智能化控制系統賦予數控機床“智慧大腦”

《汽車工藝師》記者 于永初

制造業正面臨著越來越多的挑戰，深受產品多樣化、產品壽命周期短、人口老齡化、勞動力短缺等問題的困擾。智能制造成為迎接這些挑戰的一個必然選擇，智能機床則是實現智能制造的基礎。

智能機床能夠將環境、加工對象、機床設備的溫度、負載及位置變化，通過傳感器和計算機技術進行識別、分析和判斷，并做出相適應的調整、優化、補償、預測、提示、建議及報警，提高加工精度、產品質量、生產效率、效能和安全性。

當前，世界領先的機床制造廠商都在大力研發智能機床產品。如通過監測速度、加速度、負載、功率及振動等信息的變化，優化切削參數，抑制振動，提高加工效率；通過熱變形補償和控制、機床空間精度測量和補償等，提高加工精度；通過虛擬仿真，防止刀具、工件和部件相互間的碰撞和干涉，保障機床運行安全；改善人機界面，擴大數控系統的功能，提高宜人性，實現輔助加工和管理功能。

北京FANUC（發那科）

北京發那科的0i-F Plus數控系統，搭載了新的數字控制和智能伺服技術，根據溫度和負載的變化，智能優化控制；高效加工技術，縮短循環時間；表面精細處理技術，實現高品質加工；通過預防維護，防止機床突然停機（見圖1）。

圖1 北京發那科的0i-F Plus數控系統

另外，31i-MODEL B Plus搭載了發那科最新的數字控制技術和智能伺服技術，具有智能重疊、智能自適應控制、智能主軸加減速和智能熱控制等功能，并具有機器人快速連接（CNC-QSSR）功能（見圖2）。全新設計的iHMI界面，宜人易用，加工現場的計劃、加工及完善等各個階段所需的功能集中到“Home”頁面上，如刀具信息管理、加工時間預測等，還支持豐富的現場網絡，方便實現設備聯網。

圖2 北京發那科最新智能控制系統

SIEMENS（西門子）

西門子公司的Sinumerick 808D、Sinumerick 828D及Sinumerick ONE數控系統，其Top Speed功能能夠顯著提升機床的加工速度；Top Surface臻優曲面功能可提升表面加工質量；DYNPREC動態精度功能提高加工精度；智能負荷控制（ILC）和智能動態控制（IDC）功能用于改善機床的動態性能。

Sinumerick ONE是西門子新一代數字化原生數控系統。NC性能和PLC性能表現更為強勁，結合創新的功能將進一步提高機床的加工速度、加工精度和表面質量。Sinumerick ONE提供的數字化雙胞胎，可幫助機床制造廠商和機床用戶改變工作流程，降低新產品開發的費用和風險，縮短上市時間，助力機床的數字化轉型。

華中數控

華中數控智能系統iNC，搭載了AI芯片，通過采集數控系統內部電控數據、插補數據，以及溫度、振動和視覺傳感器的數據，應用大數據智能技術，獲得智能化控制知識，并根據實時工況和狀態信息，優化加工參數，提高加工效率和加工質量。

MAZAK（馬扎克）

馬扎克公司的Variaxis i-800 NEO高速、高精度立式五軸加工中心，一次裝夾，可實現多面銑削加工，應用先進的刀具和高速加工技術，可大幅減少加工時間。配置Mazatrol Smooth Ai（見圖3），具有多項增強智能功能。如Solid Mazatrol 利用3D CAD數據和增強人工智能加工工藝選擇來優化加工程序，提高加工效率；Smooth Ai Spindle主動檢測主軸的振動型號，應用人工智能技術優化切削參數，提高表面質量；Ai Thermal Shield檢測溫度變化，應用人工智能學習算法，對熱位移進行補償，保證穩定的加工精度。另外，Mazatrol Smooth Ai還具有數字雙胞胎虛擬仿真、生產項目管理等功能。

圖3 馬扎克Mazatrol Smooth Ai

OKUMA（大偎）

OKUMA公司的智能化技術，包含規則熱變形控制技術（Thermo-Friendly）、幾何誤差測量補償技術（5-Axis Auto Tuning System）、伺服導航技術（Servonavi）、防碰撞技術（Collision Avoidance System）以及加工參數優化技術（Machining Navi）等功能。其中規則熱變形控制技術、幾何誤差測量補償技術及伺服導航技術三項功能主要用來提高和保持機床的精度；防碰撞技術用以保障機床設備的安全；加工參數優化技術用以優化切削參數，提高機床的加工效率。

雄克

雄克公司的EGI智能機械手，行程可自由編程，適用于抓取多種工件，抓取力可調，可精密抓取對力敏感的工件。控制和電子元件全部集成在機械手內部，無需外部控制器，具有智能、可靠、高靈活性的特點。

雄克iTENDO2智能刀柄，配有傳感器、蓄電池和傳輸單元，能夠監測刀具的振動，實時將數據發送給監控系統，在切削刃或刀具狀態發生變化時，借助閉環反饋控制實時做出反應，從而避免工件或刀具受損。iTENDO2智能刀柄規格為HSK-A 63，可與雄克標準刀柄互換，操作便捷，無需花費時間重新進行系統編程。iTENDO2最高轉速可達30 000r/min。