浅析数控机床智能化的关键技术

2023-01-03张鲁褚腾腾

中国设备工程 2022年7期

张鲁，褚腾腾

（济宁市工业技工学院，山东济宁 272100）

数控机床智能化和传统的机床工作相比，具有处理精准、处理类型多样以及将复杂问题简单化等优点。因此，在工业生产活动中推行使用数控机床智能化技术，有助于为我国工业发展作出巨大贡献，节约工业企业生产成本，减少从业人员任务量。因此，对于数控机床智能化的关键技术进行探究是十分有必要的。

1 数控机床智能化的特点

近年来，智能化数控机床在工业中的应用广泛，为我国工业发展带来了巨大的经济效益。数控机床智能化在工业发展中的主要应用应该归功于其全自动化的运行模式，自动化数控机床在每个工作环节中都采用自动工作的方式，减轻了工作人员的负担，并且降低了企业发展的成本。智能化的数控机床操作起来简单、方便，因此，对工作人员的实际操作要求不是很高，这样在减轻工作人员工作负担的基础上，也能够有效地解决我国部分人就业难的问题。另外，智能化的数控机床需要消耗的资金较传统的机床较少，自动化数控机床的投资能够有助于工业生产者快速得到经济收益，能够有效地加快我国工业现代化进程。数控机床智能化保证了机械手独立操作的使用模式，采用电气化控制的手段，操作过程中不影响机床的使用。在机器内缺料时，智能化机床会报警，很大程度上减轻了工作人员的工作压力，并且节约了企业的经济成本。总之，工业过程中智能化数控机床的使用是促进我国工业发展以及提升我国工业水平的重要手段。

2 数控机床智能化关键技术的合理运用

2.1 增加热误差补偿功能在数控机床智能化的应用范围

由于在数控机床的使用过程中，由于使用范围的温度较高，因此，常常会造成电机发热现象等问题的产生，而此类问题往往会造成数控机床在检测过程中的精准度下降，影响了加工物品的生产使用。此外，常规环境中很容易发生温度上的改变，温度变化会导致数控机床的进给系统以及主轴系统因为温度过高而变形。因此，针对这种由于热量问题所引起的工件精准度变高的问题，我们可以采用智能化的热误差补偿功能的办法进行智能化补救。首先，可以将温度传感器放置在数控机床和丝杠处的接口位置，利用温度传感器判定进给系统以及主轴系统的温度状况。其次，可以通过对热力补偿器中精准差值的计算确定热误差补偿值，并将其输入其相关数控系统中，从而保证热误差的补偿，改善数控机床的机械精准度。

2.2 有效利用智能化防干预系统

机床内部碰撞问题的产生会严重影响数控化机床的使用以及其对部件制造的精准程度，降低工业产品的生产效率。因此，在数控机床自动化的使用过程中，应合理利用其防干涉程序，确保数控机床在运行有关的数控活动前能够使用自主检查类型判定的相关工作。通过这种自检形式有效地查询相关工件、刀具、夹具以及结构单元之间是不是有干涉问题产生的可能性。一旦自检过程中发现可能存在碰撞问题，那么，机床操控人员应在碰撞问题产生之前，使用自动化停止运作的方式将机床工作暂停下来，规避碰撞问题带来的危险情况。防干涉系统以缩短加工准备以及加工时间为目的确保机床拥有充足的工作时间，降低碰撞问题发生而导致的停机维修时间，降低维修成本。防干涉系统主要是以三维仿真科技为基础，对数控机床加工的处理工作进行仿真模拟。三维仿真技术模拟得非常精细，整个模拟过程中不仅有相关刀具、工件和夹具的三维模型，还囊括了初值建模的形式以及有关建模功能，确保刀具、工件和夹具之类的三维模型数据输入工作的进行，实现了加工仿真的目的。一般来说，虚拟机床仿真内容分为数控系统把相应数控程序或者手动操作置顶转变为有关的机械控制信号、数控系用把机床坐标轴的移动信号和预设的三维动画部分进行紧密连接两部分。而第二部分的联合工作能够有效降低碰撞风险，换句话就是，一旦利用三维动画进行干涉工作，那么在干涉出现前，操作人员应将数控机床的速度进行减缓控制，避免碰撞情况的产生。但是，假如三维动画的使用并没有导致干涉问题的产生，那么，就可以按照之前的指令继续操作并且对机床使用。

2.3 合理运用智能刀具监控技术

采用自动化技术合理对智能刀具进行监管。一般来说，刀具磨损分为三种情况，轻微磨损、一般磨损以及严重磨损。数控机床刀具磨损都受切削时间的影响，切削时间越长，刀具磨损的速度越快，则刀具使用能力被不断削弱。刀具性能降低，容易导致生产部件受损，造成机床震动现象的产生，导致安全事故的发生。因此，维修人员应该注意对刀具磨损情况进行定期检查并予以更换。刀具磨损状态的检查工作的主要内容包括相关刀具、传感器硬件装置、数据采集和处理功能，模块相关特征的提取和分析功能模块、诊断决策功能模块。

自动化的数控机床还拥有新型的刀具交换系统。通过对道具使用时间以及磨损程度的判断，能够有效地判定刀具的合理使用范围。其中刀具Sinumerik828D道具管理系统能够随时对256个刀具以及512个切削刃进行管理。自动化的道具检测手段减轻了道具更换过程中产生问题的次数，并且在不停止机器加工的前提下还能够对刀具进行加工。并且利用图形的方式展示出刀具的类型，操作人员还可以对刀具进行文本编辑，这种方式为操作人员的工作提供了便利。在数控机床自动化的模式下，刀具的设置以及数据被独立展示，操作人员如果想选择刀具，只需要动一动手指，就能精准地判到刀具所在的位置。

3 数控机床智能化的关键技术特征

3.1 加工方式智能化

数控机床自动化运用了虚拟加工技术，为机床建立同样大小以及尺寸的虚拟机床，虚拟机床又被称为软件机床，进行模拟零件处理的相关工作。传统的机床检测技术，例如，CAD、CAM对虚拟机床的检测工作一直停留在“检测数控程序路径以及几何干扰问题”的正确性中。虚拟机床加工技术的工作是从特定的数控机床控制系统的核心软件、用户界面软件、加工仿真软件以及机床三维仿真软件中得到的。数控机床虚拟加工技术不仅考量了专业机床以及数控系用的动态特征，还对加工中夹具结构、所用材料、攻击材料特性、加工粗糙度以及加工精度等一些问题进行了研究。虚拟机床加工技术的使用减少了实际机床操作中一系列问题产生的问题并优化了切削参数以及刀具路径。

3.2 数控系统智能的智能加工技术

数控化系统的加工技术能够提高机床工业部件的加工水平，提高工业生产效率。运用优化“预判”功能的精细曲面控制技术可以利用前进后退的工作路径，实现优化压缩机的合理运用，确保其工作过程中的精准程度以及加工工作。利用数控系统集成的运动控制办法可以弄清楚刀具的最佳适用范围，保证其能够发挥最大作用，科学地减少加工的时间，促进工业效率的提升。