智能機床的研究與發展
http://kadhoai.com.cn 2026-04-26 11:23:01 來源:中國數控工業聯盟
從1952年第一台數控機床問世至今50餘年,其中包括走向成熟的30年和走向大規模應用的20餘年。數控機床依次分別經曆了納米化、高速化、複合化、五軸聯動化等技術發展階段。而於06年智能機床在國際上的出現,標誌著機床技術在發展的道路上邁出的重大步伐。
何he謂wei智zhi能neng機ji床chuang?智zhi能neng機ji床chuang就jiu是shi對dui製zhi造zao過guo程cheng能neng夠gou做zuo出chu決jue定ding的de機ji床chuang。智zhi能neng機ji床chuang了le解jie製zhi造zao的de整zheng個ge過guo程cheng,能neng夠gou監jian控kong,診zhen斷duan和he修xiu正zheng在zai生sheng產chan過guo程cheng中zhong出chu現xian的de各ge類lei偏pian差cha。並bing且qie能neng為wei生sheng產chan的de最zui優you化hua提ti供gong方fang案an。此ci外wai,還hai能neng計ji算suan出chu所suo使shi用yong的de切qie削xue刀dao具ju,主zhu軸zhou,軸zhou承cheng和he導dao軌gui的de剩sheng餘yu壽shou命ming,讓rang使shi用yong者zhe清qing楚chu其qi剩sheng餘yu使shi用yong時shi間jian和he替ti換huan時shi間jian。
智能機床發展的意義
機床技術發展的前景和目標,是能夠實現裝備製造業的全盤自動化,由單機自動化向FMC,CIM,CIMS發展,提高加工精度、效xiao率lv,降jiang低di製zhi造zao成cheng本ben,為wei人ren類lei創chuang造zao更geng多duo的de財cai富fu。在zai實shi現xian全quan盤pan自zi動dong化hua過guo程cheng中zhong,需xu要yao解jie決jue的de技ji術shu問wen題ti異yi常chang複fu雜za,不bu僅jin要yao解jie決jue代dai替ti體ti力li勞lao動dong的de問wen題ti,更geng要yao解jie決jue代dai替ti腦nao力li勞lao動dong問wen題ti。它ta包bao括kuo工gong藝yi、刀具、物流、聯網、信息存儲、控製等。如何用智能化代替人的手工和腦力勞動,是最關鍵的核心問題。
智能機床的出現,為未來裝備製造業實現全盤生產自動化創造了條件。首先,通過自動抑製振動、減少熱變形、防止幹涉、自動調節潤滑油量、減少噪音等,可提高機床的加工精度、效(xiao)率(lv)。其(qi)次(ci),對(dui)於(yu)進(jin)一(yi)步(bu)發(fa)展(zhan)集(ji)成(cheng)製(zhi)造(zao)係(xi)統(tong)來(lai)說(shuo),單(dan)個(ge)機(ji)床(chuang)自(zi)動(dong)化(hua)水(shui)平(ping)提(ti)高(gao)後(hou),可(ke)以(yi)大(da)大(da)減(jian)少(shao)人(ren)在(zai)管(guan)理(li)機(ji)床(chuang)方(fang)麵(mian)的(de)工(gong)作(zuo)量(liang)。人(ren)能(neng)有(you)更(geng)多(duo)的(de)精(jing)力(li)和(he)時(shi)間(jian)來(lai)解(jie)決(jue)機(ji)床(chuang)以(yi)外(wai)的(de)複(fu)雜(za)問(wen)題(ti),更(geng)能(neng)進(jin)一(yi)步(bu)發(fa)展(zhan)智(zhi)能(neng)機(ji)床(chuang)和(he)智(zhi)能(neng)係(xi)統(tong)。第(di)三(san),數(shu)控(kong)係(xi)統(tong)的(de)開(kai)發(fa)創(chuang)新(xin),對(dui)於(yu)機(ji)床(chuang)智(zhi)能(neng)化(hua)起(qi)到(dao)了(le)極(ji)其(qi)重(zhong)大(da)的(de)作(zuo)用(yong)。它(ta)能(neng)夠(gou)收(shou)容(rong)大(da)量(liang)信(xin)息(xi),對(dui)各(ge)種(zhong)信(xin)息(xi)進(jin)行(xing)儲(chu)存(cun)、分析、處理、判斷、調節、優化、控製。它還具有重要功能,如:工夾具數據庫、對話型編程、刀具路徑檢驗、工序加工時間分析、開工時間狀況解析、實際加工負荷監視、加工導航、調節、優化,以及適應控製。
智能機床的發展過程
早在上世紀80年代,美國就曾提出研究發展“適應控製”機床,但由於許多自動化環節如自動檢測、自動調節、自動補償等沒有解決,雖有各種試驗,但進展較慢。後來在電加工機床(EDM)方麵,首先實現了“適應控製”,通過對放電間隙、加工工藝參數進行自動選擇和調節,以提高機床加工精度、效率和自動化。
隨後,由美國政府出資創建的機構——智能機床啟動平台(SMPI),一個由公司,政府部門和機床廠商組成的聯合體對智能機床進行了加速的研究。
而於06年9月在IMTS展會上展出的日本MAZAK公司研發製造的智能機床,則向未來理想的“適應控製”機床方麵大大前進了一步。日本這種智能機床具有六大特色:一、有自動抑製振動的功能。二、能自動測量和自動補償,減少高速主軸、立拄、床身熱變形的影響。三、有自動防止刀具和工件碰撞的功能。四、有自動補充潤滑油和抑製噪音的功能。五、數控係統具有特殊的人機對話功能,在編程時能在監測畫麵上顯示出刀具軌跡等,進一步提高了切削效率。六、機床故障能進行遠距離診斷。[page_break]
智能機床的最新研究成果
在IMTS 2006上,日本Mazak公司以“智能機床”(Intelligent Machine)的名稱,展出了聲稱具有四大智能的數控機床;日本Okuma(大隈)公司展出了名為“thinc”的智能數字控製係統(Intelligent Numerical Control System)。
Mazak的智能機床:發出信息和進行思考
Mazak對智能機床的定義是:機床能對自己進行監控,可自行分析眾多與機床、加工狀態、環境有關的信息及其他因素,然後自行采取應對措施來保證最優化的加工。換句話說,機床進化到可發出信息和自行進行思考。結果是:機床可自行適應柔性和高效生產係統的要求。當前Mazak的智能機床有以下四大智能:
1. 主動振動控製——將振動減至最小;
2. 智能熱屏障——熱位移控製;
3. 智能安全屏障——防止部件碰撞;
4. 馬紮克語音提示——語音信息係統。
Okuma的智能機床:具備“思想”
Okuma的智能數字控製係統的名稱為“thinc”,它是英文“思想”(think)的諧音,表明它具備思想能力。Okuma認為當前經典的數控係統的設計(結構),執行和使用(design、implementation、use) 三個方麵已經過時,對它進行根本性變革的時機已經到來。
Okuma說,thinc不僅可在不受人的幹預下,對變化了的情況作出“聰明的決策”(smart decision),還(hai)可(ke)使(shi)機(ji)床(chuang)到(dao)了(le)用(yong)戶(hu)廠(chang)後(hou),以(yi)增(zeng)量(liang)的(de)方(fang)式(shi)使(shi)其(qi)功(gong)能(neng)在(zai)應(ying)用(yong)中(zhong)自(zi)行(xing)不(bu)斷(duan)增(zeng)長(chang),並(bing)會(hui)更(geng)加(jia)自(zi)適(shi)應(ying)新(xin)的(de)情(qing)況(kuang)和(he)需(xu)求(qiu),更(geng)加(jia)容(rong)錯(cuo),更(geng)容(rong)易(yi)編(bian)程(cheng)和(he)使(shi)用(yong)。總(zong)之(zhi),在(zai)不(bu)受(shou)人(ren)工(gong)幹(gan)預(yu)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia),機(ji)床(chuang)將(jiang)為(wei)用(yong)戶(hu)帶(dai)來(lai)更(geng)高(gao)的(de)生(sheng)產(chan)效(xiao)率(lv)。
GE Fanuc公司和辛辛那提公司的進展
GE Fanuc公司引入的一套監控和分析方案也是智能機床發展的一個例子,這套方案在2006年9月的IMTS 展覽會得以展示。一種名為效率機床4.0,基於互聯網的方案應運而生,它是通過收集機床和其它設備複雜的基本數據而提供的富有洞察力的、可ke指zhi出chu原yuan因yin的de分fen析xi方fang法fa。它ta還hai提ti供gong一yi套tao遠yuan程cheng診zhen斷duan工gong具ju,從cong而er使shi不bu出chu現xian故gu障zhang的de平ping均jun時shi間jian最zui長chang而er用yong於yu修xiu理li的de時shi間jian最zui短duan。它ta還hai能neng用yong於yu計ji算suan機ji維wei護hu管guan理li係xi統tong中zhong監jian控kong不bu同tong的de現xian場chang。智zhi能neng機ji床chuang的de另ling一yi個ge例li子zi是shi辛xin辛xin那na提ti的de多duo任ren務wu加jia工gong中zhong心xin設she計ji的de軟ruan件jian,它ta可ke探tan測ce到daoB 旋轉軸的不平衡條件。裝備了SINUMERIK 840D 控製係統,新的平衡傳感器監控Zzhoufashengdecuowuhouzhunquehexunsudiganshoudaobupingheng。tancehou,youyitaopinghengfuzhuchengxutongguojisuanchanshengchuyigexianshitu,laiquedingchubupinghengdeweizhisuozaiyijixuyaojinxingduoshaobuchang。gaijishuyeyiyongyuGiddings & Lewis的立式車床上。[page_break]
米克朗智能機床模塊
米克朗係列化的模塊(軟件和硬件)是該公司在智能機床領域的成果。不同“智能機床”模塊的目標是將切削加工過程變得更透明、kongzhigengfangbian。weici,bixushouxianjianliyonghuhejichuangzhijiandetongxin。qici,haibixuzaibutongqiexuejiagongyouhuaguochengzhongweiyonghutigonggongju,yixianzhugaishanjiagongxiaoneng。disan,jichuangbixunengdulikongzhiheyouhuaqiexueguocheng,congergaishangongyianquanxinghegongjianjiagongzhiliang。
米克朗的高級工藝控製係統(APS)模mo塊kuai是shi一yi套tao監jian視shi係xi統tong,它ta使shi用yong戶hu能neng觀guan察cha和he控kong製zhi切qie削xue加jia工gong過guo程cheng。它ta是shi特te為wei高gao性xing能neng和he高gao速su切qie削xue而er開kai發fa的de,而er且qie能neng很hen好hao地di用yong於yu其qi它ta切qie削xue加jia工gong係xi統tong。
無線通知係統(RNS)
“無線通知係統”模(mo)塊(kuai)開(kai)啟(qi)了(le)通(tong)信(xin)和(he)靈(ling)活(huo)性(xing)的(de)新(xin)紀(ji)元(yuan)。通(tong)過(guo)這(zhe)一(yi)係(xi)統(tong),用(yong)戶(hu)能(neng)接(jie)收(shou)米(mi)克(ke)朗(lang)加(jia)工(gong)中(zhong)心(xin)的(de)運(yun)行(xing)情(qing)況(kuang)信(xin)息(xi)。通(tong)過(guo)移(yi)動(dong)電(dian)話(hua)的(de)短(duan)信(xin)形(xing)式(shi),用(yong)戶(hu)就(jiu)能(neng)知(zhi)道(dao)機(ji)床(chuang)的(de)操(cao)作(zuo)狀(zhuang)態(tai)和(he)程(cheng)序(xu)執(zhi)行(xing)狀(zhuang)態(tai)。
全球首創、獨家所有的智能操作人員支持係統(OSS)
操作人員支持係統(OSS)能根據工件的結構和加工要求,優化加工過程。通過易用的用戶界麵,用戶可以方便地設定目標尺寸、轉速、精度和表麵光潔度以及工件重量和加工的複雜程度等參數並能隨時修改。
智能機床的未來
21世紀,數控機床將在現有技術基礎上,由機械運動的自動化向信息控製的智能化方向發展。其發展速度和高度將取決於人才、科研、創新、合作四個方麵。 2006年展出的這個世界上第一台智能機床,還需要進一步的完善、提高。如在機、電、液、氣、光元件和控製係統方麵;在加工工藝參數的自動收集、存儲、調節、控製、優化方麵;在智能化、網絡化、集成化後的可靠性、穩定性、耐用性等方麵,都還需要深入研究。