数控机床在线感知与智能控制技术及应用

杨 杰

（江苏省无锡交通高等职业技术学校，无锡 214000）

早在20世纪80年代底，我国的学者就开始分析研究计算机的开放式数控技术。IEEE指出，开放性数据平台的适用范围广，可以应用在不同的机器上，且具有高度的适应性，可以针对不同用户的不同需求进行调节，具有可移植性、可伸缩性的特点。开放性的数据控制系统应该具有以下特征，如模块化、可扩展化、相互操作化与可维护性等。

1 开放式数控系统的发展趋势

在机器的智能化方面，人们对数控机床设备的要求已经从高速度、高精度和高可靠性等方面开始向集成化、智能化与网络化等方面转变。市场中一般需要高度个性化的机器设备，因此现在所用的封闭式数控机床控制系统在整个市场中已经处于竞争劣势。要想满足市场需求，研究一套互联网智能控制的系统设备已经迫在眉睫。

1.1 高速度、高精度、高可靠性

正常工作时，当机器设备处于中心轴的转速达到60000r/min时，进料速度就会上升到60m/min。此种状态可以持续保持3000h以上。以FANUC的控制集成系统为例，当系统运行到Ai处时，它所使用的纳米轮廓刚好可以在高精度、小程序范围内带动多个感应器一起工作。随着速度的不断上升，切割误差最小化。在输入系统指令时，工作台往往会自动往后平移切入，使表面差距达到最小。

1.2 柔性化、软件化

程序主要通过硬件和软件的共同作用工作。以往的数控机床工作系统设定后，很难再调整分析加工对象。一般情况下，要等到这一组加工完毕，机器停止后再进行调试，还要不断试验，看是否达到所要求的误差。当把机床中的这种硬件程序的设定改成软件程序设定后，只需在已经设定好的程序上修改几个数据，就可以实现机器设备的调整。

1.3 数控加工集成化与智能化

当用软件设定数控机床设备模块时，可以在设备中装入集成模块，使用已经开发好的计算机技术、微电子技术等，对未来的控制系统进行驱动处理，使其形成一个完整的处理系统。现在，主要的研究对象包括智能控制、接口控制和自动诊断参数控制。在数据的策略方面，它主要包括刀具的监测、代码的生产和自动适应的生产等。

1.4 数控加工网络化

为了满足生产设备的需要，实现数控网络化显得特别重要。当前，一些大的机床数控公司已经生产出具有相关理念的数控加工设备。例如，德国的西门子公司生产的开放性制造环境智能控制技术。

2 智能加工控制相关技术的研究

2.1 智能加工控制概述

智能化控制系统最开始被应用在计算机方面，比如程序的自动编写。之后这种技术开始被运用到各类机器设备中，通过一定的软件程序来实现机器的智能操作。

计算机技术的普及也大大促进了数控技术的发展，在智能体系的应用过程中计算机技术可以运用在各个方面，比如，机床使用前的反馈工作、使用过程中的自动加工和自动辨识工作，在操作的时候还可以检测加工物件，比如在加工过程中需要重新调整加工的尺寸或停止加工等，都可以运用智能加工系统来调节。如果在加工过程中机器出现故障，比如刀具磨损、刀具损坏，这些意外情况发生后机器没有及时停止加工，就可能发生意想不到的后果，因此，很多的学者对这种加工技术进行了研究。

2.2 恒负荷变速铣削研究

上文提到了智能加工技术，即在机床运行过程中采取智能控制的方式来控制机床参数，而恒负荷变速是指在加工过程中既可以实现加工参数的最优化，又可以落实安全防护工作，而数控机床反映的数据如切削力、切削功率等都可以实现自动调节。在选择工艺参数时，将利用函数原理，实现变量的改变。

3 数控机床智能化的作用

3.1 提高加工效率

传统的加工模式一般是在出厂的时候程序员已经设定好机器设备的工艺参数。这些参数一般由研究人员根据多次试验得出，具有保守性，不可避免出现即使在最佳的使用环境中设备也不会达到最高的效率。如果在机器设备中使用智能化系统，就能在设备工作时进行智能控制、智能管理、智能加工。比如，可以自己计算需要加工料的尺寸，并根据这个尺寸合理分配原材料，达到最佳的切割效果。

3.2 提高加工精度

数控机床的加工一般都是以刀切为主，把大材料加工成小的材料，这必然应用到数学原理，找出最适合的裁切角度和尺寸。但是，在进行切割时会因力量不均衡导致刀具发生变形，甚至引起震动。智能控制与感知系统可以在刀具进行切割时有效避免这些震动，提高加工精度。

3.3 保护切削系统

智能控制系统可以在加工过程中消除加工产生的震动，很大程度上减少因为震动而出现的刀具损坏现象。当数控机床发生异常变动时，可以快速启动停电系统，使设备快速停止，从而避免各种零件和刀具损坏，起到一定的保护作用。

3.

4 降低生产成本

加工成本主要包括生产产品时产生的工时费用、刀具等易耗品的更换费用、辅助生产产生的辅助费用等。使用智能控制系统，可以自动计算切削最佳方式，减少切削费用，降低生产成本。

4 结语

本文对数控机床在线感知与智能控制技术进行分析研究，得出了一系列结论，将对我国的数控机床技术起到一定的促进作用。本文论述了数控机床智能系统的开发，也对其产生的作用进行分析，希望可以提供借鉴。

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