高端数控机床控制与诊断技术研究进展

宫克

摘要：數控机床运行问题的源头数量庞大，在问题诊断排查期间经常会消耗大量物质和人力资源，因此数控机床问题诊断方法始终是科研工作者的研究核心。智能数控机床的设计稳定性、问题诊断的精确性和故障排除的高效性始终为人们所强调。本文论述了高端数控机床控制的现状和未来趋势，分析了高端数控机床问题诊断方案的研究方向，探究预测了以后数控机床问题故障查寻方案的关键渠道。

关键词：高端数控机床；问题诊断；发展现状；控制

中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2018）06-0016-01

1 高端数控机床控制

1.1 数控机床的基本介绍

数字控制技术是借助设定的信号对机床的操作和其运行动作完成控制的一种数字化方法。通常来说数控机床核心由程序主体、智能装置、伺服设备、机床底座四部分构建而成，如图1所示。

1.2 高端数控机床的技术发展方向和当前数控系统的现状

（1）最新的数控机床借助开放式体系框架，依靠众多的硬件和软件资源，组建而成的数控机床具备优异的普适性能、镶嵌性能、兼容性能以及一定的延展性能，同时向深度自动化和数字化方向进行延展。（2）当前的数控系统运行性能极大提升，朝着智能化继续优化。由于人工智能在互联网方向的持续发展，智能数控装置采用了自适应运行、模糊体系以及神经网络的运作机理，不仅带有智能编程、反馈操作、模糊运行、学习控制、自适应操作、运行数据智能生成等功能，同时人机交互相当友好，并带有问题诊断修复系统使智能化诊断和问题监控性能更加科学合理。（3）伺服机构自动化的主轴沟通驱动以及自动化进给伺服设别，可以智能辨认负载同时完成修正数据，同时直线形式的电机驱动设备也已实用化。

总之，最新的数控机床技术层次得到了极大的提升， 推进了数控机床控制向高准确度、高效率、高柔性化趋势前进，使得智能化运行技术水平持续改进。

2 数控机床诊断技术的特点

一般来说，如今数控机床问题排查的一些关键特征是：无法迅速排查故障；问题出现的可能性大；问题及时定位的准确性低；经常出现漏诊或者误诊；排查信息获取繁琐；运行期间数据量大且杂乱，无法准确监控。

3 高端数控机床诊断方案的研究

纵观如今国内外的研究分析成果，高端数控问题诊断方案的分析可总结为几个方面：

（1）自动化诊断方案分析；（2）诊断设备框架探究；（3）设备集成科技探究；（4）故障原因和问题模型分析。

通常如图2所示。

3.1 高端数控诊断渠道研究

高端数控诊断方案研究通常表现在如下几个方面：

（1）运行故障树研究法，在针对CNC设备的问题研究基础上，将数控系统划归为若干子系统，利用故障树代表故障框架，借助故障树研究完成故障推理。（2）诸多单一性能的检测控制以及诊断方案研究，例如时序以及时域特性研究等功能数据信息和阈值的对比等。（3）借助决策方案和模糊理论进行操作，如将模糊理论和专家系统进行融合等渠道。（4）利用模式辨析和ANN等训练型框架及与其它方案的结合。

3.2 诊断技术框架研究

常见的诊断技术框架一般有集中式以及分布式，另外也存在在线现场排查和离线逐项诊断相符合的模块式框架。如今，系统远程问题诊断的分析领域通常涵盖以下若干角度。

（1）借助Web的互联网问题诊断分析数据信息库的探究。（2）自动化分析诊断方案探究，核心是研究基于互联网的智能分析应用程序设备、以具体案例为基础的专家设备等。（3）以图形化编程数据信息的远程软件探究为切入点的分析。

3.3 高端机床故障集成技术分析

如今数控机床问题排查设备的集成方案一般体现在如下三个方面：

（1）运行过程的相关集成，即问题诊断过程诸多环节的复合集成。（2）运行问题诊断渠道集成，复合应用设备对大量自动化诊断渠道的集成和大量问题诊断模型、问题诊断推理机理或措施的集成。（3）机床数据信息的集成，即大量诊断数据数据、故障分析知识和具体的表达方法的科学综合运用。

3.4 高端数控机床故障机理分析

研究高端数控机床运行故障具体原因和机理，借助最高效的方案得到体现数控机床装置的状态、作业过程状态的具体参数以及诊断知识，利用这些构建合理的问题故障模型，注重分析数控机床的运行部件和系统。具体的诊断途径以传感装置技术、数据处理和研究技术以及多传感设备数据融合技术为基础，借助一定的检测控制和诊断模型完成状态分析和问题故障预报。

4 结语

智能数控机床的设计稳定性、问题诊断的精确性和故障排除的高效性始终为人们所强调。如今所借助的诸如直观分析法、特征数据对比诊断、故障树研究法、模糊诊断分析等都是相当关键的方案。文章分析了数控机床控制和诊断技术研究的现状，概括了高端数控机床问题诊断的特点，并具体分析和阐述了数控机床问题诊断方案的研究进展，为该行业的后续发展提供了一定程度的借鉴和参考。

参考文献

[1]曹建福，张加良.高端数控机床控制与诊断技术研究进展[C]//中国机械工程学会机械自动化分会&中国自动化学会制造技术专委会学术工作进展报告.2017.

[2]胡世广.开放结构数控系统及其集成状态监测研究[D].天津大学，2005.

Abstract：The number of the problems of NC machine tool operation is huge， and it often consumes a lot of material and human resources during the diagnosis and investigation of the problem， so the diagnosis method of CNC machine tool is always the core of research workers. The design stability of intelligent CNC machine tools， the accuracy of problem diagnosis and the efficiency of troubleshooting have always been emphasized. The present situation and future trend of high end CNC machine tool control are discussed in this paper. The research direction of the high end CNC machine tool diagnosis scheme is analyzed， and the key channel of the future NC machine tool problem finding scheme is explored.

Key words：high-end CNC machine tool；problem diagnosis；development status；control