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我国数控机床智能化阶段需解决的三大问题

时间:2016-12-29 08:39来源:未知 作者:admin 点击:
                                                                            我国数控铣床智能化阶段需解决的三大问题
在数控系统这个领域,国内企业不单纯是起步阶段,已经步入了发展阶段,但是数控系统受国外企业的冲击非常严重。北京机床研究所副总工艺师金福吉先生在谈到我国数控系统的发展情况时对此表示担忧。 
 
作为数控铣床的大脑,数控系统可谓是决定机床性能的关键因素。而随着十二五规划对以数字化、柔性化以及系统集成技术为核心的智能装备的倡导,数控铣床也越来越受到金属加工行业的关注。数控铣床深度融合了信息技术、机械技术与自动化技术,不但满足了行业的发展需求,更顺应了国际两化融合的趋势。 http://pcdd678.com/hydt/2016/1215/513.html
 
众所周知,金属加工制造离不开各类机床的应用。作为数控机床大国,产量大是我国数控铣床行业的突出特点。据了解,目前国家已将金属切削机床行业提高到了战略性的位置。根据预计,2015年我国金属切削机床工业总产值将超过2000亿元,将成为全球第一大金属切削机床的生产基地。相比国外一个机床企业只有几百名员工与几千台机床的年产量,我国数控铣床产量惊人。经过迅速扩张,我国数控铣床年产量曾达到22万台的水平。金福吉介绍说,但是盲目的扩张带来的是我国数控机床尤其是高端数控机床发展不足的现状。 http://pcdd678.com/hydt/2016/1215/513.html
 
相比国内产品,国外数控铣床在高速、高效、高精方面特征明显。同时在多轴技术、复合加工技术等数控前沿技术更加成熟。金福吉解释说。但是中国在这些方面的发展起步并不算低,只是后期阶段的发展受到了一定的制约,并且与国外相比,我国对加工技术完整性重视程度不足。除此之外,数控机床在中国的应用还存在人才缺乏等问题。由于行业扩张速度较快,数控机床技术人员培训不足,这也导致了数控机床目前在中国的应用现状不佳的现状。 http://pcdd678.com/hydt/2016/1215/513.html
 
相比国外,国内数控铣床更多地偏向于中低端。而在高端产品中,真正取得良好市场应用效果的也不多,甚至还有相当部分的技术创新成果长期停留在样品、展品和试验品的阶段,没有得到充分的市场验证。造成这一现象的主要原因与在高档机床我国国产数控产品所占比例较低不无关系。 http://pcdd678.com/hydt/2016/1215/513.html
 
 1.自适应控制技术
  机床自适应控制总的来讲可以分为工艺自适应和几何自适应,其中工艺自适应研究得比较多。工艺自适应又可分为最佳自适应控制系统(ACO)和约束式自适应控制系统(ACC)。ACO系统追求一种最优的加工过程指标,可能是加工时间、加工成本或工件质量。严格的ACO系统要求有辨识、决策和调整模型,辨识模型将系统实际性能指标与最优指标相比较;比较的结果要用决策模型来进行评价并决策应采取的措施;调整模块对需修正的过程参量进行必要的调整。ACC系统则是要保持约束的恒定。加工状况,如切削速度、进给量,在约束范围内实现最大值,约束包括最大的扭矩、最大的切削力或切削功率。
  自适应控制虽然自20世纪60年代即已开始研究,但在生产上应用尚不普遍。目前在生产应用面相对较广的还只是结构简单的ACC系统,已用于铣、车、钻、磨、电加工和加工中心等机床上,而ACO还多限于加工因素相对单纯的磨削和电火花加工(EDM)上,加工环境中影响加工的因素很多,建模需全面考虑诸多因素。不仅建立数学模型困难,而且要实时采集和实时调整参数也有更大的难度。
  2.信息智能判断
  信息技术的发展及其与传统机床的相融合,使机床朝着数字化、集成化和智能化的方向发展。数字化制造装备、数字化生产线、数字化工厂的应用空间将越来越大;而采用智能技术来实现多信息融合下的重构优化的智能决策、过程适应控制、误差补偿智能控制、复杂曲面加工运动轨迹优化控制、故障自诊断和智能维护以及信息集成等功能,将大大提升成形和加工精度、提高制造效率。数控机床需要加强信息方面的智能判断。
 当前,国内外一些机床和数控系统制造企业在从分布式网络化联盟制造的角度出发研究相适应的制造单元,强化其自治管理能力,能与企业ERP、PDM和CAD/CAPP/CAM的信息集成,进而通过与客户关系管理(CRM)和供应链管理(SCM)的联系作出智能决策,实施并行工程、视觉化监控等以提高机床利用率,实现高效的柔性生产。http://pcdd678.com/hydt/2016/1215/513.html
  3.约束控制
  数控铣床加工的过程中遇到的约束条件很多,诸如振动、温度以及加工过程中出现的种种干扰因素,这些都需要在监测的过程中限制约束控制条件,才可以做到精确和安全加工。
  智能化发展是对于约束控制较有利的发展,可以利用智能技术来实时监测加工的状态和反应,德国以前成为约束控制,后来到了日本,便成为智能控制了,这其实是一个概念。
  机床的智能控制对数控系统提出了更高的要求,这需要数控系统不仅具有开放性、包容性和一定的二次开发特性,还要根据用户对其功能个性化的需求,对数控系统接口的普适性和前瞻性也提出了较高的期望。
  国外已开始这方面的尝试,如发那科推出的主轴HRV控制,通过共振追随型HRV滤波器,可以避免因频率变动而造成的机床共振。通过融合旋转极其平顺的伺服电动机、高精度的电流检测、高响应和高分辨率的脉冲编码器、高速和高精度的伺服控制,实现极其平顺的进刀。http://pcdd678.com/hydt/2016/1215/513.html
  盛伯浩表示,随着控制技术、驱动技术和自适应技术的不断发展,数控系统的智能化和集成化已成为数控机床研究的重要领域。