数控机床技术进展及智能化发展探讨

数控机床技术进展及智能化发展探讨,班级：机制1102班学号：111101100姓名：王旭初序号：17,主要内容,国内外数控系统发展概况数控技术发展趋势数控机床智能化简介数控机床智能化技术研究方向总结,国内外数控系统发展概况,随着计算机技术的高速发展，传统的制造业开始了根本性变革，各工业发达国家投入巨资，对现代制造技术进行研究开发，提出了全新的制造模式。在现代制造系统中，数控技术是关键技术，它集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。目前，数控技术正在发生根本性变革，由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在集成化基础上，数控系统实现了超薄型、超小型化；在智能化基础上，综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术，数控系统实现了高速、高精、高效控制，加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数，实现了在线诊断和智能化故障处理；在网络化基础上，CAD/CAM与数控系统集成为一体，机床联网，实现了中央集中控制的群控加工。,国内外数控系统发展概况,长期以来，我国的数控系统为传统的封闭式体系结构，CNC只能作为非智能的机床运动控制器。加工过程变量根据经验以固定参数形式事先设定，加工程序在实际加工前用手工方式或通过CAD/CAM及自动编程系统进行编制。CAD/CAM和CNC之间没有反馈控制环节，整个制造过程中CNC只是一个封闭式的开环执行机构。在复杂环境以及多变条件下，加工过程中的刀具组合、工件材料、主轴转速、进给速率、刀具轨迹、切削深度、步长、加工余量等加工参数，无法在现场环境下根据外部干扰和随机因素实时动态调整，更无法通过反馈控制环节随机修正CAD/CAM中的设定量，因而影响CNC的工作效率和产品加工质量。由此可见，传统CNC系统的这种固定程序控制模式和封闭式体系结构，限制了CNC向多变量智能化控制发展，已不适应日益复杂的制造过程，因此，对数控技术实行变革势在必行。,数控技术发展趋势,21世纪普通机床的数控装备将是具有一定智能化的系统，智能化的内容包括在数控系统小的各个方面：,1.为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如加工过程的自适应控制、工艺参数自动生成；2.为提高驱动性能及使用连接方面的智能化，如前馈控制、电动机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型，自整定等；3.简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等：还有智能诊断、智能监控方面的功能和便于系统的诊断及维修等功能。,数控技术发展趋势,普通机床数控系统在控制性能方面向智能化发展。随着人工智能在计算机领域的渗透和发展，普通机床数控系统引入了自适应控制、模糊系统和神经网络的控制机理，不但具有自动编程、前馈控制、模糊控制、学习控制、自适应控制、工艺多数自动生成、三维刀具补偿、运动参数动态补偿等功能，而且人机界面极为友好，并具有故障诊断专家系统使自诊断和故障监控功能更趋完善。伺服系统智能化的主轴交流驱动和智能化进给伺服装置，能自动识别负载井自动优化和调整参数。直线电动机驱动系统已实用化。,数控机床智能化简介,智能数控机床定义,从1952年首台数控机床问世以来，数控机床先后经历了高速化、复合化和五轴联动化的发展。2006年首次出现以“智能机床”命名的机床产品，标志着数控机床的发展进入到了智能化时代。目前智能数控机床尚无全面明确的定义，在这里首先引用日本马扎克公司对智能数控机床的定义做一下介绍。该定义是：机床能对自己进行监控，可自行分析众多与机床、加工状态、环境有关的信息及其他因素。然后自行采取应对措施来保证最优化的加工。,数控机床智能化简介,智能机床具有的六大特色,(1)数控系统具有特殊的人机对话功能，在编程时能在监测画面上显示出刀具轨迹等，进一步提高切削效率。(2)有自动防止刀具和工件碰撞的功能，能大大减少突发事故，提高机床工作的可靠性。(3)机床故障能进行远距离诊断。(4)有自动抑制振动的功能，在高速加工过程中，该机能自动抑制振动，大大提高了加工精度。(5)有自动补充润滑油和抑制噪音的功能，能大大改善工作条件。(6)能自动测量和自动补偿，减少高速主轴、立柱、床身热变形对机床的影响，使机床加工精度大大提高。,数控机床智能化简介,数控机床智能化技术发展,虽然直到2005年才出现了“智能机床”产品，然而数控机床智能化技术的研究却由来已久。早在20世纪80年代美国就曾提出研究发展“自适应控制”机床，但由于许多自动化环节没有解决，虽有各种试验，但进展较慢。之后美国国家标准技术研究所制造工程实验室开展了智能机床、加工过程预测和智能化开放结构控制3项计划的研究。并与项目参与者共同推出了智能加工平台计划(SMPI)的技术路线图。2006年的美国芝加哥国际机床展上，日本的马扎克公司首次推出了以“智能机床”命名的数控机床产品。日本的大隈公司推出了“thine”智能数控系统。这些产品的出现，标志着数控机床智能化时代的到来。,数控机床智能化简介,数控机床智能化技术研究意义,数控机床智能化技术研究和发展最主要的目的和前景之一就是代替人的劳动实现装备制造业的全盘自动化。要实现这一目的不仅要解决代替人体力劳动的问题，更要解决代替人脑力劳动的问题。智能机床的出现，为未来装备制造业实现全盘生产自动化创造了条件。具体体现在以下几点：(1)智能数控机床通过自动抑制振动、减少热变形、防止干涉、自动调节润滑油量、减少噪声等智能化功能，可自动提高机床的加工精度、效率。(2)对于进一步发展集成制造系统来说，单个机床自动化水平提高后，可以大大减少人在管理机床方面的工作量，人能有更多的精力和时间来解决机床以外的复杂问题，更能进一步发展智能机床和智能系统。(3)数控系统的开发创新，对于机床智能化起到了极其重大的作用。它能够收容大量信息，对各种信息进行储存、分析、处理、判断、优化和控制。,数控机床智能化简介,中国数控机床展览会：中国数控机床展览会(CCMT)是中国机床工具工业协会于2000年创办的、以展示中国数控机床为主的高品位展会，已成功举办八届，第七届展会已于江苏南京国际博览中心拉开帷幕，第七届将是目前规模最大的一届。这项展会已成为中国数控机床产业发展的风向标和晴雨表，被海内外视为两年一次的中国机床工具行业名家名品大检阅。展品范围：数控金属切削机床、电加工及激光加工等数控特种加工机床、数控锻压机械、数控金属切割及焊接设备、数控模具及板材加工设备、工业机器人、柔性制造单元及制造系统、数控系统、伺服驱动装置、计算机应用技术、网络技术、自动化技术及成套装备和各类软件制造技术、检测仪器、量仪、工量具、磨料磨具、超硬材料、涂附磨具、机床附件、功能部件、机床电器、气动液压元件及装置、数显装置等。,数控机床智能化技术研究方向,目前世界各大机床制造商均非常重视机床智能技术的研究和应用，也推出了许多智能化功能。这些技术和功能可以大致分为以下五个方向：,(1)智能化加工技术(2)智能化状态监控与维护技术(3)智能化驱动技术(4)智能化误差补偿技术(5)智能化操作界面与网络技术,数控机床智能化技术研究方向,智能化加工技术,该研究方向主要是指在整个加工过程中数控机床可以自动完成某些步骤，代替人的操作。或者自动地保证加工过程的顺利进行和最优化。典型的技术和功能有：虚拟机床技术。自动上下料机构。3D防碰撞技术。工艺参数智能化修改与选择。自动加工生产线技术。,数控机床智能化技术研究方向,智能化状态监控与维护技术,智能化状态监控与维护技术是指机床在生产过程中不仅可以了解自身的状态，还可以根据这些状态进行自我控制，以保证机床正常工作。典型的技术和功能有：振动检测及抑制。刀具监测。故障自诊断，自修复和故障回放。智能化维护系统。,数控机床智能化技术研究方向,智能化驱动技术,智能驱动技术是指驱动器可以根据负载和加工情况的不同自动调节伺服参数，以保证机床良好的动态性能。例如自动优化功能和A适应控制功能。典型的技术和功能有：自动识别负载，并自动调整参数，自动优化。自适应控制。,数控机床智能化技术研究方向,智能化误差补偿技术,智能误差补偿技术是指机床可以根据误差测试数据，自动进行补偿操作。例如自动建模和分析模型自动下载等功能。典型的技术和功能有：智能化热误差补偿系统。智能化几何误差补偿系统。,数控机床智能化技术研究方向,智能化操作界面与网络技术,智能操作界面和网络技术是指机床具有更方便的操作系统，可以根据操作者的操作给予提示和建议，并且具备联网和远程监控等功能。典型的技术和功能有：具有语音提示功能的操作辅助系统。远程访问与监控。,总结,智能机床的出现，为未来装备制造业实现全盘生产自动化创造了条件。智能机床的开发，是在纳米化、高速化、复合化、五轴联动化等浪潮之后的一个新的发展，对将来发展工厂自动化具有很大的影响和促进作用。数控机床智能化的发展前景，非常广阔。目前，数控技术正在发生根本性变革，由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在集成化基础上，数控系统实现了超薄型、超小型化；在智能化基础上，综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术，数控系统实现了高速、高精、高效控制，加