高端數控機床控制與診斷技術研究進展

宮克

摘要：數控機床運行問題的源頭數量龐大，在問題診斷排查期間經常會消耗大量物質和人力資源，因此數控機床問題診斷方法始終是科研工作者的研究核心。智能數控機床的設計穩定性、問題診斷的精確性和故障排除的高效性始終為人們所強調。本文論述了高端數控機床控制的現狀和未來趨勢，分析了高端數控機床問題診斷方案的研究方向，探究預測了以后數控機床問題故障查尋方案的關鍵渠道。

關鍵詞：高端數控機床；問題診斷；發展現狀；控制

中圖分類號：TG659 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2018）06-0016-01

1 高端數控機床控制

1.1 數控機床的基本介紹

數字控制技術是借助設定的信號對機床的操作和其運行動作完成控制的一種數字化方法。通常來說數控機床核心由程序主體、智能裝置、伺服設備、機床底座四部分構建而成，如圖1所示。

1.2 高端數控機床的技術發展方向和當前數控系統的現狀

（1）最新的數控機床借助開放式體系框架，依靠眾多的硬件和軟件資源，組建而成的數控機床具備優異的普適性能、鑲嵌性能、兼容性能以及一定的延展性能，同時向深度自動化和數字化方向進行延展。（2）當前的數控系統運行性能極大提升，朝著智能化繼續優化。由于人工智能在互聯網方向的持續發展，智能數控裝置采用了自適應運行、模糊體系以及神經網絡的運作機理，不僅帶有智能編程、反饋操作、模糊運行、學習控制、自適應操作、運行數據智能生成等功能，同時人機交互相當友好，并帶有問題診斷修復系統使智能化診斷和問題監控性能更加科學合理。（3）伺服機構自動化的主軸溝通驅動以及自動化進給伺服設別，可以智能辨認負載同時完成修正數據，同時直線形式的電機驅動設備也已實用化。

總之，最新的數控機床技術層次得到了極大的提升， 推進了數控機床控制向高準確度、高效率、高柔性化趨勢前進，使得智能化運行技術水平持續改進。

2 數控機床診斷技術的特點

一般來說，如今數控機床問題排查的一些關鍵特征是：無法迅速排查故障；問題出現的可能性大；問題及時定位的準確性低；經常出現漏診或者誤診；排查信息獲取繁瑣；運行期間數據量大且雜亂，無法準確監控。

3 高端數控機床診斷方案的研究

縱觀如今國內外的研究分析成果，高端數控問題診斷方案的分析可總結為幾個方面：

（1）自動化診斷方案分析；（2）診斷設備框架探究；（3）設備集成科技探究；（4）故障原因和問題模型分析。

通常如圖2所示。

3.1 高端數控診斷渠道研究

高端數控診斷方案研究通常表現在如下幾個方面：

（1）運行故障樹研究法，在針對CNC設備的問題研究基礎上，將數控系統劃歸為若干子系統，利用故障樹代表故障框架，借助故障樹研究完成故障推理。（2）諸多單一性能的檢測控制以及診斷方案研究，例如時序以及時域特性研究等功能數據信息和閾值的對比等。（3）借助決策方案和模糊理論進行操作，如將模糊理論和專家系統進行融合等渠道。（4）利用模式辨析和ANN等訓練型框架及與其它方案的結合。

3.2 診斷技術框架研究

常見的診斷技術框架一般有集中式以及分布式，另外也存在在線現場排查和離線逐項診斷相符合的模塊式框架。如今，系統遠程問題診斷的分析領域通常涵蓋以下若干角度。

（1）借助Web的互聯網問題診斷分析數據信息庫的探究。（2）自動化分析診斷方案探究，核心是研究基于互聯網的智能分析應用程序設備、以具體案例為基礎的專家設備等。（3）以圖形化編程數據信息的遠程軟件探究為切入點的分析。

3.3 高端機床故障集成技術分析

如今數控機床問題排查設備的集成方案一般體現在如下三個方面：

（1）運行過程的相關集成，即問題診斷過程諸多環節的復合集成。（2）運行問題診斷渠道集成，復合應用設備對大量自動化診斷渠道的集成和大量問題診斷模型、問題診斷推理機理或措施的集成。（3）機床數據信息的集成，即大量診斷數據數據、故障分析知識和具體的表達方法的科學綜合運用。

3.4 高端數控機床故障機理分析

研究高端數控機床運行故障具體原因和機理，借助最高效的方案得到體現數控機床裝置的狀態、作業過程狀態的具體參數以及診斷知識，利用這些構建合理的問題故障模型，注重分析數控機床的運行部件和系統。具體的診斷途徑以傳感裝置技術、數據處理和研究技術以及多傳感設備數據融合技術為基礎，借助一定的檢測控制和診斷模型完成狀態分析和問題故障預報。

4 結語

智能數控機床的設計穩定性、問題診斷的精確性和故障排除的高效性始終為人們所強調。如今所借助的諸如直觀分析法、特征數據對比診斷、故障樹研究法、模糊診斷分析等都是相當關鍵的方案。文章分析了數控機床控制和診斷技術研究的現狀，概括了高端數控機床問題診斷的特點，并具體分析和闡述了數控機床問題診斷方案的研究進展，為該行業的后續發展提供了一定程度的借鑒和參考。

參考文獻

[1]曹建福，張加良.高端數控機床控制與診斷技術研究進展[C]//中國機械工程學會機械自動化分會&中國自動化學會制造技術專委會學術工作進展報告.2017.

[2]胡世廣.開放結構數控系統及其集成狀態監測研究[D].天津大學，2005.

Abstract：The number of the problems of NC machine tool operation is huge， and it often consumes a lot of material and human resources during the diagnosis and investigation of the problem， so the diagnosis method of CNC machine tool is always the core of research workers. The design stability of intelligent CNC machine tools， the accuracy of problem diagnosis and the efficiency of troubleshooting have always been emphasized. The present situation and future trend of high end CNC machine tool control are discussed in this paper. The research direction of the high end CNC machine tool diagnosis scheme is analyzed， and the key channel of the future NC machine tool problem finding scheme is explored.

Key words：high-end CNC machine tool；problem diagnosis；development status；control