浅析智能机床发展.pdf

浅析智能机 床发展 陈长年李 雷 机械科学研究总院， 北京 1 0 0 0 4 4 S p e c ia I R e p o rls 综述 Br i e f a n a l y s i s o n t h e d e v e l o p me n t o f i n t e l l i g e n t ma c h i n e t o o l s CHEN Ch a n g n i a n，LI Le i C h i n a A c a d e my o f Ma c h i n e r y S c i e n c e t e c h n o l o g y ，B e i j i n g 1 0 0 0 4 4 ， C H N 现代制造业竞争力强弱 ， 突出表现在是否充分利 用新兴信息化技术提升工业 的智能化应用 水平。因 此 ， 制造业将信息技术不 断深人应 用到产 品设 计 、 生 产 、 装配和服务的各个环节。智能机床正是在信息技 术不断深入应用下的产物。它利用传感技术和基于大 数据的知识储备 ， 实现智能操控和决策 ， 成为智能工厂 乃至智能制造的重要组成部分 。 1 智能机床发展 如何定义智能机床 ， 它能解 决那些 问题通过对 国内外智能机床的了解 ， 我们认为它需要 明确 4个 问 题 ， 即 目标 、 感知 、 决策和执行。在 目标明确下 ， 智能机 床能对 自己进行监控 ， 可 自行分析众多与加 工状态环 境的相关 因素 ， 最后 自行采取应对措施来保证最优化 的加工效果 。简单地说 ， 机床可 自适应柔性 和高效生 产系统的要求 ， 如实现生产线 自动控制 、 工件 自动调 度 、 自动监控 ， 部分关键工序实现工件质量 自动检测 ， 刀具实现在线磨损监控 ， 自动补偿和 自动报警等。 1 ． 1 国外智能机床的发展趋势 在国外众多智能机床 中， 我们撷取 特点突出的 3 家公 司的产品进行简要介绍。 MA Z A K公司的“ S m o o t h T e c h n o l o g y ” 流畅技术 体现 了智 能机 床 的最 新发 展 。其 数控 系统 M A Z A T R O L S mo o t h配备 Wi n d o w s 8 P C的数控系统以及先进 软件 ， 极大地提高了加工效率。通过控制直线轴和转动 轴的最佳加速度 ， 使 5轴联动加工的效率提高 3 0 ％ ； 利 用简单调谐功能， 可根据加工工件 自由调整加速度 、 转 角精度 、 平滑度等参数， 使之最优化。客户 自身可简单 方便地进行加工时间优先、 加工面精度优先 、 或加工形 状优先等个性化选择。此外， 还具有“ 全面工厂经营支 持” 功能 通过开放的系统结构设计 ， 借助智能手机、 平 板电脑等外部终端对设备的运转状况进行监控。 机床在运行过程 中， 振动和温升往往是影响加工 质量和加工效率的因素。大 隈公 司的 O S P系统针对 这两个 问题开发的智能模块 ， 通过抑制温升保证 了加 工稳定性 ； 通过选择振动区间， 保证 了工件精度和表面 粗糙 ； 通过模拟加工条件 ， 避 免撞击 ， 保 障加工安全 的 同时大幅缩短停机准备时间。 以下就主要智能技术模块做一简单介绍 。 1 ． 1 ． 1 振动智能模块 机床 的各坐标轴加 、 减速时产生的振动 ， 直接影响 加工精度 、 表面粗糙度 、 刀尖磨损和加工时间， 主动振 动控 制 模 块 可 使 机 床 振 动 减 至 最 小。例 如 ， 日本 MA Z A K公司智能机床 ， 在采 用主动振动控制技术后 ， 起速度为 3 0 0 0 ra m／ rai n ， 加速度为 0 ． 4 3 g时 ， 振 幅由 4 m减至 1 m， 见图 1 、 图 2 。 10 G’ ‘ ‘ ‘ ‘ ‘ 。 ‘ 。 ‘ ’ ‘ 。 ‘ ‘ ‘ 。 ‘ 。 ‘ ‘ ‘ 。 ‘ ‘ ‘ 。 ‘ 。 ‘ 。 ‘ 。 ‘ 。 ‘ 。 ‘ ‘ ‘ 。 ‘ 。 ‘ 。 ‘ 。 ‘ 。 ‘ 。 ‘ 。 ‘ n _ ● _ _ _ - _ _ U ll厂 n 8 h - _ - _ _ _ _ _ -_-_- ／ ＼／ ＼ ⋯⋯⋯⋯厂 ＼l ⋯⋯ _ _ _ _ ． n O P T IM A L ,[ ／n ＼ 』 l f ’ ． ． ⋯⋯ ． ． ． ． ⋯ ． J 、 ⋯。 ‘ ～⋯⋯。r 川 ‘ 。 ⋯⋯。 。 ⋯⋯ _ ＼ } 1 ／ T IM E S E C U U U l 0 l年 l 2 1 5 2 2 0 2 2 5 2 3 0 图1实时记录的原程序加工时主轴的振动曲线