CIMT2021看點四：智能技術，高檔數控機床的標志和發展方向
2021-3-22 來源：中國機床工具工業協會 作者：符祚鋼
四、智能技術，高檔數控機床的標志和發展方向
今天的制造業正面臨著許多挑戰，深受產品多樣化、產品壽命周期短、人口老齡化、勞動力短缺等問題的困擾。智能制造成為了制造業轉型升級的一個必然選擇。智能機床則是實現智能制造的基礎。
當前，世界領先的機床工具制造商、控制系統提供商都在大力研發智能機床產品。智能化已經成為高檔數控機床的標志和發展方向。機床智能化技術主要解決的問題有：提高加工效率、提高加工精度、保證機床的運行安全、改善人機界面、實現輔助加工和管理功能。
海德漢（Heidenhain）的TNC 640數控系統的動態碰撞監測（DCM）功能，能在碰撞即將發生之前，停止機床運動，并發出警報信息，從而提高操作人員和加工設備的安全性。該數控系統的動態高效（Dynamic Efficiency）功能，將主動振顫控制（ACC）、自適應進給控制（AFC）、擺線銑、優化輪廓銑（OCM）四個功能集成在一起，能最大限度地發揮機床和刀具潛能，同時減輕機械負載，提高加工效率。實際應用中，材料切除速度可提高20-25 %。
發那科（FANUC）數控系統的主軸負載、進給軸加減速、主軸加減速、溫度控制、反向間隙補償等智能功能，能自動調整切削參數，實現高質量、高效率的加工。
華中數控的iNC人工智能數控系統，采用AI智能芯片，運用AI智能算法，具有工藝參數優化、智能熱誤差補償、空間誤差補償、主軸自動避振、智能斷刀檢測及壽命管理、加工過程視覺監控、機床健康保障、二維碼診斷、iNC-Cloud數控云管家等功能，可實現自主感知、自主學習、自主決策、自主執行，提高加工效率和加工質量。
馬扎克（MAZAK）公司的Intergrex i-350H S搭載了其新一代數控系統 MAZATROL Smooth Ai，能夠幫助機床實現一系列智能化操作。例如，在機床加工工件過程中，Smooth Ai系統可以通過Ai確定優化加工工藝（Solid Mazatrol）；應用傳感器采集的數據，基于機床自學習算法自動調整主軸轉速（Smooth Ai Spindle），提高生產效率以及表面加工質量；還可以根據檢測到的溫度變化，根據人工智能學習算法，自動確定補償值（Ai Thermal Shield），從而確保穩定的加工精度。
OKUMA的車銑復合機床MULTUS U3000具有熱誤差補償、幾何誤差補償、防碰撞等智能功能，搭載的OSP P300A數控系統，不僅集成了車削功能導航、主軸功率檢測、卡盤壓力計算等應用，還引入了AI診斷功能，能夠分析并靈活應用OSP了解的全部傳感器信息，自我診斷進給軸的狀態，提高生產安全性、加工穩定性，減少停機時間，提高生產效率。
濟南二機床的TH6513A精密臥式銑鏜加工中心，集成了其自主研發的機床PHM健康管理系統。在機床主軸、各傳動軸、液壓、潤滑等系統關鍵部位安裝有溫度、振動、壓力、流量等傳感器。PHM系統通過實時分析傳感器采集的數據，對機床進行健康診斷，根據系統設定的級別進行預警和機床保養提示。
秦川機床集團寶雞機床BL5i智能臥式車床、BM5i智能立式加工中心等多款展品，融合了新一代人工智能技術、先進制造技術和傳感器技術，具有裝配質量一致性檢測、機床健康狀態評估、智優曲面加工、動態輪廓誤差補償、熱誤差補償、斷刀檢測、刀具壽命管理、遠程運維與監控等一系列智能化功能，實現機床的加工質量提升、工藝參數優化、設備健康保障、數字生產管理。
武重的HBA6916/60X30數控落地銑鏜床，立柱、主軸箱采用熱對稱結構，具有良好的剛性和熱穩定性，配備溫度傳感器檢測主軸軸承的溫度，具有高溫報警保護功能。可選配主軸刀具內冷功能。
北一集團將展出的北二B2-K1026隨動式數控磨床，具有磨削過程中程序變換編輯、機床狀態監控、故障自診斷及異常報警等控制功能。
格力智能的五軸立加GF-FA500，具有五軸聯動加工防碰撞功能，運動軸全閉環控制，全直驅傳動，適用于葉輪、葉片、精密模具等復雜曲面的精密加工。立加GA-CV960，傳動系統配置冷卻溫控系統，具有主軸熱補償控制功能、智能自適應控制的高效加工技術，以及表面加工精細處理技術，適合模具、精密零件的加工。
日本YASDA的立式鏜銑加工中心YBM640V，在通過采用高剛性結構、預載荷自動調整高速主軸、機體溫控系統、高精度補償功能HAS4等措施，展現其高精度優勢的同時，在數字化技術領域也不甘人后，搭載其獨創的控制系統YASDA MiPS，具有維護演示、自診斷、刀具管理、主軸功率監視等數字化管理功能。
日本Makino的五軸臥加A500Z，采用冷卻裝置主動控制運動軸的溫升，保證機床的精度穩定，具有語音人機交互、防碰撞等智能功能。
德國哈默公司的五軸立式加工中心C 650 U，具有切削振顫抑制、機床振動抑制、自適應進給、負載自適應控制、診斷維護系統以及遠程維護等智能功能，提高加工質量和加工精度，保障機床設備的安全運行。其信息監控以及刀具管理系統能提高機床設備的利用效率。
WFL公司的M50銑車復合加工中心，具有實時防碰撞功能，隨時檢測各軸的位置和速度，只允許已經通過碰撞檢測的運動，無需考慮“反應時間”這種不確定因素。用戶可以自行確定各種碰撞的最小安全距離。這個防碰撞功能也可離線使用，在外部計算機工作站進行模擬仿真，對整個工藝過程以及加工程序進行優化。其自適應控制功能可自動調節主軸轉速和扭矩、進給速度、冷卻液壓力和流量。
薩瓦尼尼將展出的PX精華型折彎中心，集成了其專利的智能化板材特性自動補償技術MAC 2.0，通過智能傳感器和獨特的算法，能夠在折彎時檢測板材的材料特性（回彈系數、拉伸強度），以及環境的變化（如環境溫度），并自動補正折彎力度。在大幅提升首件產品合格率的同時也保證了批量產品質量的一致性，保證每個工件的折彎效果一致，大大降低了測試時間和廢品率。
湖北三環PPEB-EFL160/40智能折彎單元的機器視覺系統，能根據工件的展開形狀，自動調用數控折彎機加工程序、機器人軌跡控制程序以及自動更換相應手爪。其激光在線角度測量系統，可保證每件折彎工件精度合格。其智能互聯功能，可與用戶MES系統進行通訊。
濟南邦德S4020激光切割機的智能激光切割系統，具有切割圖形智能排版、智能尋邊、自動定位、加工參數工藝庫、激光頭自動調焦、自動交換切割頭等智能功能，能實現不同厚度板材的高效、高品質切割加工。
南通麥斯鐵的MBW系列電液伺服數控液壓折彎機，配激光角度測量儀，具有動態撓度補償功能，能夠自動修正實現智能折彎，獲得15'的高精準折彎成型結果，確保可重復折彎精度。
深圳吉蘭丁公司的智能加工軟件，具有刀具斷裂、刀具磨損防碰撞、熱誤差補償等功能，能夠提高數控機床加工精度，保障機床設備安全，提高加工效率。
森拉天時的ToolScope加工過程監控系統，具有多個功能模塊：過程監控（TS-PM）、刀具磨損監控（TS-WEAR）、自適應進給控制（TS-AFC）、碰撞監測（CD）、機床狀態監控（TS-CM）、換刀日志記錄（TS-TCLog）、機床數據分析（TS-MDA）、過程質量文檔記錄（TS-ORep）、網絡功能（TS-Connect）。這些功能模塊通過數控系統內部數據或加裝的傳感器，獲知設備的運行情況。將這些數據進行存儲及可視化處理，并借助于專有的算法技術，實現加工過程監控，提高加工質量和加工效率，保障設備安全。
從已知展品看，智能技術不僅體現在主機和軟件上，一些功能部件也開始注入各種智能技術。
舍弗勒的主軸軸承監測系統SpindleSense，可以對主軸進行長時間的監控，以防止主軸發生撞刀；自動再潤滑系統DuraSense，可以通過振動信號檢測直線導軌系統或滾動軸承的摩擦學狀態，自動控制潤滑系統，確保直線循環滾珠或滾子軸承和導軌組件安全可靠地運行。
THK在其直線滾動導軌上安裝一個專門的傳感器，用來收集導軌的運動數據。這些數據通過特定的算法來識別直線滾動導軌的潤滑和損壞情況，實現自動潤滑和預防性維護。
上海瑞曼將展出的瑞士Lehmann四軸和五軸轉臺分度頭，能夠監控和測量轉速、電機外殼內壓、溫度、濕度和震動。
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