智能化：世界機床技術的發(fā)展方向

    進入21世紀，世界機床技術快速向前發(fā)展，在精度、效率、自動化、智能化、網絡化、集成化方面，都出現(xiàn)了新的飛躍。在2006年9月6~13日美國舉辦的IMTS’06展覽會上，日本MAZAK公司第一次展出了智能機床，這是一個重大突破。在今后一段時間內，這種類似的綜合性智能化機床將引領世界機床技術進入一個新的發(fā)展領域。  

    六大特色引人注目   

    在上世紀80年代，美國曾提出研究發(fā)展“適應控制”機床，但由于許多自動化環(huán)節(jié)如自動檢測、自動調節(jié)、自動補償?shù)葲]有解決，雖有各種試驗，但進展較慢。后來在電加工機床（EDM）方面，首先實現(xiàn)了“適應控制”，通過對放電間隙、加工工藝參數(shù)進行自動選擇和調節(jié)，以提高機床加工精度、效率和自動化。日本MAZAK公司2006年9月首先展出的智能機床，向未來理想的“適應控制”機床方面大大前進了一步。   

    日本這種智能機床具有六大特色：一、有自動抑制振動的功能。眾所周知，在高速加工過程中，機床容易出現(xiàn)振動，刀具也易于磨損。該機能自動抑制振動，大大提高了加工精度。二、能自動測量和自動補償，減少高速主軸、立拄、床身熱變形的影響，使機床加工精度大大提高。三、有自動防止刀具和工件碰撞的功能，能大大減少突發(fā)事故，提高機床工作的可靠性。四、有自動補充潤滑油和抑制噪音的功能，能大大改善工作條件。五、數(shù)控系統(tǒng)具有特殊的人機對話功能，在編程時能在監(jiān)測畫面上顯示出刀具軌跡等，進一步提高了切削效率。六、機床故障能進行遠距離診斷。   

    為生產自動化創(chuàng)造條件   

    機床技術發(fā)展的前景和目標，是能夠實現(xiàn)裝備制造業(yè)的全盤自動化，由單機自動化向FMC，CIM，CIMS發(fā)展，提高加工精度、效率，降低制造成本，為人類創(chuàng)造更多的財富。在實現(xiàn)全盤自動化過程中，需要解決的技術問題異常復雜，不僅要解決代替體力勞動的問題，更要解決代替腦力勞動問題。它包括工藝、刀具、物流、聯(lián)網、信息存儲、控制等。如何用智能化代替人的手工和腦力勞動，是最關鍵的核心問題。   

    智能機床的出現(xiàn)，為未來裝備制造業(yè)實現(xiàn)全盤生產自動化創(chuàng)造了條件。首先，通過自動抑制振動、減少熱變形、防止干涉、自動調節(jié)潤滑油量、減少噪音等，可提高機床的加工精度、效率。其次，對于進一步發(fā)展集成制造系統(tǒng)來說，單個機床自動化水平提高后，可以大大減少人在管理機床方面的工作量。人能有更多的精力和時間來解決機床以外的復雜問題，更能進一步發(fā)展智能機床和智能系統(tǒng)。第三，數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)創(chuàng)新，對于機床智能化起到了極其重大的作用。它能夠收容大量信息，對各種信息進行儲存、分析、處理、判斷、調節(jié)、優(yōu)化、控制。它還具有重要功能，如：工夾具數(shù)據庫、對話型編程、刀具路徑檢驗、工序加工時間分析、開工時間狀況解析、實際加工負荷監(jiān)視、加工導航、調節(jié)、優(yōu)化，以及適應控制。   

    智能機床的開發(fā)，是在納米化、高速化、復合化、五軸聯(lián)動化等浪潮之后的一個新的發(fā)展，為今后進一步研究開發(fā)適應控制、FMS、CIM、CIMS創(chuàng)造了更多有利的條件，為將來發(fā)展工廠自動化具有很大的影響和促進作用。   

    智能機床科研任重道遠   

    人類從創(chuàng)造出復雜生產工具———機床以來，為減少體力勞動，不斷努力提高機床的自動化程度。迄今為止，有三大階段：即1930～1960年從手動機床向機、電、液高效自動化機床和自動線發(fā)展為第一階段，主要解決減少體力勞動問題。1952~2006年數(shù)字控制機床發(fā)展是第二階段，它解決進一步減少體力和部分腦力勞動問題。2006年開發(fā)出智能機床以后，可作為第三階段，有可能逐步形成熱潮。加速發(fā)展智能化機床，將進一步解決減少腦力勞動問題。

    21世紀，數(shù)控機床將在現(xiàn)有技術基礎上，由機械運動的自動化向信息控制的智能化方向發(fā)展。其發(fā)展速度和高度將取決于人才、科研、創(chuàng)新、合作四者。2006年展出的這個世界第一臺智能機床，還需要進一步不斷完善、提高。如在機、電、液、氣、光元件和控制系統(tǒng)方面，還有許多科研課題，路程還很長。要達到成熟的“適應控制”機床水平，還需要進行許多深入研究工作。特別是在加工工藝參數(shù)的自動收集、存儲、調節(jié)、控制、優(yōu)化方面；在智能化、網絡化、集成化后的可靠性、穩(wěn)定性、耐用性等方面，都還需要深入研究。   

    數(shù)控機床智能化的發(fā)展前景，非常廣闊。它是世界制造技術進一步提高效率、自動化、智能化、網絡化、集成化的努力目標，也是在今天數(shù)字控制機床技術基礎上向更高階段發(fā)展的努力方向。預計在21世紀前半期，有可能在現(xiàn)有機床技術上實現(xiàn)單臺機床的“適應控制”，并逐步向制造系統(tǒng)發(fā)展；在后半期，有可能建立不同程度智能化技術水平的CIM、CIMS，其發(fā)展時間的快慢，將取決于人類的努力和科學技術水平的提高。