智能數(shù)控機(jī)床及其技術(shù)體系框架

鑒紹英

摘 要：本文主要介紹了數(shù)控機(jī)床目前發(fā)展方向，簡單論述了智能機(jī)床的概念，根據(jù)智能機(jī)床的技術(shù)體系框架，專門研究了智能數(shù)控系統(tǒng)、智能元器件以及智能化應(yīng)用技術(shù)，它們都是智能數(shù)控機(jī)床中最為重要的技術(shù)。

關(guān)鍵詞：智能數(shù)控；機(jī)床；技術(shù)體系；框架

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.15.100

本文主要介紹了智能數(shù)控機(jī)床發(fā)展現(xiàn)狀，并且提出了技術(shù)體系框架，進(jìn)而為智能化數(shù)控機(jī)床未來發(fā)展提供重要的理論依據(jù)。

1 數(shù)控機(jī)床目前發(fā)展趨勢

現(xiàn)階段，加工設(shè)備的制造技術(shù)和制造業(yè)水平有著一定的聯(lián)系。如下圖所示：

制造業(yè)水平的發(fā)展過程主要表現(xiàn)在以下幾個方面：第一，上個世紀(jì)三十到五十年代，這一時期的加工設(shè)備主要是以傳統(tǒng)機(jī)床和機(jī)械加工為主，機(jī)械加工是以手工或者人工操作傳統(tǒng)機(jī)床展開工作的。第二，一直到二十世紀(jì)50年代到70年代，社會上逐漸出現(xiàn)了應(yīng)用電子管、程序等技術(shù)，它們是新一代的數(shù)控機(jī)床，可以有效解決之前傳統(tǒng)機(jī)床留下的問題，比如在工作期間出現(xiàn)曲線或者曲線加工控制不好等問題，這種技術(shù)的出現(xiàn)推動了自動化生產(chǎn)線的發(fā)展。第三，七十年代到二十年代末，出現(xiàn)了許多功能性機(jī)床，它們主要以先進(jìn)的柔性制造系統(tǒng)為主，這種階段的先進(jìn)制造技術(shù)一般表現(xiàn)在信息技術(shù)為中心的計算機(jī)制造之中；第四，從二十一世紀(jì)初到現(xiàn)在，各個施工企業(yè)在對機(jī)床結(jié)構(gòu)優(yōu)化。完善數(shù)控計算內(nèi)核的基礎(chǔ)上，加大了智能加工、智能維護(hù)技術(shù)的研究力度，制造設(shè)備也逐漸呈現(xiàn)智能化發(fā)展方向，制造技術(shù)也在不斷的向智能制造發(fā)展方向中走去。我國當(dāng)前研究的智能設(shè)備技術(shù)線路為，在未來的幾十年中，盡量實(shí)現(xiàn)智能決策和執(zhí)行，其中主要牽扯到工況智能感知技術(shù)和智能維護(hù)技術(shù)以及智能工藝規(guī)劃技術(shù)。

2 智能機(jī)床發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 智能機(jī)床基本理念

所謂機(jī)床，它的本質(zhì)意思是把固體材料、經(jīng)過動力源推動，以物理和化學(xué)以及其它方式呈現(xiàn)出來，當(dāng)做一種加工的機(jī)械。從整個角度來講，它專門是指以加工材料為主的金屬物件或者工具。機(jī)床加工方式是按照切削或者打磨的形式利用工件制造而成的，可以得出想要的形狀、尺寸以及表面準(zhǔn)確度，按照這一類型的功能大約可以分為切削型、成型形以及高等技術(shù)三種類型。我國目前對于智能機(jī)床還沒有準(zhǔn)確的定義，所以國內(nèi)外很多研究者對于機(jī)床有著不同的看法。

2.2 智能機(jī)床發(fā)展現(xiàn)狀

智能機(jī)床發(fā)展現(xiàn)狀主要表現(xiàn)在以下幾個方面上。

第一，當(dāng)前單項(xiàng)技術(shù)研究成果比較多，從中取得了較好的應(yīng)用效果，可以沒有產(chǎn)生一個完善的技術(shù)理論體系框架。

第二，在研究過程中，大多數(shù)學(xué)者將重點(diǎn)放在了怎樣利用計算機(jī)和機(jī)械達(dá)到機(jī)床的機(jī)械化管理，從而，沒有重視人們在智能機(jī)床中產(chǎn)生的作用。

第三，智能機(jī)床沒有一個明確的定義。針對以上幾種現(xiàn)象，本文主要在智能機(jī)床定義、應(yīng)用等框架基礎(chǔ)上提出新的思想，最終形成一以人為本的智能機(jī)床技術(shù)體系框架。

3 智能化機(jī)床技術(shù)體系框架

目前，我國工業(yè)界對于智能化機(jī)床的研究涉及面積比較廣，主要包含智能數(shù)控系統(tǒng)、智能基礎(chǔ)元器件以及智能化應(yīng)用等，下面就對這些技術(shù)展開分析。

3.1 智能數(shù)控技術(shù)

智能數(shù)控技術(shù)是機(jī)床的關(guān)鍵部位，它影響著數(shù)控機(jī)床的智能化水平，智能數(shù)控技術(shù)主要是在傳統(tǒng)數(shù)控技術(shù)的改進(jìn)中形成的，它包含開放式數(shù)控系統(tǒng)架構(gòu)和數(shù)據(jù)采集等多種技術(shù)。

開放式數(shù)控系統(tǒng)架構(gòu)。開放式數(shù)控系統(tǒng)主要是指數(shù)控系統(tǒng)依照公開性原則進(jìn)行開發(fā)，將其應(yīng)用于機(jī)床之中，是硬件具備互換性和擴(kuò)展性以及操作性。開放式數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成可以分為兩部分，分別為系統(tǒng)平臺和應(yīng)用軟件。系統(tǒng)平臺主要是對機(jī)床運(yùn)動部件實(shí)行數(shù)字量控制的基礎(chǔ)部件，其中主要包含硬件和軟件平臺。它是應(yīng)用于數(shù)控系統(tǒng)之中。硬件平臺則是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的物體，包含微處理器系統(tǒng)、電源系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)可以分為多種類型，主要靠操作系統(tǒng)的支撐，來執(zhí)行各項(xiàng)任務(wù)。軟件平臺能夠?qū)⒂布脚_和應(yīng)用軟件相互聯(lián)系到一起，它是數(shù)控系統(tǒng)體系的中心，專門由操作系統(tǒng)、通信系統(tǒng)相互連接而成的，只有利用軟件平臺的支撐，應(yīng)用軟件才可以實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)硬件資源的合理控制。軟件平臺自身性能從很大一方面決定了整個系統(tǒng)的性能，可以提升應(yīng)用軟件的研制效率。應(yīng)用軟件是以模塊結(jié)構(gòu)開發(fā)為主，可以達(dá)到各個系統(tǒng)功能之間的請求。它通過不同編制，將其帶入到不同系統(tǒng)平臺之中?？傮w來講，應(yīng)用軟件可以劃分為標(biāo)準(zhǔn)模板庫和用戶應(yīng)用軟件。

3.2 大數(shù)據(jù)采集和分析技術(shù)

伴隨著現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的性能不斷提升，我國現(xiàn)代機(jī)床可以支撐的設(shè)備種類逐漸增多，與此同時，對于不同數(shù)據(jù)之間的采集需求，大多數(shù)的傳感器被應(yīng)用到了數(shù)控機(jī)床之中。機(jī)床數(shù)據(jù)采集類型各種各樣，主要分為指令信息、力矩電流和主軸電流等， 這些設(shè)備不但可以有效管理制造過程，還能夠?qū)崿F(xiàn)制造過程的優(yōu)化。從技術(shù)發(fā)展情況來看，要想實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)分析過程優(yōu)化，就必須分為三部分；第一，實(shí)現(xiàn)機(jī)床數(shù)據(jù)的可視化、它是數(shù)據(jù)分析和決策的依據(jù)，當(dāng)前大多數(shù)數(shù)控系統(tǒng)都是采用了數(shù)據(jù)采集接口裝置，便于從中獲取數(shù)據(jù)信息。再者，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)智能化管理，其中制造數(shù)據(jù)被獲取出來之后，建立這些數(shù)據(jù)和加工過程之間相互聯(lián)系，并且利用人工分析影響加工效率的原因，對其展開優(yōu)化。最后，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)人工智能化管理。

4 結(jié)語

從以上分析可以看出，制造業(yè)的基礎(chǔ)支撐是機(jī)床，智能機(jī)床是保證產(chǎn)品質(zhì)量、提升生產(chǎn)效率的關(guān)鍵，所以我國要加大對智能數(shù)控機(jī)床及其技術(shù)體的研究力度，使其性能發(fā)揮到最大。

參考文獻(xiàn)：

[1]王勃，杜寶瑞，王碧玲.智能數(shù)控機(jī)床及其技術(shù)體系框架[J].航空制造技術(shù)，2016（09）.

[2]鄢萍，閻春平，劉飛，何龍，蔣林.智能機(jī)床發(fā)展現(xiàn)狀與技術(shù)體系框架[J].機(jī)械工程學(xué)報，2013（21）.

[3]周璐，陳濤，胡盼，胡聯(lián)亭，戴茜茜，董必杰.數(shù)控機(jī)床技術(shù)服務(wù)市場調(diào)查及其定價體系研究——以武漢市場為例分析[J].科技創(chuàng)業(yè)月刊，2015（13）.endprint