智能制造环境下的数控系统发展趋势

■ 徐工消防安全装备有限公司 （江苏徐州 221000） 李 云

随着我国《中国制造2025》行动纲领的实施，工程机械各大主机厂商都在进行以智能制造为目标的技术升级改造，建设以创新、绿色、智能为主题，信息化与工业化深度融合的数字化、网络化的智能制造车间，响应智能制造、绿色制造、服务制造的强国战略，数控系统制造企业只有坚持客户导向，满足企业智能化升级改造需求，在数控系统开放性方面深入研究，不断提升系统的网络化、开放化水平，为用户定制个性化的数控系统，才能取得长足的发展。未来先进数控系统将具有以下几方面特点。

1. 数控系统向开放型发展，集成CAM软件，方便编程及模拟

目前比较常见的FANUC数控系统，虽然也具有程序检查功能，例如机床锁住和辅助功能锁住功能，能够不移动刀具而显示其位置的变化，能锁住所有轴或指定轴，并禁止执行M、S和T指令（见图1），检查程序是否编制正确，但是这种方法仅能检查出程序语句方面的错误，不能直观显示刀具路线轨迹，不能避免潜在的风险。未来开放的数控系统将在自动编程及仿真方面有所改进。

图1 FANUC数控系统机床锁住功能

传统的Mastercam、UG等编程软件生成的数控程序，需要经过后处理，才能应用于生产现场，然而软件自带的后处理程序，并不能完全适应用户特殊定制的机床，只有较专业的技术人员才能修改后处理程序，这给生产造成一定的障碍。未来开放式数控系统往往采用NC嵌入PC的模式，这种数控系统的优点是能够借助已经成熟的计算机Windows平台，方便集成各类计算机软件，数控系统内嵌专门的编程及仿真软件，这样就实现了CNC与软件之间的无缝连接，技术人员无需考虑后处理格式、机床仿真三维模型是否正确的问题，这样就使得操作更加高效准确，借助计算机CAM软件强大的编程仿真功能，用户可以直观地观察刀具轨迹路线，进、退刀方式，切削量等方面的信息（见图2），这样就能更大程度地避免因编程错误造成的生产事故。

2. 数控系统将更好地与MES系统集成，实现设备间数据互通

未来规划的智能车间中，生产流程更加简单高效，尽量避免人工干预。订单下达至生产线，设备会读取当前产品的订单号、批次号和ID号，MES系统向生产现场下达生产任务，同时MES向相关设备传输生产开始指令，通过DNC向设备传递NC程序并触发设备加工程序准备，加工完毕后，MES系统会读取设备加工运行数据和标准数据，并从加工质量方面对加工参数进行分析并改进，形成良好的闭环管理，记录设备运行信息，作为产品过程质量信息，为SPC分析基础数据和质量追溯使用，具体流程如图3所示。

3. 数控系统更加注重检测功能，能实时反馈数据

随着传统机械行业人工成本的增长，智能化工厂的用工人数呈下降趋势，由劳动密集型行业转型成技术集中型行业，一方面对技能工人的要求更高，技能型蓝领人才需求大幅增加；另一方面，对数控系统厂家提出了更高的要求，要求数控系统更加注重检测功能，能实时反馈数据，例如数控系统共享激光跟踪仪测量数据，将激光跟踪仪球坐标数据转化为右手直角坐标系数据，并进行反馈，避免事后检测返工的情况，目前各大机床厂商，例如友佳、日发等机床企业已经注重在机床中配置Renishaw探头、在线对刀仪等设备（见图4），丰富了数控机床的功能，提高了生产效率。

图2 CAM软件刀具轨迹显示界面

图3 车间智能制造图解

图4 Renishaw测量系统

另一方面，检测功能还体现在数控程序上，例如江苏一重为日本某企业研制的数控钻床，实现了无人化加工，机械手上料定位，液压夹具夹紧等过程都由程序代码控制，钻孔及攻螺纹过程中，实时监测主轴扭矩，加工过程中如果发生丝锥断裂，主轴扭矩值就会发生变化，系统宏程序会发出报警，提示操作人员更换丝锥，体现了数控系统的检测功能在智能制造中的重要作用。

4. 结语

随着《中国制造2025》制造强国战略的实施，企业只有提高制造过程的智能水平，才能保证产品质量，降低人工成本。为满足客户需求，数控系统厂商只有不断丰富系统功能，在编程仿真、数据互通及实施检测等方面深入研究，为用户量身定制个性化的数控系统，才能取得长足的发展。

[1] 陈宏均. 实用机械加工工艺手册[M]. 北京：机械工业出版社，2009.

[2] 杨叔子. 机械加工工艺师手册[M]. 北京：机械工业出版社，2001.