如果綠色生態(tài)機床的愿景是環(huán)境友好,那么智能機床的目標就是用戶友好。“用戶友好”的含義在于大幅度提高工作效率和工作更加舒適和安全。這就要求機床能夠自主管理自己,能夠自動識別加工任務和加工狀態(tài),無需或很少需要人工干預,而且能夠與操作者及時溝通,變得“聰明”起來,開拓數(shù)控機床的新紀元。
機床在加工過程中不可避免會產(chǎn)生各種誤差,需要采用現(xiàn)代監(jiān)控和補償技術,以進一步提高機床的性能和通信能力。2005年,美國國家標準與技術研究所提出“聰明加工系統(tǒng)”(Smart Machining System)的研究計劃。
聰明加工系統(tǒng)的五大目標是:
1)系統(tǒng)動態(tài)優(yōu)化。將相關工藝過程和設備知識加以集成后進行建模,進行系統(tǒng)的動態(tài)性能優(yōu)化。
2)設備特征化。開發(fā)特征化的測量方法、模型和標準,并在運行狀態(tài)下對機床性能進行測量和通信。
3)采用下一代數(shù)控系統(tǒng)。與STEP-NC兼容的接口和數(shù)據(jù)格式,使基于CAD模型的機器控制能夠無縫運行。
4)狀態(tài)監(jiān)控和可靠性,開發(fā)測量、傳感和分析方法。
5)在加工過程中直接測量刀具磨損和工件精度的方法。
聰明加工系統(tǒng)的實質(zhì)是制造系統(tǒng)的智能化和網(wǎng)絡化。
先進的機床過程控制系統(tǒng)
先進過程系統(tǒng)(Advanced Process System)的內(nèi)涵是監(jiān)測電主軸的工作狀態(tài)。因為電主軸是數(shù)控機床的心臟,它的狀態(tài)直接關系到加工精度和加工效率。其原理是在電主軸殼體中前端軸承附近安裝了加速度傳感器,使銑削過程中產(chǎn)生的振動可以加速度“g載荷”值的形式顯示。
智能機床溫度控制系統(tǒng)
機床熱變形是影響加工精度的主要因素之一。產(chǎn)生熱變形的因素很多,主要是來自機床的工作環(huán)境和機床內(nèi)部的熱影響:
1)環(huán)境影響。如車間的溫度分布和溫度變化以及空氣對流;日光、暖氣和鄰近機床等熱源的影響;以及來自機床基礎的熱傳導。
2)機床內(nèi)部的影響。如機床的零部件的發(fā)熱(軸承、絲桿、導軌、電動機、齒輪、液壓系統(tǒng)等),切削過程產(chǎn)生的熱量以及冷卻系統(tǒng)的發(fā)熱。
上述熱影響對機床結(jié)構(gòu)來說是一種復雜的熱輸入,它隨時間和機床工作狀態(tài)而變化,是不可預測的,而最終造成機床熱變形的大小和部位還取決于機床結(jié)構(gòu)材料的熱性能,即材料的熱漲系數(shù)、導熱率和熱容量以及機床的結(jié)構(gòu)設計,即部件形狀、質(zhì)量和熱源的分布。