智能化控制系統(tǒng)賦予數(shù)控機(jī)床“智慧大腦”

《汽車工藝師》記者 于永初

制造業(yè)正面臨著越來越多的挑戰(zhàn)，深受產(chǎn)品多樣化、產(chǎn)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(zhàn)的一個必然選擇，智能機(jī)床則是實現(xiàn)智能制造的基礎(chǔ)。

智能機(jī)床能夠?qū)h(huán)境、加工對象、機(jī)床設(shè)備的溫度、負(fù)載及位置變化，通過傳感器和計算機(jī)技術(shù)進(jìn)行識別、分析和判斷，并做出相適應(yīng)的調(diào)整、優(yōu)化、補(bǔ)償、預(yù)測、提示、建議及報警，提高加工精度、產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率、效能和安全性。

當(dāng)前，世界領(lǐng)先的機(jī)床制造廠商都在大力研發(fā)智能機(jī)床產(chǎn)品。如通過監(jiān)測速度、加速度、負(fù)載、功率及振動等信息的變化，優(yōu)化切削參數(shù)，抑制振動，提高加工效率；通過熱變形補(bǔ)償和控制、機(jī)床空間精度測量和補(bǔ)償?shù)?，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(jī)床運行安全；改善人機(jī)界面，擴(kuò)大數(shù)控系統(tǒng)的功能，提高宜人性，實現(xiàn)輔助加工和管理功能。

北京FANUC（發(fā)那科）

北京發(fā)那科的0i-F Plus數(shù)控系統(tǒng)，搭載了新的數(shù)字控制和智能伺服技術(shù)，根據(jù)溫度和負(fù)載的變化，智能優(yōu)化控制；高效加工技術(shù)，縮短循環(huán)時間；表面精細(xì)處理技術(shù)，實現(xiàn)高品質(zhì)加工；通過預(yù)防維護(hù)，防止機(jī)床突然停機(jī)（見圖1）。

圖1 北京發(fā)那科的0i-F Plus數(shù)控系統(tǒng)

另外，31i-MODEL B Plus搭載了發(fā)那科最新的數(shù)字控制技術(shù)和智能伺服技術(shù)，具有智能重疊、智能自適應(yīng)控制、智能主軸加減速和智能熱控制等功能，并具有機(jī)器人快速連接（CNC-QSSR）功能（見圖2）。全新設(shè)計的iHMI界面，宜人易用，加工現(xiàn)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(yù)測等，還支持豐富的現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)，方便實現(xiàn)設(shè)備聯(lián)網(wǎng)。

圖2 北京發(fā)那科最新智能控制系統(tǒng)

SIEMENS（西門子）

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

Sinumerick ONE是西門子新一代數(shù)字化原生數(shù)控系統(tǒng)。NC性能和PLC性能表現(xiàn)更為強(qiáng)勁，結(jié)合創(chuàng)新的功能將進(jìn)一步提高機(jī)床的加工速度、加工精度和表面質(zhì)量。Sinumerick ONE提供的數(shù)字化雙胞胎，可幫助機(jī)床制造廠商和機(jī)床用戶改變工作流程，降低新產(chǎn)品開發(fā)的費用和風(fēng)險，縮短上市時間，助力機(jī)床的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

華中數(shù)控

華中數(shù)控智能系統(tǒng)iNC，搭載了AI芯片，通過采集數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部電控數(shù)據(jù)、插補(bǔ)數(shù)據(jù)，以及溫度、振動和視覺傳感器的數(shù)據(jù)，應(yīng)用大數(shù)據(jù)智能技術(shù)，獲得智能化控制知識，并根據(jù)實時工況和狀態(tài)信息，優(yōu)化加工參數(shù)，提高加工效率和加工質(zhì)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(xiàn)多面銑削加工，應(yīng)用先進(jìn)的刀具和高速加工技術(shù)，可大幅減少加工時間。配置Mazatrol Smooth Ai（見圖3），具有多項增強(qiáng)智能功能。如Solid Mazatrol 利用3D CAD數(shù)據(jù)和增強(qiáng)人工智能加工工藝選擇來優(yōu)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(yīng)用人工智能技術(shù)優(yōu)化切削參數(shù)，提高表面質(zhì)量；Ai Thermal Shield檢測溫度變化，應(yīng)用人工智能學(xué)習(xí)算法，對熱位移進(jìn)行補(bǔ)償，保證穩(wěn)定的加工精度。另外，Mazatrol Smooth Ai還具有數(shù)字雙胞胎虛擬仿真、生產(chǎn)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(shù)，包含規(guī)則熱變形控制技術(shù)（Thermo-Friendly）、幾何誤差測量補(bǔ)償技術(shù)（5-Axis Auto Tuning System）、伺服導(dǎo)航技術(shù)（Servonavi）、防碰撞技術(shù)（Collision Avoidance System）以及加工參數(shù)優(yōu)化技術(shù)（Machining Navi）等功能。其中規(guī)則熱變形控制技術(shù)、幾何誤差測量補(bǔ)償技術(shù)及伺服導(dǎo)航技術(shù)三項功能主要用來提高和保持機(jī)床的精度；防碰撞技術(shù)用以保障機(jī)床設(shè)備的安全；加工參數(shù)優(yōu)化技術(shù)用以優(yōu)化切削參數(shù)，提高機(jī)床的加工效率。

雄克

雄克公司的EGI智能機(jī)械手，行程可自由編程，適用于抓取多種工件，抓取力可調(diào)，可精密抓取對力敏感的工件?？刂坪碗娮釉考稍跈C(jī)械手內(nèi)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(jiān)測刀具的振動，實時將數(shù)據(jù)發(fā)送給監(jiān)控系統(tǒng)，在切削刃或刀具狀態(tài)發(fā)生變化時，借助閉環(huán)反饋控制實時做出反應(yīng)，從而避免工件或刀具受損。iTENDO2智能刀柄規(guī)格為HSK-A 63，可與雄克標(biāo)準(zhǔn)刀柄互換，操作便捷，無需花費時間重新進(jìn)行系統(tǒng)編程。iTENDO2最高轉(zhuǎn)速可達(dá)30 000r/min。