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技術(shù)文章
金屬切削機床智能化技術(shù)的應(yīng)用過程
閱讀：533 發(fā)布時間：2014-8-7
金屬切削機床是現(xiàn)代制造業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備，其產(chǎn)量和技術(shù)水平在某種程度上代表了一個國家的制造業(yè)水平和競爭力。而技術(shù)的發(fā)展把大家?guī)肓诵畔r代，也使機械類產(chǎn)品越來越智能化。
智能制造技術(shù)作為*制造技術(shù)與數(shù)字化技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，其本質(zhì)是將計算模型、仿真工具和科學(xué)實驗應(yīng)用于制造裝備、制造過程和制造系統(tǒng)的定量描述與分析，通過對制造全過程中的復(fù)雜物理現(xiàn)象和信息演變過程進(jìn)行定量計算、模擬與控制，結(jié)合科學(xué)實驗，揭示制造活動乃至產(chǎn)品全生命周期過程中的科學(xué)規(guī)律，提高制造裝備的自律性和適應(yīng)性，實現(xiàn)對制造過程和產(chǎn)品性能的預(yù)測和有效控制，增強制造系統(tǒng)的可維護性和制造信息的可重用性，促使制造活動由部分定量、經(jīng)驗的試湊模式向全面數(shù)字化的計算和推理模式轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)基于科學(xué)的高性能制造。智能制造強調(diào)信息集成與知識融合、制造系統(tǒng)與制造過程之間協(xié)同、虛擬仿真和數(shù)字加工軟硬件技術(shù)并重，更多關(guān)注數(shù)字建模、數(shù)字加工等底層技術(shù)以及制造過程中物理因素對產(chǎn)品質(zhì)量的影響機理和高速、高精度數(shù)字加工裝備的實現(xiàn)。
金屬切削機床是智能化制造的主要組成單元，其本身也是一個復(fù)雜的機電一體化系統(tǒng)。當(dāng)前，在化競爭的背景下，高、精、尖裝備的生產(chǎn)不斷向金屬切削機床的極限能效提出新的挑戰(zhàn)，亟需綜合運用信息與計算技術(shù)、多學(xué)科聯(lián)合仿真方法和科學(xué)實驗手段，通過對切削過程中的復(fù)雜物理行為的數(shù)字化建模、仿真和優(yōu)化，實現(xiàn)對加工過程的定量主動控制。國外21世紀(jì)初就提出了“智能機床”的概念，旨在通過數(shù)字化制造技術(shù)在機床上的應(yīng)用來取代人的部分腦力勞動，通過自主監(jiān)控和決策來控制加工質(zhì)量。歐美等發(fā)達(dá)國家也通過制定研究計劃，如PMI、SMPI、NEXT計劃等，用于機床智能化的研究。因此，將智能制造技術(shù)應(yīng)用于金屬切削機床，在加工設(shè)備與加工過程之間建立協(xié)同關(guān)系，為實現(xiàn)生產(chǎn)制造更高層次的智能化奠定基礎(chǔ)，是國家科技戰(zhàn)略的重要發(fā)展方向之一。
能機床需具有自優(yōu)化、自監(jiān)控、自診斷和預(yù)維護功能。在加工過程中，可借助各種傳感器、聲頻和視頻系統(tǒng)對加工過程中的力、振動、噪聲、溫度、工件表面質(zhì)量等進(jìn)行實時監(jiān)測，進(jìn)而通過預(yù)先建立的系統(tǒng)性能參數(shù)庫或知識庫進(jìn)行切削參數(shù)的自動優(yōu)化與誤差補償。同時，根據(jù)健康狀態(tài)進(jìn)行及時維護，保障加工質(zhì)量，減少停工時間。
對于現(xiàn)代制造工廠來說，除了要提高機床的智能化水平，更要使數(shù)控機床具有雙向、高速的聯(lián)網(wǎng)通訊功能，以保證信息流在車間的底層之間及底層與上層之間通信暢通無阻，從而充分發(fā)揮智能機床的制造能力和特點。而對計算機、手機、平板電腦、機外和機內(nèi)攝像頭等現(xiàn)代通信設(shè)備的應(yīng)用，實現(xiàn)了其與加工裝備的語音、圖形、視像和文本的通信功能。設(shè)備還可通過與生產(chǎn)計劃調(diào)度聯(lián)網(wǎng)，實時反映機床工作狀態(tài)和加工進(jìn)度。操作者在*后可在各類終端上觀察加工過程及故障報警，并進(jìn)行在線處理。機器人的應(yīng)用在zui近已經(jīng)如火如荼的進(jìn)行著，成為一個朝陽產(chǎn)業(yè)。相信在不久的未來，人工勞動力已成為過去式，打不動的勞動生產(chǎn)力將有更智能的機械代替。
智能制造技術(shù)作為*制造技術(shù)與數(shù)字化技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，其本質(zhì)是將計算模型、仿真工具和科學(xué)實驗應(yīng)用于制造裝備、制造過程和制造系統(tǒng)的定量描述與分析，通過對制造全過程中的復(fù)雜物理現(xiàn)象和信息演變過程進(jìn)行定量計算、模擬與控制，結(jié)合科學(xué)實驗，揭示制造活動乃至產(chǎn)品全生命周期過程中的科學(xué)規(guī)律，提高制造裝備的自律性和適應(yīng)性，實現(xiàn)對制造過程和產(chǎn)品性能的預(yù)測和有效控制，增強制造系統(tǒng)的可維護性和制造信息的可重用性，促使制造活動由部分定量、經(jīng)驗的試湊模式向全面數(shù)字化的計算和推理模式轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)基于科學(xué)的高性能制造。智能制造強調(diào)信息集成與知識融合、制造系統(tǒng)與制造過程之間協(xié)同、虛擬仿真和數(shù)字加工軟硬件技術(shù)并重，更多關(guān)注數(shù)字建模、數(shù)字加工等底層技術(shù)以及制造過程中物理因素對產(chǎn)品質(zhì)量的影響機理和高速、高精度數(shù)字加工裝備的實現(xiàn)。
金屬切削機床是智能化制造的主要組成單元，其本身也是一個復(fù)雜的機電一體化系統(tǒng)。當(dāng)前，在化競爭的背景下，高、精、尖裝備的生產(chǎn)不斷向金屬切削機床的極限能效提出新的挑戰(zhàn)，亟需綜合運用信息與計算技術(shù)、多學(xué)科聯(lián)合仿真方法和科學(xué)實驗手段，通過對切削過程中的復(fù)雜物理行為的數(shù)字化建模、仿真和優(yōu)化，實現(xiàn)對加工過程的定量主動控制。國外21世紀(jì)初就提出了“智能機床”的概念，旨在通過數(shù)字化制造技術(shù)在機床上的應(yīng)用來取代人的部分腦力勞動，通過自主監(jiān)控和決策來控制加工質(zhì)量。歐美等發(fā)達(dá)國家也通過制定研究計劃，如PMI、SMPI、NEXT計劃等，用于機床智能化的研究。因此，將智能制造技術(shù)應(yīng)用于金屬切削機床，在加工設(shè)備與加工過程之間建立協(xié)同關(guān)系，為實現(xiàn)生產(chǎn)制造更高層次的智能化奠定基礎(chǔ)，是國家科技戰(zhàn)略的重要發(fā)展方向之一。
能機床需具有自優(yōu)化、自監(jiān)控、自診斷和預(yù)維護功能。在加工過程中，可借助各種傳感器、聲頻和視頻系統(tǒng)對加工過程中的力、振動、噪聲、溫度、工件表面質(zhì)量等進(jìn)行實時監(jiān)測，進(jìn)而通過預(yù)先建立的系統(tǒng)性能參數(shù)庫或知識庫進(jìn)行切削參數(shù)的自動優(yōu)化與誤差補償。同時，根據(jù)健康狀態(tài)進(jìn)行及時維護，保障加工質(zhì)量，減少停工時間。
對于現(xiàn)代制造工廠來說，除了要提高機床的智能化水平，更要使數(shù)控機床具有雙向、高速的聯(lián)網(wǎng)通訊功能，以保證信息流在車間的底層之間及底層與上層之間通信暢通無阻，從而充分發(fā)揮智能機床的制造能力和特點。而對計算機、手機、平板電腦、機外和機內(nèi)攝像頭等現(xiàn)代通信設(shè)備的應(yīng)用，實現(xiàn)了其與加工裝備的語音、圖形、視像和文本的通信功能。設(shè)備還可通過與生產(chǎn)計劃調(diào)度聯(lián)網(wǎng)，實時反映機床工作狀態(tài)和加工進(jìn)度。操作者在*后可在各類終端上觀察加工過程及故障報警，并進(jìn)行在線處理。機器人的應(yīng)用在zui近已經(jīng)如火如荼的進(jìn)行著，成為一個朝陽產(chǎn)業(yè)。相信在不久的未來，人工勞動力已成為過去式，打不動的勞動生產(chǎn)力將有更智能的機械代替。