高速车削中心单元组件的智能化升级
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇高速车削中心单元组件的智能化升级范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
摘 要：本文主要介绍自动编程，实时防碰撞，故障预警与诊断几项智能机床的关键技术数控系统上的实现方法及原理。
关键词：自动编程；实时防碰撞；故障预警与诊断；智能机床。
1 引言
数控机床是数字化控制技术与精密制造技术有机结合的机电一体化产品，是关系到国家战略地位和体现综合国力水平的战略性物资，其水平高低和拥有量是衡量一个国家工业现代化的重要标志。数控机床产业是国民经济发展的基础装备产业，是装备制造业中的重中之重。数控系统就是数控机床的“大脑”，随着装备制造业的飞速发展，对数控系统的要求将会越来越多，包括数控系统的信息化处理，智能化、网络化应用等。将自动编程技术，防碰撞技术以及一些特殊算法及特殊工艺集成到数控系统中进行可行性研究，以实现数控系统的智能化升级，从而提高产品自身的性价比、 满足国民经济增长对数控机床发展的需要。
2 智能化数控系统的功能
（1）能够精确地显示刀具运动，直观显示铣削，以及深孔钻削等工序时的排屑和断屑机理等动态过程。
（2）知晓自身的加工能力/条件，并且能与操作人员交流，共享这些信息；
（3）可以通过短信的形式将报警信息、机床维护信息通知服务人员，从而大大缩短了客户等待服务的时间。
（4）能够自动监测和优化自身的运行状况；
（5）具备自学习与提高的能力；
（6）符合通用的标准，机器之间能够无障碍的进行交流。
与普通数控系统的主要区别在于，智能化数控系统除了具有数控加工功能外，还具有感知，推理，决策，学习等智能化功能。
3数控系统的智能化升级
智能化数控系统主要通过、实时防碰撞、自动编程、故障预警与诊断等功能来提高机床的加工精度、效率，同时降低人工成本、制造成本。
3.1自动编程
智能化数控系统的工艺规划与编程应综合考虑数控机床结构、加工工件形状、工艺系统的物理特性和加工环境，优化加工参数和运动轨迹，从而保证加工质量和提高加工效率，智能编程需要逐步积累经验与知识，建立相应的数据库和知识库。在数控系统上实现基于特征的自动编程功能，是数控系统领域的技术突破，代表了数控编程技术的发展方向。开发基于特征识别的自动编程系统，其主要包括以下几个方面：
①. 研究智能特征识别技术，实现能够从零件3D模型中自动识别出车削回转体零件的典型加工特征
②. 建立工步排序经验知识库，实现智能工艺路线规划模块。
③. 集成刀具管理模块和工艺参数支持模块。
④. 实现工步排序经验知识库的自学习。
⑤. 实现经验库的提取和合并功能，并开发一套基于网络的智能接口，实现机床与机床、机床与网络服务器之间的经验分享。
3.2 实时防碰撞
在数控系统上实现实时防碰撞技术是保障加工安全的重要方法。加工过程中一旦发生碰撞，轻则损坏刀具和工件，重则损坏工作台面甚至主轴，造成机床的损伤。
要实现实时防碰撞功能，不但要知道刀具当前的位置，还要知道刀具的运动趋势，及刀具在下一段的运动轨迹，对下一段刀具轨迹扫掠面形成的实体与工件及夹具等做碰撞干涉检测，快速判断是否发生碰撞，如果发生碰撞，通知系统做相应处理。
①. 开发机床、工件及工夹具的三维模型导入功能，确定机床的碰撞风险区域，以此为基础实现系统对加工过程中可能发生碰撞的提前预测，并通过报警提示用户或者停止加工。
②. 实现在手动操作机床时对可能发生的碰撞进行保护，当刀具进入碰撞风险区域时，系统将禁止其进入，并报警提示。
3.3 故障预警与诊断
数控系统上通过图形化的智能预警和诊断功能，应用通过对机床设备状态的实时监测，对机床的故障隐患和精度损失进行分析预测，并以图形化的方式对用户进行提示和诊断引导。该功能将每一部件的I/O点状态、电气或机械原理通过图形方式展现出来，便于用户直观地监控其工作状态，诊断相应的电气故障，如图1所示对数控车床顶尖的诊断图形化界面。系统将基于系统底层信息实现网络化的智能接口，支持远程的诊断应用。这一系列的手段可以保证用户尽可能地减少停机时间，降低维护成本，保证系统的精度、动态性能的持续维护，让机床维持良好的工作状态。主要包括以下研究内容：
①. 系统可基于一系列系统数据和设备信号的采集，系统内置的数据分析和预测技术可以对主轴及进给系统过载等异常情况进行预警，并通过图形化的方式提示用户进行相应的维护和修正，可以大大降低故障和报警实际发生的概率。
②. 在发生故障时，系统将弹出相应故障的警示图标，用户可以通过图形化的智能诊断功能，根据故障诊断经验知识库，按照系统提示一步一步进行故障排除。
③. 实现远程诊断接口支持，如果用户无法排除，还可以通过可扩展的智能接口向机床售后部门发出远程协助请求，机床制造商的专家可以通过远程诊断软件帮助用户定位故障，并向用户给出故障排除方案甚至直接远程修复。
④. 实现针对精度校准、性能修复、耗材补充等维护工作的预警提示。
参考文献
[1] 张兴旺.数控化发展趋势-智能化数控系统[M].科海故事博览.科教创新，2009（4）.
[2] 吴宝海，张莹，罗明，李山.现代数控机床的智能化发展及应用[M].航空制造技术，2008（17）.
[3] 领木正人，宫田昌典，徐旭初.数控机床的防碰撞系统[M].制造技术与机床2007（11）.
作者简介：李南（1981-）女，汉，辽宁沈阳人，沈阳机床（集团）有限责任公司，技术管理，本科学历。
陈经伟（1986-）男，汉，辽宁沈阳人，沈阳机床（集团）设计研究院有限公司，项目管理，本科学历。