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智能机床的研究与发展

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日期：2007-8-13 0:12:08     来源：Control Engineering China   作者： 点击：
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       从1952年第一台数控机床问世至今50余年，其中包括走向成熟的30年和走向大规模应用的20余年。数控机床依次分别经历了纳米化、高速化、复合化、五轴联动化等技术发展阶段。而于06年智能机床在国际上的出现，标志着机床技术在发展的道路上迈出的重大步伐。
　　
　　何谓智能机床？智能机床就是对制造过程能够做出决定的机床。智能机床了解制造的整个过程，能够监控，诊断和修正在生产过程中出现的各类偏差。并且能为生产的最优化提供方案。此外，还能计算出所使用的切削刀具，主轴，轴承和导轨的剩余寿命，让使用者清楚其剩余使用时间和替换时间。
　　
　　智能机床发展的意义
　　
　　机床技术发展的前景和目标，是能够实现装备制造业的全盘自动化，由单机自动化向FMC，CIM，CIMS发展，提高加工精度、效率，降低制造成本，为人类创造更多的财富。在实现全盘自动化过程中，需要解决的技术问题异常复杂，不仅要解决代替体力劳动的问题，更要解决代替脑力劳动问题。它包括工艺、刀具、物流、联网、信息存储、控制等。如何用智能化代替人的手工和脑力劳动，是最关键的核心问题。
　　
　　智能

机床的出现，为未来装备制造业实现全盘生产自动化创造了条件。首先，通过自动抑制振动、减少热变形、防止干涉、自动调节润滑油量、减少噪音等，可提高机床的加工精度、效率。其次，对于进一步发展集成制造系统来说，单个机床自动化水平提高后，可以大大减少人在管理机床方面的工作量。人能有更多的精力和时间来解决机床以外的复杂问题，更能进一步发展智能机床和智能系统。第三，数控系统的开发创新，对于机床智能化起到了极其重大的作用。它能够收容大量信息，对各种信息进行储存、分析、处理、判断、调节、优化、控制。它还具有重要功能，如：工夹具数据库、对话型编程、刀具路径检验、工序加工时间分析、开工时间状况解析、实际加工负荷监视、加工导航、调节、优化，以及适应控制。
　　
　　智能机床的发展过程
　　
　　早在上世纪80年代，美国就曾提出研究发展“适应控制”机床，但由于许多自动化环节如自动检测、自动调节、自动补偿等没有解决，虽有各种试验，但进展较慢。后来在电加工机床（EDM）方面，首先实现了“适应控制”，通过对放电间隙、加工工艺参数进行自动选择和调节，以提高机床加工精度、效率和自动化。
　　
　　随后，由美国政府出资创建的机构——智能机床启动平台（SMPI），一个由公司，政府部门和机床厂商组成的联合体对智能机床进行了加速的研究。
　　
　　而于06年9月在IMTS展会上展出的日本MAZAK公司研发制造的智能机床，则向未来理想的“适应控制”机床方面大大前进了一步。日本这种智能机床具有六大特色：一、有自动抑制振动的功能。二、能自动测量和自动补偿，减少高速主轴、立拄、床身热变形的影响。三、有自动防止刀具和工件碰撞的功能。四、有自动补充润滑油和抑制噪音的功能。五、数控系统具有特殊的人机对话功能，在编程时能在监测画面上显示出刀具轨迹等，进一步提高了切削效率。六、机床故障能进行远距离诊断。
　　
　　智能机床的最新研究成果
　　
　　在IMTS 2006上，日本Mazak公司以“智能机床”（Intelligent Machine）的名称，展出了声称具有四大智能的数控机床；日本Okuma（大隈）公司展出了名为“thinc”的智能数字控制系统（Intelligent Numerical Control System）。
　　
　　Mazak的智能机床：发出信息和进行思考
　　
　　Mazak对智能机床的定义是：机床能对自己进行监控，可自行分析众多与机床、加工状态、环境有关的信息及其他因素，然后自行采取应对措施来保证最优化的加工。换句话说，机床进化到可发出信息和自行进行思考。结果是：机床可自行适应柔性和高效生产系统的要求。当前Mazak的智能机床有以下四大智能：
　　
　　1. 主动振动控制——将振动减至最小；
　　
　　2. 智能热屏障——热位移控制；
　　
　　3. 智能安全屏障——防止部件碰撞；
　　
　　4. 马扎克语音提示——语音信息系统。
　　
　　Okuma的智能机床：具备“思想”
　　
　　Okuma的智能数字控制系统的名称为“thinc”，它是英文“思想”(think)的谐音，表明它具备思想能力。Okuma认为当前经典的数控系统的设计(结构)，执行和使用(design、implementation、use) 三个方面已经过时，对它进行根本性变革的时机已经到来。
　　
　　Okuma说，thinc不仅可在不受人的干预下，对变化了的情况作出“聪明的决策”(smart decision)，还可使机床到了用户厂后，以增量的方式使其功能在应用中自行不断增长，并会更加自适应新的情况和需求，更加容错，更容易编程和使用。总之，在不受人工干预的情况下，机床将为用

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