基于工業(yè)4.0智能數(shù)控機(jī)床淺談

王冬旭

新疆大學(xué)南校區(qū) 新疆 烏魯木齊 830047

前言

在工業(yè)4.0和中國制造2025的時(shí)代背景下,現(xiàn)代信息技術(shù)的高速發(fā)展,以及物聯(lián)網(wǎng)、CPS、計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)以及智能化生產(chǎn)技術(shù)等的深度交叉融合,給數(shù)控機(jī)床進(jìn)一步創(chuàng)新型優(yōu)化升級提供新的發(fā)展機(jī)遇。現(xiàn)在工業(yè)和生產(chǎn)發(fā)展息息相關(guān),并且大多數(shù)都是不可持續(xù)發(fā)展的,對于很多不可再生的資源有著過度的消耗,對環(huán)境的綠色可持續(xù)發(fā)展是非常不利的,甚至?xí)?dǎo)致環(huán)境的退化,在解決供需關(guān)系時(shí)候,也存在著上市的時(shí)間慢、成本較高、效率低、質(zhì)量無法得到充分保證等影響長遠(yuǎn)發(fā)展的問題。并且在機(jī)械制造行業(yè)的競爭也越來越激烈,傳統(tǒng)的制造已經(jīng)不能滿足人們的需求,已經(jīng)開始逐漸由傳統(tǒng)的工業(yè)過渡到智能工業(yè)領(lǐng)域。而智能化數(shù)控機(jī)床則是我們迫切需要解決的問題。利用計(jì)算機(jī)、通信、控制等技術(shù)進(jìn)一步推動智能化數(shù)控機(jī)床的發(fā)展。智能數(shù)控刀具和智能數(shù)控系統(tǒng)是推動數(shù)控機(jī)床向智能化發(fā)展的催化劑。

1 智能數(shù)控機(jī)床

1.1 智能數(shù)控系統(tǒng) 所謂數(shù)控技術(shù),是一種充分利用數(shù)值計(jì)算、插補(bǔ)計(jì)算和加工生產(chǎn)的技術(shù)。它可以利用高性能的驅(qū)動單元來精確的控制生產(chǎn)加工中的各種信息。隨著人們精神和物質(zhì)生活的不斷提高,以及科技的不斷進(jìn)步和創(chuàng)新,傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足人們的需求,因此智能的數(shù)控系統(tǒng)成為未來發(fā)展的方向。智能數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)具備以下功能：智能化操作、智能化加工、智能化產(chǎn)品分析質(zhì)量、智能化策略、智能化排障消除缺陷等。

系統(tǒng)智能化分析如下：智能化操作：實(shí)現(xiàn)自主化的智能操作,可以在一定的時(shí)間范圍內(nèi),無需認(rèn)為的干擾可以自主的加工生產(chǎn)。實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面的深度融合,機(jī)床能夠自主的適應(yīng)不同個(gè)體的操作習(xí)慣和操作方式,并且能夠在人走神或者自身精神狀態(tài)不佳的時(shí)候,能高效正常的工作,并且能夠提供安全防護(hù)功能。智能化加工：通過采用智能化的技術(shù)在可以在保證穩(wěn)定性的前提下,提高加工的精度,提高加工的效率,降低加工的成本。對加工狀態(tài)進(jìn)行感應(yīng),及時(shí)的進(jìn)行檢測和補(bǔ)償。智能化產(chǎn)品分析質(zhì)量：系統(tǒng)可以分析誤差代碼,統(tǒng)計(jì)并分析錯(cuò)誤列表來對產(chǎn)品的質(zhì)量進(jìn)行分析,并可以及時(shí)處理,從而保證生產(chǎn)的成品率、穩(wěn)定性。保證生產(chǎn)的順利進(jìn)行。智能化策略：系統(tǒng)能夠?qū)ιa(chǎn)產(chǎn)加工過程中出現(xiàn)的情況進(jìn)行自主的分析和決策,檢測到顫振、實(shí)時(shí)誤差等能夠及時(shí)的做出決策,并能夠進(jìn)行能耗、材料去除、加工精度,加工表面工藝等進(jìn)行優(yōu)化,適時(shí)的調(diào)整加工參數(shù)以保證順利生產(chǎn)加工。智能化排障消除缺陷：在進(jìn)行加工生產(chǎn)過程中,難免會出現(xiàn)一些突發(fā)情況導(dǎo)致出現(xiàn)不穩(wěn)定或者虛假的報(bào)警信息,而這些情況往往是沒有規(guī)律可尋的,而且不容易人為排查,智能數(shù)控系統(tǒng)則可以實(shí)時(shí)的跟蹤檢測,并且對故障來源進(jìn)行定位,把錯(cuò)誤的信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析并進(jìn)行實(shí)時(shí)的反饋,以便維修。由于設(shè)備存在著多樣性,不同生產(chǎn)廠家,不同地域,不同的環(huán)境,也會使系統(tǒng)產(chǎn)生一些細(xì)小的缺陷,導(dǎo)致一些系統(tǒng)的紊亂,但智能數(shù)控系統(tǒng)有非常好的容錯(cuò)率,可以非常好的解決這個(gè)問題。

智能化的發(fā)展是機(jī)械制造業(yè)中一個(gè)質(zhì)的飛躍,數(shù)控系統(tǒng)作為機(jī)床的“大腦”,有著至關(guān)重要的核心地位,數(shù)控系統(tǒng)的智能化不僅對傳統(tǒng)制造業(yè)有著重要影響,也對化工,計(jì)算機(jī)等行業(yè)的信息設(shè)備有著深遠(yuǎn)影響。并且可以大大減少人力物力,提高生產(chǎn)效率,降低成本,提高生產(chǎn)加工的穩(wěn)定性。

1.2 智能數(shù)控刀具 刀具是數(shù)控加工過程中的核心部件,隨著數(shù)控技術(shù)水平的提高,加工精度的不斷提高,對加工道具的要求也越來越高,刀具的智能化則是需要急需解決的問題。刀具的智能化分析如下：磨損檢測智能化：通過對刀具的震動,切削力的大小,切削熱的程度等對道具進(jìn)行實(shí)時(shí)的判斷是否磨損,以及磨損的程度如何,并且通過傳感器對刀具的信息進(jìn)行實(shí)時(shí)的采集和分析,判斷是否換刀。以保證加工的準(zhǔn)確性,提高成品率。刀具調(diào)度智能化：自主檢測刀具的使用次數(shù)、時(shí)長、切削里程、切削能耗、主軸轉(zhuǎn)速、切屑等進(jìn)行判斷刀具壽命,并進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)度更換刀具,保證刀具壽命以及加工的順利進(jìn)行。補(bǔ)償智能化：在生產(chǎn)加工的過程中肯定會有熱量的產(chǎn)生,機(jī)床能夠?qū)崟r(shí)的追蹤檢測,及時(shí)的檢測出熱誤差偏離量,進(jìn)行刀具補(bǔ)償,以保證生產(chǎn)的高效性和準(zhǔn)確性。

刀具的智能化可以大大提高加工的效率,提高加工的精度,降低加工成本,并且可以進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析刀具的功耗,里程數(shù),刀具轉(zhuǎn)數(shù),加工過程中的速度,電流,位置等切削參數(shù)。為后續(xù)開發(fā)更多的實(shí)用性功能提供依據(jù),提高加工工藝水平和智能化程度。

2 總結(jié)

在工業(yè)4.0和信息化時(shí)代的大背景下,數(shù)控機(jī)床的智能化將會得到更進(jìn)一步的改善和發(fā)展。未來對于提高加工工藝的質(zhì)量,增大加工生產(chǎn)的效率,降低生產(chǎn)加工的成本,具有非常大的融合發(fā)展空間。