基于工業4.0智能數控機床淺談

王冬旭

新疆大學南校區 新疆 烏魯木齊 830047

前言

在工業4.0和中國制造2025的時代背景下,現代信息技術的高速發展,以及物聯網、CPS、計算機信息技術、機器人技術以及智能化生產技術等的深度交叉融合,給數控機床進一步創新型優化升級提供新的發展機遇?，F在工業和生產發展息息相關,并且大多數都是不可持續發展的,對于很多不可再生的資源有著過度的消耗,對環境的綠色可持續發展是非常不利的,甚至會導致環境的退化,在解決供需關系時候,也存在著上市的時間慢、成本較高、效率低、質量無法得到充分保證等影響長遠發展的問題。并且在機械制造行業的競爭也越來越激烈,傳統的制造已經不能滿足人們的需求,已經開始逐漸由傳統的工業過渡到智能工業領域。而智能化數控機床則是我們迫切需要解決的問題。利用計算機、通信、控制等技術進一步推動智能化數控機床的發展。智能數控刀具和智能數控系統是推動數控機床向智能化發展的催化劑。

1 智能數控機床

1.1 智能數控系統 所謂數控技術,是一種充分利用數值計算、插補計算和加工生產的技術。它可以利用高性能的驅動單元來精確的控制生產加工中的各種信息。隨著人們精神和物質生活的不斷提高,以及科技的不斷進步和創新,傳統的數控系統已經不能滿足人們的需求,因此智能的數控系統成為未來發展的方向。智能數控系統應具備以下功能：智能化操作、智能化加工、智能化產品分析質量、智能化策略、智能化排障消除缺陷等。

系統智能化分析如下：智能化操作：實現自主化的智能操作,可以在一定的時間范圍內,無需認為的干擾可以自主的加工生產。實現人機界面的深度融合,機床能夠自主的適應不同個體的操作習慣和操作方式,并且能夠在人走神或者自身精神狀態不佳的時候,能高效正常的工作,并且能夠提供安全防護功能。智能化加工：通過采用智能化的技術在可以在保證穩定性的前提下,提高加工的精度,提高加工的效率,降低加工的成本。對加工狀態進行感應,及時的進行檢測和補償。智能化產品分析質量：系統可以分析誤差代碼,統計并分析錯誤列表來對產品的質量進行分析,并可以及時處理,從而保證生產的成品率、穩定性。保證生產的順利進行。智能化策略：系統能夠對生產產加工過程中出現的情況進行自主的分析和決策,檢測到顫振、實時誤差等能夠及時的做出決策,并能夠進行能耗、材料去除、加工精度,加工表面工藝等進行優化,適時的調整加工參數以保證順利生產加工。智能化排障消除缺陷：在進行加工生產過程中,難免會出現一些突發情況導致出現不穩定或者虛假的報警信息,而這些情況往往是沒有規律可尋的,而且不容易人為排查,智能數控系統則可以實時的跟蹤檢測,并且對故障來源進行定位,把錯誤的信息和數據進行整理和分析并進行實時的反饋,以便維修。由于設備存在著多樣性,不同生產廠家,不同地域,不同的環境,也會使系統產生一些細小的缺陷,導致一些系統的紊亂,但智能數控系統有非常好的容錯率,可以非常好的解決這個問題。

智能化的發展是機械制造業中一個質的飛躍,數控系統作為機床的“大腦”,有著至關重要的核心地位,數控系統的智能化不僅對傳統制造業有著重要影響,也對化工,計算機等行業的信息設備有著深遠影響。并且可以大大減少人力物力,提高生產效率,降低成本,提高生產加工的穩定性。

1.2 智能數控刀具 刀具是數控加工過程中的核心部件,隨著數控技術水平的提高,加工精度的不斷提高,對加工道具的要求也越來越高,刀具的智能化則是需要急需解決的問題。刀具的智能化分析如下：磨損檢測智能化：通過對刀具的震動,切削力的大小,切削熱的程度等對道具進行實時的判斷是否磨損,以及磨損的程度如何,并且通過傳感器對刀具的信息進行實時的采集和分析,判斷是否換刀。以保證加工的準確性,提高成品率。刀具調度智能化：自主檢測刀具的使用次數、時長、切削里程、切削能耗、主軸轉速、切屑等進行判斷刀具壽命,并進行實時調度更換刀具,保證刀具壽命以及加工的順利進行。補償智能化：在生產加工的過程中肯定會有熱量的產生,機床能夠實時的追蹤檢測,及時的檢測出熱誤差偏離量,進行刀具補償,以保證生產的高效性和準確性。

刀具的智能化可以大大提高加工的效率,提高加工的精度,降低加工成本,并且可以進行大數據分析刀具的功耗,里程數,刀具轉數,加工過程中的速度,電流,位置等切削參數。為后續開發更多的實用性功能提供依據,提高加工工藝水平和智能化程度。

2 總結

在工業4.0和信息化時代的大背景下,數控機床的智能化將會得到更進一步的改善和發展。未來對于提高加工工藝的質量,增大加工生產的效率,降低生產加工的成本,具有非常大的融合發展空間。