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CIMT2021看點四：智能技術，高檔數控機床的（de）標誌和（hé）發展方向

2021-3-22 來源：中（zhōng）國機床工具工業協會（huì）作者：符祚鋼

四、智能技術，高檔數（shù）控機床（chuáng）的（de）標誌（zhì）和發展方向

今天的製造業正（zhèng）麵臨著許多挑戰，深受產品多樣化（huà）、產品壽命周期短、人口老齡化、勞動力（lì）短缺等問題的困擾。智能製造成為了製造業（yè）轉型升級的（de）一個（gè）必然選擇。智能機床則是實現智（zhì）能製造的基礎。

當前，世界（jiè）領先的機床工具製（zhì）造商（shāng）、控製係統提供商都在（zài）大（dà）力研發智能機床產品。智能化（huà）已（yǐ）經成為高檔（dàng）數控機床的標誌和發（fā）展（zhǎn）方向。機床智能化技（jì）術主要解決的問題有：提高加（jiā）工效率、提（tí）高加工精度、保（bǎo）證機床的運行安全、改善人機界麵、實現輔助加工和管理功能。

海德漢（Heidenhain）的TNC 640數控係統的動態碰撞監測（cè）（DCM）功能，能在碰撞即將發生之前，停止機床運動（dòng），並發出警報信息，從而提高操作人員和加（jiā）工設備的安全性。該數控係（xì）統的動態高效（Dynamic Efficiency）功能，將主動振顫控製（ACC）、自適應進給控製（AFC）、擺線銑、優化輪廓銑（OCM）四個功能集成在一起，能（néng）最大限度地發揮機床和刀（dāo）具潛能，同時減輕機（jī）械負載，提（tí）高加工效率。實際（jì）應用中，材料切除速度可提高20-25 %。

發那科（FANUC）數控係統的主軸負（fù）載、進給軸加減速、主軸加（jiā）減速、溫度控製、反向間隙補償（cháng）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（de）iNC人工智能數控係統（tǒng），采用AI智能芯片，運用AI智能算法，具有工藝參（cān）數優化、智能（néng）熱誤差補（bǔ）償（cháng）、空間誤差（chà）補償、主軸（zhóu）自（zì）動避振、智能斷刀檢測及壽命管（guǎn）理、加工過程視覺監控（kòng）、機床健康保障、二維碼診斷、iNC-Cloud數控雲管家等功能，可實現自主感知、自主學習、自主決策（cè）、自（zì）主執（zhí）行，提高加工效率和加工質量。

馬（mǎ）紮克（MAZAK）公司的Intergrex i-350H S搭載了其新一代數控（kòng）係統（tǒng） MAZATROL Smooth Ai，能（néng）夠幫（bāng）助機床實現一係列智能（néng）化操作。例如，在（zài）機床加工工件（jiàn）過程中，Smooth Ai係統可以通過Ai確定優化加工工藝（Solid Mazatrol）；應用傳（chuán）感器采集的數據，基於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麵加（jiā）工質量；還可以（yǐ）根（gēn）據（jù）檢測到的溫度變化，根據人工（gōng）智（zhì）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的車銑複合機床MULTUS U3000具有熱誤差補償、幾（jǐ）何誤差補（bǔ）償、防碰撞等智能功能，搭載的OSP P300A數控係統，不（bú）僅集成了車削功能導航、主軸功率檢測（cè）、卡盤壓力計算等應用（yòng），還引入了AI診斷功能，能夠分析並靈活應用OSP了解的（de）全部傳感器信息，自我診（zhěn）斷進給軸的狀態（tài），提高生產安全性、加工穩定（dìng）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（gōng）中心（xīn），集成（chéng）了其自主研發的機床PHM健康管理係統。在機床主軸、各傳動軸（zhóu）、液壓、潤滑（huá）等係統關鍵（jiàn）部位安裝有（yǒu）溫（wēn）度、振動、壓力、流（liú）量等傳（chuán）感器。PHM係統通過實（shí）時分析傳感器（qì）采集的數據，對機床進行健康診斷，根據係統設定的級別進行預（yù）警和（hé）機床保（bǎo）養提示。

秦川（chuān）機床集團寶雞機床BL5i智能臥（wò）式車床（chuáng）、BM5i智能立式（shì）加工中心（xīn）等多款展（zhǎn）品，融合了新一代人工智能技術、先進製造技術和傳感器技術，具有裝配質量一致（zhì）性檢測、機床健康狀態評估、智優曲麵加（jiā）工、動態輪廓（kuò）誤差補償、熱誤（wù）差補償、斷刀檢（jiǎn）測、刀具壽命管理、遠程運維與（yǔ）監控等一係列智能化（huà）功能，實現機床的加工質量提升、工藝參數優化、設備健康（kāng）保障、數字生產管（guǎn）理。

武重的HBA6916/60X30數控落地銑鏜床，立柱、主軸箱采用熱（rè）對稱結（jié）構，具有良好的剛（gāng）性和（hé）熱穩定性，配備溫度傳感器檢測主軸軸承的（de）溫度，具（jù）有高溫報警保（bǎo）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（dòng）式數控磨床，具（jù）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製功能。

格力（lì）智能的五軸立加GF-FA500，具有（yǒu）五（wǔ）軸聯（lián）動加工防碰撞功能，運動軸全閉環控（kòng）製，全直驅傳動，適用（yòng）於葉輪、葉片、精密（mì）模具等複雜曲麵的精密加工。立加GA-CV960，傳（chuán）動係（xì）統配置冷卻溫控係統，具有主軸熱補償控製功能、智能（néng）自適（shì）應控製的高效加工技術，以及表麵加工精細處理技術，適合模（mó）具、精密（mì）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（xìng）結構、預載荷自動（dòng）調整高速主軸、機體溫控係統、高精度補償功能HAS4等措施，展現其高精度（dù）優勢的同時，在數字（zì）化（huà）技（jì）術領域也不（bú）甘人後，搭載其獨（dú）創的控製係（xì）統YASDA MiPS，具有維護演示、自診（zhěn）斷、刀具管理、主軸功率監視等數（shù）字化管理功能。

日本Makino的五軸臥加A500Z，采用冷卻裝置主動控（kòng）製運動軸的溫升，保證機床的精度穩定，具有語音人機（jī）交互、防碰撞等智能功能。

德國哈默公司的（de）五軸（zhóu）立式加工中心C 650 U，具有切削振顫抑製、機床振動抑製、自適（shì）應進給、負（fù）載自（zì）適應控製、診斷維護係統以及遠程維護等智能功（gōng）能，提高加工質量和加工精度，保障機（jī）床設備的安（ān）全運（yùn）行。其信息監控以及刀具管理係統（tǒng）能提高機床設備的利用（yòng）效率。

WFL公司的M50銑車複（fù）合加工中心，具有實時防碰撞功能，隨（suí）時檢測各軸的位置和速（sù）度，隻允許已經通（tōng）過碰撞（zhuàng）檢測的運動（dòng），無需考慮“反應時（shí）間”這種不確定因素。用戶可以自行確定各種碰撞（zhuàng）的最（zuì）小安全距離。這個防碰撞功能（néng）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（yōu）化。其自適應控製功能可自動調節主軸轉速和扭矩（jǔ）、進給（gěi）速度、冷卻液壓力和流量。

薩瓦尼尼將（jiāng）展出的PX精華（huá）型折彎中心，集成了其（qí）專利的智能化（huà）板（bǎn）材特性（xìng）自動補償技術MAC 2.0，通（tōng）過智能傳感器和獨特的算法，能夠在折（shé）彎時（shí）檢測板材的材（cái）料特性（回彈（dàn）係數、拉伸強度），以及環境的變化（如環境溫度），並自動補正折彎力度。在大幅提升（shēng）首件產品合格率的同時也（yě）保證了批量產品質量的（de）一（yī）致性，保證每個工件的折（shé）彎效果一致，大大（dà）降低了測試時間和廢（fèi）品率。

湖北三環PPEB-EFL160/40智能折彎單元的（de）機器視覺係統，能根據（jù）工件的展開形狀，自動調用數控折彎（wān）機加工（gōng）程序、機（jī）器人軌跡控製程序以及自動更換相應手爪。其激光在線角（jiǎo）度測量係統，可保證每件折彎工件精（jīng）度合格。其智能互聯功（gōng）能（néng），可與用戶MES係統進行通訊。

濟南邦德S4020激光（guāng）切割機的智能激光切（qiē）割係（xì）統，具有切割圖（tú）形智能排版、智能尋邊（biān）、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（tóng）厚度板材（cái）的高效、高品質切割加工。

南通麥斯（sī）鐵的MBW係列電液伺（sì）服數（shù）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（de）高精準折彎成型結果（guǒ），確保可（kě）重複折（shé）彎精度。

深圳吉蘭丁公司的智能加（jiā）工軟件，具有（yǒu）刀具斷裂、刀（dāo）具磨損防碰撞、熱誤差（chà）補償等功能，能夠提高數控機床加（jiā）工精（jīng）度，保障機床設備安全，提高加工效率。

森拉天時的ToolScope加工過程監控係（xì）統，具有多個功能模塊：過程監控（TS-PM）、刀具磨損（sǔn）監控（TS-WEAR）、自適應進給控製（zhì）（TS-AFC）、碰撞監測（CD）、機床狀態監控（TS-CM）、換刀日（rì）誌記（jì）錄（TS-TCLog）、機床（chuáng）數（shù）據分析（TS-MDA）、過程質量文（wén）檔記錄（TS-ORep）、網絡（luò）功能（TS-Connect）。這（zhè）些（xiē）功能模塊通（tōng）過數（shù）控係統內部數據或（huò）加裝的傳（chuán）感（gǎn）器，獲知設備的運（yùn）行情況。將這些數據進行存儲及可視化（huà）處理，並借助於專有的算法（fǎ）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（zài）主（zhǔ）機和軟件上（shàng），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（chéng）監測係統SpindleSense，可以對（duì）主軸進行長時間的監控，以防（fáng）止主軸發生撞刀；自動再潤滑係統DuraSense，可以通過振動信號檢測直線導（dǎo）軌係統或（huò）滾動軸承的摩擦學狀態，自動控製潤滑係統，確保直線循（xún）環滾（gǔn）珠或滾子（zǐ）軸承和（hé）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（zhè）些（xiē）數據通過特定的（de）算法來識別直線（xiàn）滾動導軌（guǐ）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四軸和五軸轉台分度頭（tóu），能夠監控和（hé）測量（liàng）轉速、電機外（wài）殼內壓、溫度（dù）、濕度和震動。

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