基于工业4.0智能数控机床浅谈

王冬旭

新疆大学南校区 新疆 乌鲁木齐 830047

前言

在工业4.0和中国制造2025的时代背景下,现代信息技术的高速发展,以及物联网、CPS、计算机信息技术、机器人技术以及智能化生产技术等的深度交叉融合,给数控机床进一步创新型优化升级提供新的发展机遇。现在工业和生产发展息息相关,并且大多数都是不可持续发展的,对于很多不可再生的资源有着过度的消耗,对环境的绿色可持续发展是非常不利的,甚至会导致环境的退化,在解决供需关系时候,也存在着上市的时间慢、成本较高、效率低、质量无法得到充分保证等影响长远发展的问题。并且在机械制造行业的竞争也越来越激烈,传统的制造已经不能满足人们的需求,已经开始逐渐由传统的工业过渡到智能工业领域。而智能化数控机床则是我们迫切需要解决的问题。利用计算机、通信、控制等技术进一步推动智能化数控机床的发展。智能数控刀具和智能数控系统是推动数控机床向智能化发展的催化剂。

1 智能数控机床

1.1 智能数控系统 所谓数控技术,是一种充分利用数值计算、插补计算和加工生产的技术。它可以利用高性能的驱动单元来精确的控制生产加工中的各种信息。随着人们精神和物质生活的不断提高,以及科技的不断进步和创新,传统的数控系统已经不能满足人们的需求,因此智能的数控系统成为未来发展的方向。智能数控系统应具备以下功能：智能化操作、智能化加工、智能化产品分析质量、智能化策略、智能化排障消除缺陷等。

系统智能化分析如下：智能化操作：实现自主化的智能操作,可以在一定的时间范围内,无需认为的干扰可以自主的加工生产。实现人机界面的深度融合,机床能够自主的适应不同个体的操作习惯和操作方式,并且能够在人走神或者自身精神状态不佳的时候,能高效正常的工作,并且能够提供安全防护功能。智能化加工：通过采用智能化的技术在可以在保证稳定性的前提下,提高加工的精度,提高加工的效率,降低加工的成本。对加工状态进行感应,及时的进行检测和补偿。智能化产品分析质量：系统可以分析误差代码,统计并分析错误列表来对产品的质量进行分析,并可以及时处理,从而保证生产的成品率、稳定性。保证生产的顺利进行。智能化策略：系统能够对生产产加工过程中出现的情况进行自主的分析和决策,检测到颤振、实时误差等能够及时的做出决策,并能够进行能耗、材料去除、加工精度,加工表面工艺等进行优化,适时的调整加工参数以保证顺利生产加工。智能化排障消除缺陷：在进行加工生产过程中,难免会出现一些突发情况导致出现不稳定或者虚假的报警信息,而这些情况往往是没有规律可寻的,而且不容易人为排查,智能数控系统则可以实时的跟踪检测,并且对故障来源进行定位,把错误的信息和数据进行整理和分析并进行实时的反馈,以便维修。由于设备存在着多样性,不同生产厂家,不同地域,不同的环境,也会使系统产生一些细小的缺陷,导致一些系统的紊乱,但智能数控系统有非常好的容错率,可以非常好的解决这个问题。

智能化的发展是机械制造业中一个质的飞跃,数控系统作为机床的“大脑”,有着至关重要的核心地位,数控系统的智能化不仅对传统制造业有着重要影响,也对化工,计算机等行业的信息设备有着深远影响。并且可以大大减少人力物力,提高生产效率,降低成本,提高生产加工的稳定性。

1.2 智能数控刀具 刀具是数控加工过程中的核心部件,随着数控技术水平的提高,加工精度的不断提高,对加工道具的要求也越来越高,刀具的智能化则是需要急需解决的问题。刀具的智能化分析如下：磨损检测智能化：通过对刀具的震动,切削力的大小,切削热的程度等对道具进行实时的判断是否磨损,以及磨损的程度如何,并且通过传感器对刀具的信息进行实时的采集和分析,判断是否换刀。以保证加工的准确性,提高成品率。刀具调度智能化：自主检测刀具的使用次数、时长、切削里程、切削能耗、主轴转速、切屑等进行判断刀具寿命,并进行实时调度更换刀具,保证刀具寿命以及加工的顺利进行。补偿智能化：在生产加工的过程中肯定会有热量的产生,机床能够实时的追踪检测,及时的检测出热误差偏离量,进行刀具补偿,以保证生产的高效性和准确性。

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,并且可以进行大数据分析刀具的功耗,里程数,刀具转数,加工过程中的速度,电流,位置等切削参数。为后续开发更多的实用性功能提供依据,提高加工工艺水平和智能化程度。

2 总结

在工业4.0和信息化时代的大背景下,数控机床的智能化将会得到更进一步的改善和发展。未来对于提高加工工艺的质量,增大加工生产的效率,降低生产加工的成本,具有非常大的融合发展空间。