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智能数控技术优化方案

【摘要】:智能数控机床技术包括智能主轴单元技术、智能进给驱动单元技术及智能机床结构设计技术。智能数控系统包括硬件平台、软件技术和伺服协议等。图3-9智能数控技术特点图3-9智能数控技术特点

数控技术即数字化控制技术,是一种采用计算机对机械加工过程中的各种控制信息进行数字化运算和处理,并通过高性能的驱动单元,实现机械执行构件自动化控制的技术。而智能数控技术,是指数控系统或部件能够通过对自身功能结构的自整定(设备不断修正某些预先设定的值,以在短时间内达到最佳工作状态的功能)改变运行状态,从而自主适应外界环境参数变化的技术。

1.智能数控技术的发展

数控技术和装备是制造业信息化的重要组成部分。自20世纪50年代诞生以来,数控技术经历了电子管元器件数控、晶体管数控、集成电路数控、计算机数控、微型计算机数控、基于PLC的开放式数控等多个发展阶段,并将继续朝着智能数控的方向发展,如图3-6所示。

图3-6 数控技术发展历程

由图3-6中可以看出,20世纪90年代以后,数控技术越来越趋于集成化和网络化,逐渐发展为智能数控技术。举例来说,随着电子信息技术的发展,CPU(中央处理器)的控制与处理能力得到大幅提升,因此,数控装备如数控机床动态与静态特性得到显著的提升,而智能数控加工技术也向高性能、柔性化和实时性方向发展。

智能制造时代层出不穷的新情况,诸如加工困难的新型材料、越来越复杂的机器零部件结构、越来越高的工艺质量标准及绿色制造的要求等,都使智能数控技术面临着全新的挑战。

2.智能数控技术的组成

智能数控技术是智能数控装备、智能数控加工技术及智能数控系统的统称。

(1)智能数控机床。

智能数控机床是最具代表性的智能数控装备。智能数控机床技术包括智能主轴单元技术、智能进给驱动单元技术及智能机床结构设计技术。

智能主轴单元包含多种传感器,如温度传感器、振动传感器、加速度传感器、非接触式电涡流传感器、测力传感器、轴向位移测量传感器、径向力测量应变计、对内外全温度测量仪等,使得加工主轴具有精准的应力、应变数据。如图3-7所示的智能主轴单元,包含了比较常见的几种传感器。

图3-7 智能主轴单元

智能进给驱动单元确定了直线电机和旋转丝杠驱动的合适范围及主轴的运动轨迹,可以通过机械谐振来主动控制进给单元,如图3-8所示。

智能数控机床了解制造的整个过程,能够监控、诊断和修正生产过程中出现的各类偏差并提供最优生产方案。换句话说,智能机床能够收集、发出信息并进行自主思考和决策,因而能够自动适应柔性和高效生产系统的要求,是重要的智能制造装备之一。

图3-8 进给驱动单元技术

(2)智能数控加工技术。

智能数控加工技术包括自动化编程软件与技术、数控加工工艺分析技术和加工过程及参数化优化技术。

(3)智能数控系统。

智能数控系统是实现智能制造系统的重要基础单元,由各种功能模块构成。智能数控系统包括硬件平台、软件技术和伺服协议等。智能数控系统具有多功能化、集成化、智能化和绿色化等特征。

3.智能数控技术的特点

智能数控技术集合了智能化加工技术、智能化状态监控与维护技术、智能化驱动技术、智能化误差补偿技术、智能化操作界面与网络技术等若干关键技术,具备多功能化、集成化、智能化、环保化的优势特征,必将成为智能制造不可或缺的“左膀右臂”。以智能数控机床为例,智能数控技术的特点如图3-9所示。

图3-9 智能数控技术特点