智能化數(shù)控機(jī)床的主要特點(diǎn)與關(guān)鍵技術(shù)探究

趙凱 通用技術(shù)集團(tuán)大連機(jī)床有限責(zé)任公司

工業(yè)技術(shù)不斷地發(fā)展，世界機(jī)床技術(shù)也在快速地發(fā)展。最近幾年，已經(jīng)進(jìn)入智能化的數(shù)控機(jī)床時(shí)代，許多智能化數(shù)控機(jī)床脫穎而出，在工業(yè)和裝備制造的各種生產(chǎn)中，這些新式機(jī)床都給予了很大的幫助，無論是生產(chǎn)精細(xì)程度，還是生產(chǎn)效率都得到了有效地提升[1]。

一、智能化數(shù)控機(jī)床的主要特點(diǎn)

其一，智能化數(shù)控機(jī)床具有全自動的運(yùn)行模式，從上料、取料、翻身以及下料能夠一氣呵成。使人工從枯燥的勞動中解脫出來，集中精力調(diào)整機(jī)器和檢驗(yàn)產(chǎn)品質(zhì)量。以往1臺機(jī)器配有1名員工，現(xiàn)在3～4臺機(jī)器配有1名員工。

其二，運(yùn)用智能數(shù)控機(jī)床，投入比較少，并且當(dāng)年投入資金，當(dāng)年就能夠收回。

其三，智能化數(shù)控機(jī)床不但技術(shù)成熟和動作比較穩(wěn)定，而且人工操作也很簡便。

其四，產(chǎn)品更換時(shí)，調(diào)整比較簡單，通常不需要特別的技術(shù)，操作工就能夠?qū)W會。

其五，可以選用獨(dú)立料倉的設(shè)計(jì)，料倉獨(dú)立自動進(jìn)行控制；可以選用獨(dú)立的流水線。

其六，無需機(jī)床控制器進(jìn)行控制，機(jī)械手運(yùn)用獨(dú)立控制模塊就可以控制，機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)不受影響。

其七，運(yùn)行平穩(wěn)，剛性比較好，維護(hù)也很方便。

其八，利用控制系統(tǒng)控制電氣，具有顯示各種參數(shù)的觸摸屏，若缺料會有報(bào)警提示。

二、智能化數(shù)控機(jī)床的關(guān)鍵技術(shù)

（一）智能化加工技術(shù)。針對于智能化數(shù)控機(jī)床加工的整個(gè)過程而言，生產(chǎn)各個(gè)步驟都可以代替人工操作完成。或者運(yùn)用全自動技術(shù)，使加工過程既最優(yōu)化又順利地完成。智能化加工技術(shù)既具有虛擬機(jī)床技術(shù)和3D防碰撞技術(shù)以及自動上下料機(jī)構(gòu)，又具有自動加工生產(chǎn)線技術(shù)及修改和選擇工藝參數(shù)智能化等關(guān)鍵技術(shù)和功能[2]。

（二）智能化操作界面和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。智能化操作界面和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，具備語音提示功能，運(yùn)用遠(yuǎn)程操作對系統(tǒng)遠(yuǎn)程給予輔助，進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和訪問，給工作人員管理提供了很大的方便[3]。對話式功能操作設(shè)計(jì)并開發(fā)了，在數(shù)控機(jī)床操作的畫面上，現(xiàn)在的位置和加工準(zhǔn)備表以及模擬等顯示出來，集刀具壽命、刀具表、刀長度以及大徑刀等相關(guān)數(shù)據(jù)于同一個(gè)操作畫面上，該顯示使操作者方便設(shè)定和管理刀具，能夠?qū)⒑芏嗖僮鲿r(shí)間節(jié)省。

（三）智能化監(jiān)控和維修技術(shù)。智能化監(jiān)控和維修技術(shù)，就是數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)過程中，既能夠?qū)ψ陨頇C(jī)體狀態(tài)了解，又能夠結(jié)合這些數(shù)據(jù)自我進(jìn)行調(diào)節(jié)，致使數(shù)控機(jī)床工作時(shí)間和工作效率得以保證。具有智能化維護(hù)系統(tǒng)、自動診斷故障、檢測和抑制振動、自我修復(fù)、檢測刀具以及回訪故障等關(guān)鍵技術(shù)和功能。

（四）智能化補(bǔ)償誤差技術(shù)。智能化補(bǔ)償誤差技術(shù)主要有智能主軸熱漂移補(bǔ)償、反向間隙補(bǔ)償、絲杠螺距誤差以及測量系統(tǒng)誤差補(bǔ)償?shù)取Ｍㄟ^對檢測激光干涉儀的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)用 ，運(yùn)用垂度補(bǔ)償值和螺距補(bǔ)償值對處理好的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，使補(bǔ)償表自動生成，通過軟件將補(bǔ)償表直接發(fā)送到指定的位置，不但使手動輸入補(bǔ)償數(shù)據(jù)省去了，而且補(bǔ)償表格拷貝的時(shí)間也省去了，從而使工作人員的壓力很大程度地減輕了[4]。

三、智能化機(jī)床技術(shù)體系框架

（一）智能數(shù)控技術(shù)。智能數(shù)控技術(shù)是機(jī)床關(guān)鍵的部位，對數(shù)控機(jī)床智能化的水平具有很大的影響，在改進(jìn)傳統(tǒng)技術(shù)中，使智能數(shù)控技術(shù)形成，其包含采集數(shù)據(jù)和開放式數(shù)控系統(tǒng)架構(gòu)等很多種技術(shù)。

開放式數(shù)控系統(tǒng)架構(gòu)。開放式數(shù)控系統(tǒng)就是根據(jù)公開性原則開發(fā)數(shù)控系統(tǒng)，在機(jī)床中廣泛應(yīng)用，屬于硬件，既具備擴(kuò)展性和互換性，又具備操作性。開放式數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由應(yīng)用軟件和系統(tǒng)平臺兩部分構(gòu)成。系統(tǒng)平臺是數(shù)字量控制機(jī)床運(yùn)行部件的基礎(chǔ)部件，主要由軟件平臺和硬件平臺組成。其主要在數(shù)控系統(tǒng)中應(yīng)用。其一，軟件平臺可以把應(yīng)用軟件和硬件平臺聯(lián)系在一起，是數(shù)控系統(tǒng)體系的核心，由通信系統(tǒng)和操作系統(tǒng)連接而形成，有效運(yùn)用軟件平臺支撐，應(yīng)用軟件才能夠合理地控制系統(tǒng)硬件資源。從很大的方面，軟件平臺自身性對整個(gè)系統(tǒng)性能具有決定作用，能夠使研制應(yīng)用軟件的效率提高。應(yīng)用軟件主要是開發(fā)模塊結(jié)構(gòu)，能夠使各個(gè)系統(tǒng)功能間的請求實(shí)現(xiàn)。通過不同的編制，將應(yīng)用軟件帶入不同系統(tǒng)的平臺中。應(yīng)用軟件主要包括用戶應(yīng)用軟件和標(biāo)準(zhǔn)模板庫[5]。其二，硬件平臺，是系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的物體，主要包括電源系統(tǒng)和微處理器系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)具有多種類型，主要依靠操作系統(tǒng)給予支撐，將各項(xiàng)任務(wù)執(zhí)行。

（二）采集大數(shù)據(jù)和分析技術(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床性能也在不斷地提高，現(xiàn)代機(jī)床能夠支撐設(shè)備的種類也越來越多，并且采集不同數(shù)據(jù)之間的需求，在數(shù)控機(jī)床中，已經(jīng)應(yīng)用了許多傳感器。機(jī)床采集數(shù)據(jù)的類型比較多，主要有力矩電流和指令信息以及主軸電流等，這些設(shè)備對制造過程進(jìn)行管理，又能夠優(yōu)化制造的過程。從技術(shù)發(fā)展方面看，優(yōu)化分析大數(shù)據(jù)的過程，主要分為3個(gè)部分：其一，機(jī)床數(shù)據(jù)可視化必須實(shí)現(xiàn)，其是分析數(shù)據(jù)及決策的重要依據(jù)，從當(dāng)前來看，許多數(shù)控系統(tǒng)都是運(yùn)用數(shù)據(jù)，將接口裝置采集，以便將數(shù)據(jù)信息獲得；其二，數(shù)據(jù)智能化管理必須實(shí)現(xiàn)，獲取制造數(shù)據(jù)以后，構(gòu)建這些數(shù)據(jù)與加工過程的聯(lián)系，同時(shí)運(yùn)用人工分析對效率影響的原因，對其進(jìn)行改善和優(yōu)化；其三，數(shù)據(jù)人工智能化管理必須實(shí)現(xiàn)。

機(jī)床是制造業(yè)的基礎(chǔ)支撐，智能機(jī)床無論對于生產(chǎn)效率的提高，還是產(chǎn)品質(zhì)量的保證都是關(guān)鍵，因此，我國分析和研究智能數(shù)控機(jī)床和技術(shù)的力度應(yīng)該加強(qiáng)加大，充分地發(fā)揮出智能機(jī)床的性能。