智能化控制系统赋予数控机床“智慧大脑”

《汽车工艺师》记者 于永初

制造业正面临着越来越多的挑战，深受产品多样化、产品寿命周期短、人口老龄化、劳动力短缺等问题的困扰。智能制造成为迎接这些挑战的一个必然选择，智能机床则是实现智能制造的基础。

智能机床能够将环境、加工对象、机床设备的温度、负载及位置变化，通过传感器和计算机技术进行识别、分析和判断，并做出相适应的调整、优化、补偿、预测、提示、建议及报警，提高加工精度、产品质量、生产效率、效能和安全性。

当前，世界领先的机床制造厂商都在大力研发智能机床产品。如通过监测速度、加速度、负载、功率及振动等信息的变化，优化切削参数，抑制振动，提高加工效率；通过热变形补偿和控制、机床空间精度测量和补偿等，提高加工精度；通过虚拟仿真，防止刀具、工件和部件相互间的碰撞和干涉，保障机床运行安全；改善人机界面，扩大数控系统的功能，提高宜人性，实现辅助加工和管理功能。

北京FANUC（发那科）

北京发那科的0i-F Plus数控系统，搭载了新的数字控制和智能伺服技术，根据温度和负载的变化，智能优化控制；高效加工技术，缩短循环时间；表面精细处理技术，实现高品质加工；通过预防维护，防止机床突然停机（见图1）。

图1 北京发那科的0i-F Plus数控系统

另外，31i-MODEL B Plus搭载了发那科最新的数字控制技术和智能伺服技术，具有智能重叠、智能自适应控制、智能主轴加减速和智能热控制等功能，并具有机器人快速连接（CNC-QSSR）功能（见图2）。全新设计的iHMI界面，宜人易用，加工现场的计划、加工及完善等各个阶段所需的功能集中到“Home”页面上，如刀具信息管理、加工时间预测等，还支持丰富的现场网络，方便实现设备联网。

图2 北京发那科最新智能控制系统

SIEMENS（西门子）

西门子公司的Sinumerick 808D、Sinumerick 828D及Sinumerick ONE数控系统，其Top Speed功能能够显著提升机床的加工速度；Top Surface臻优曲面功能可提升表面加工质量；DYNPREC动态精度功能提高加工精度；智能负荷控制（ILC）和智能动态控制（IDC）功能用于改善机床的动态性能。

Sinumerick ONE是西门子新一代数字化原生数控系统。NC性能和PLC性能表现更为强劲，结合创新的功能将进一步提高机床的加工速度、加工精度和表面质量。Sinumerick ONE提供的数字化双胞胎，可帮助机床制造厂商和机床用户改变工作流程，降低新产品开发的费用和风险，缩短上市时间，助力机床的数字化转型。

华中数控

华中数控智能系统iNC，搭载了AI芯片，通过采集数控系统内部电控数据、插补数据，以及温度、振动和视觉传感器的数据，应用大数据智能技术，获得智能化控制知识，并根据实时工况和状态信息，优化加工参数，提高加工效率和加工质量。

MAZAK（马扎克）

马扎克公司的Variaxis i-800 NEO高速、高精度立式五轴加工中心，一次装夹，可实现多面铣削加工，应用先进的刀具和高速加工技术，可大幅减少加工时间。配置Mazatrol Smooth Ai（见图3），具有多项增强智能功能。如Solid Mazatrol 利用3D CAD数据和增强人工智能加工工艺选择来优化加工程序，提高加工效率；Smooth Ai Spindle主动检测主轴的振动型号，应用人工智能技术优化切削参数，提高表面质量；Ai Thermal Shield检测温度变化，应用人工智能学习算法，对热位移进行补偿，保证稳定的加工精度。另外，Mazatrol Smooth Ai还具有数字双胞胎虚拟仿真、生产项目管理等功能。

图3 马扎克Mazatrol Smooth Ai

OKUMA（大偎）

OKUMA公司的智能化技术，包含规则热变形控制技术（Thermo-Friendly）、几何误差测量补偿技术（5-Axis Auto Tuning System）、伺服导航技术（Servonavi）、防碰撞技术（Collision Avoidance System）以及加工参数优化技术（Machining Navi）等功能。其中规则热变形控制技术、几何误差测量补偿技术及伺服导航技术三项功能主要用来提高和保持机床的精度；防碰撞技术用以保障机床设备的安全；加工参数优化技术用以优化切削参数，提高机床的加工效率。

雄克

雄克公司的EGI智能机械手，行程可自由编程，适用于抓取多种工件，抓取力可调，可精密抓取对力敏感的工件。控制和电子元件全部集成在机械手内部，无需外部控制器，具有智能、可靠、高灵活性的特点。

雄克iTENDO2智能刀柄，配有传感器、蓄电池和传输单元，能够监测刀具的振动，实时将数据发送给监控系统，在切削刃或刀具状态发生变化时，借助闭环反馈控制实时做出反应，从而避免工件或刀具受损。iTENDO2智能刀柄规格为HSK-A 63，可与雄克标准刀柄互换，操作便捷，无需花费时间重新进行系统编程。iTENDO2最高转速可达30 000r/min。