的檢測功能在智能制造中的重要作用。

4. 結語

隨著《中國制造2025》制造強國戰略的實施，企業只有提高制造過程的智能水平，才能保證產品質量，降低人工成本。為滿足客戶需求，數控系統廠商只有不斷豐富系統功能，在編程仿真、數據互通及實施檢測等方面深入研究，為用戶量身定制個性化的數控系統，才能取得長足的發展。

[1] 陳宏均. 實用機械加工工藝手冊[M]. 北京：機械工業出版社，2009.

[2] 楊叔子. 機械加工工藝師手冊[M]. 北京：機械工業出版社，2001.