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技術(shù)文章
金屬切削機(jī)床智能化技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程
閱讀：570 發(fā)布時(shí)間：2014-8-7
金屬切削機(jī)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(gè)國(guó)家的制造業(yè)水平和競(jìng)爭(zhēng)力。而技術(shù)的發(fā)展把大家?guī)肓诵畔r(shí)代，也使機(jī)械類(lèi)產(chǎn)品越來(lái)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(jì)算模型、仿真工具和科學(xué)實(shí)驗(yàn)應(yīng)用于制造裝備、制造過(guò)程和制造系統(tǒng)的定量描述與分析，通過(guò)對(duì)制造全過(guò)程中的復(fù)雜物理現(xiàn)象和信息演變過(guò)程進(jìn)行定量計(jì)算、模擬與控制，結(jié)合科學(xué)實(shí)驗(yàn)，揭示制造活動(dòng)乃至產(chǎn)品全生命周期過(guò)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(shí)現(xiàn)對(duì)制造過(guò)程和產(chǎn)品性能的預(yù)測(cè)和有效控制，增強(qiáng)制造系統(tǒng)的可維護(hù)性和制造信息的可重用性，促使制造活動(dòng)由部分定量、經(jīng)驗(yàn)的試湊模式向全面數(shù)字化的計(jì)算和推理模式轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)基于科學(xué)的高性能制造。智能制造強(qiáng)調(diào)信息集成與知識(shí)融合、制造系統(tǒng)與制造過(guò)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(guò)程中物理因素對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響機(jī)理和高速、高精度數(shù)字加工裝備的實(shí)現(xiàn)。
金屬切削機(jī)床是智能化制造的主要組成單元，其本身也是一個(gè)復(fù)雜的機(jī)電一體化系統(tǒng)。當(dāng)前，在化競(jìng)爭(zhēng)的背景下，高、精、尖裝備的生產(chǎn)不斷向金屬切削機(jī)床的極限能效提出新的挑戰(zhàn)，亟需綜合運(yùn)用信息與計(jì)算技術(shù)、多學(xué)科聯(lián)合仿真方法和科學(xué)實(shí)驗(yàn)手段，通過(guò)對(duì)切削過(guò)程中的復(fù)雜物理行為的數(shù)字化建模、仿真和優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)對(duì)加工過(guò)程的定量主動(dòng)控制。國(guó)外21世紀(jì)初就提出了“智能機(jī)床”的概念，旨在通過(guò)數(shù)字化制造技術(shù)在機(jī)床上的應(yīng)用來(lái)取代人的部分腦力勞動(dòng)，通過(guò)自主監(jiān)控和決策來(lái)控制加工質(zhì)量。歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家也通過(guò)制定研究計(jì)劃，如PMI、SMPI、NEXT計(jì)劃等，用于機(jī)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(jī)床，在加工設(shè)備與加工過(guò)程之間建立協(xié)同關(guān)系，為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)制造更高層次的智能化奠定基礎(chǔ)，是國(guó)家科技戰(zhàn)略的重要發(fā)展方向之一。
能機(jī)床需具有自?xún)?yōu)化、自監(jiān)控、自診斷和預(yù)維護(hù)功能。在加工過(guò)程中，可借助各種傳感器、聲頻和視頻系統(tǒng)對(duì)加工過(guò)程中的力、振動(dòng)、噪聲、溫度、工件表面質(zhì)量等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，進(jìn)而通過(guò)預(yù)先建立的系統(tǒng)性能參數(shù)庫(kù)或知識(shí)庫(kù)進(jìn)行切削參數(shù)的自動(dòng)優(yōu)化與誤差補(bǔ)償。同時(shí)，根據(jù)健康狀態(tài)進(jìn)行及時(shí)維護(hù)，保障加工質(zhì)量，減少停工時(shí)間。
對(duì)于現(xiàn)代制造工廠來(lái)說(shuō)，除了要提高機(jī)床的智能化水平，更要使數(shù)控機(jī)床具有雙向、高速的聯(lián)網(wǎng)通訊功能，以保證信息流在車(chē)間的底層之間及底層與上層之間通信暢通無(wú)阻，從而充分發(fā)揮智能機(jī)床的制造能力和特點(diǎn)。而對(duì)計(jì)算機(jī)、手機(jī)、平板電腦、機(jī)外和機(jī)內(nèi)攝像頭等現(xiàn)代通信設(shè)備的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了其與加工裝備的語(yǔ)音、圖形、視像和文本的通信功能。設(shè)備還可通過(guò)與生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)度聯(lián)網(wǎng)，實(shí)時(shí)反映機(jī)床工作狀態(tài)和加工進(jìn)度。操作者在*后可在各類(lèi)終端上觀察加工過(guò)程及故障報(bào)警，并進(jìn)行在線處理。機(jī)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(gè)朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)。相信在不久的未來(lái)，人工勞動(dòng)力已成為過(guò)去式，打不動(dòng)的勞動(dòng)生產(chǎn)力將有更智能的機(jī)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(jì)算模型、仿真工具和科學(xué)實(shí)驗(yàn)應(yīng)用于制造裝備、制造過(guò)程和制造系統(tǒng)的定量描述與分析，通過(guò)對(duì)制造全過(guò)程中的復(fù)雜物理現(xiàn)象和信息演變過(guò)程進(jìn)行定量計(jì)算、模擬與控制，結(jié)合科學(xué)實(shí)驗(yàn)，揭示制造活動(dòng)乃至產(chǎn)品全生命周期過(guò)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(shí)現(xiàn)對(duì)制造過(guò)程和產(chǎn)品性能的預(yù)測(cè)和有效控制，增強(qiáng)制造系統(tǒng)的可維護(hù)性和制造信息的可重用性，促使制造活動(dòng)由部分定量、經(jīng)驗(yàn)的試湊模式向全面數(shù)字化的計(jì)算和推理模式轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)基于科學(xué)的高性能制造。智能制造強(qiáng)調(diào)信息集成與知識(shí)融合、制造系統(tǒng)與制造過(guò)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(guò)程中物理因素對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響機(jī)理和高速、高精度數(shù)字加工裝備的實(shí)現(xiàn)。
金屬切削機(jī)床是智能化制造的主要組成單元，其本身也是一個(gè)復(fù)雜的機(jī)電一體化系統(tǒng)。當(dāng)前，在化競(jìng)爭(zhēng)的背景下，高、精、尖裝備的生產(chǎn)不斷向金屬切削機(jī)床的極限能效提出新的挑戰(zhàn)，亟需綜合運(yùn)用信息與計(jì)算技術(shù)、多學(xué)科聯(lián)合仿真方法和科學(xué)實(shí)驗(yàn)手段，通過(guò)對(duì)切削過(guò)程中的復(fù)雜物理行為的數(shù)字化建模、仿真和優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)對(duì)加工過(guò)程的定量主動(dòng)控制。國(guó)外21世紀(jì)初就提出了“智能機(jī)床”的概念，旨在通過(guò)數(shù)字化制造技術(shù)在機(jī)床上的應(yīng)用來(lái)取代人的部分腦力勞動(dòng)，通過(guò)自主監(jiān)控和決策來(lái)控制加工質(zhì)量。歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家也通過(guò)制定研究計(jì)劃，如PMI、SMPI、NEXT計(jì)劃等，用于機(jī)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(jī)床，在加工設(shè)備與加工過(guò)程之間建立協(xié)同關(guān)系，為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)制造更高層次的智能化奠定基礎(chǔ)，是國(guó)家科技戰(zhàn)略的重要發(fā)展方向之一。
能機(jī)床需具有自?xún)?yōu)化、自監(jiān)控、自診斷和預(yù)維護(hù)功能。在加工過(guò)程中，可借助各種傳感器、聲頻和視頻系統(tǒng)對(duì)加工過(guò)程中的力、振動(dòng)、噪聲、溫度、工件表面質(zhì)量等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，進(jìn)而通過(guò)預(yù)先建立的系統(tǒng)性能參數(shù)庫(kù)或知識(shí)庫(kù)進(jìn)行切削參數(shù)的自動(dòng)優(yōu)化與誤差補(bǔ)償。同時(shí)，根據(jù)健康狀態(tài)進(jìn)行及時(shí)維護(hù)，保障加工質(zhì)量，減少停工時(shí)間。
對(duì)于現(xiàn)代制造工廠來(lái)說(shuō)，除了要提高機(jī)床的智能化水平，更要使數(shù)控機(jī)床具有雙向、高速的聯(lián)網(wǎng)通訊功能，以保證信息流在車(chē)間的底層之間及底層與上層之間通信暢通無(wú)阻，從而充分發(fā)揮智能機(jī)床的制造能力和特點(diǎn)。而對(duì)計(jì)算機(jī)、手機(jī)、平板電腦、機(jī)外和機(jī)內(nèi)攝像頭等現(xiàn)代通信設(shè)備的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了其與加工裝備的語(yǔ)音、圖形、視像和文本的通信功能。設(shè)備還可通過(guò)與生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)度聯(lián)網(wǎng)，實(shí)時(shí)反映機(jī)床工作狀態(tài)和加工進(jìn)度。操作者在*后可在各類(lèi)終端上觀察加工過(guò)程及故障報(bào)警，并進(jìn)行在線處理。機(jī)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(gè)朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)。相信在不久的未來(lái)，人工勞動(dòng)力已成為過(guò)去式，打不動(dòng)的勞動(dòng)生產(chǎn)力將有更智能的機(jī)械代替。