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2019数控机床智能化技术创新和发展

一、前言

近年来，为了更好满足机床用户对数控机床“高速、高精、复合、智能、环保”的要求，国内外数控机床企业不断研制出具备智能化功能的各类数控机床。特别是近年来，随着机床设计技术、互联网与信息技术、人工智能技术的发展和应用，数控加工逐渐呈现出网络化与智能化的趋势，数控机床的智能化功能也越来越成熟。

笔者参加了近几年中国机床工具工业协会主办的中国国际机床展览会（北京，CIMT）和中国数控机床展览会（上海，CCMT），看到部分国外品牌数控机床企业的智能化技术，结合国产数控机床的发展现状，深有感触。本文对几种典型的国外品牌数控机床在智能化技术方面的技术特点进行分析，提出对国产数控机床智能化技术的思考和建议。

二、部分境外机床展品智能化新技术

数控机床智能化新技术主要体现在世界著名的数控机床和数控系统企业的展品中，如MAZAK（马扎克）、DMGMORI（德马吉森精机）、OKUMA（大隈）、HURCO（赫克）、STARRAG（斯达拉格）、MIKRON（米克朗）、SIEMENS（西门子）、FANUC（发那科）、HEINDENHAIN（海德汉）等。

1、日本OKUMA（大隈）公司智能化技术

日本OKUMA公司智能化技术主要包括：

（1）加工条件搜索功能：MachiningNavi系统依靠先进的检测和控制功能，帮助用户寻找最佳加工条件。不但能够提高加工面质量，还对缩短加工时间、提升生产效率，以及延长刀具寿命、整合工序有重要作用。

（2）防撞机功能：当进行复杂动作的多面加工时，机床内部发生碰撞的危险也随之增加。OKUMA公司利用先进控制技术实现防撞机功能，可以实现机床自动运转与手动操作时都会在撞机前停止动作。操作者可以专心地进行加工，大大缩短了工装、试件的加工时间。

（3）伺服控制优化功能：通过自动优化伺服控制，提高加工精度及加工表面质量。尤其可以提高加工中心的加速度，缩短加工时间。此外，长期使用机床而产生的反转突起或异音、振动、折痕、鳞状痕等可立即消除，还可长时间保持高精度、稳定运行。

（4）测量、补偿几何误差功能：5轴加工机床在倾斜加工轴类零件和多面体零件时，会产生旋转轴的轴心偏移等多种“几何误差”。一直以来，只能通过手工作业花费大量时间对4种几何误差进行补偿。5-AxisAutoTuningSystem（5轴自动调谐系统）仅需10分钟即可实现高达11种几何误差测量及自动补偿。

（5）准确控制规则的热位移，即“热亲和”功能：机床周围的温度变化及加工过程中产生的热量，都会对加工精度产生很大的影响。OKUMA设计了接受温度变化，同时擅于控制热位移的机床结构。只需在安装机床时确认一次尺寸，可大幅减少之后的补偿次数。

OKUMA机床“热亲和”功能实测效果

2、日本MAZAK（马扎克）公司智能化技术

MAZAK公司的SmoothTechnology（流畅技术）体现了该公司在机床智能化技术的最新发展。其数控系统MAZATROLSmooth配备Windows8PC的数控系统以及先进软件，极大地提高了加工效率。通过控制直线轴和转动轴的最佳加速度，使5轴联动加工的效率提高30%；利用简单调谐功能，可根据加工工件自由调整加速度、转角精度、平滑度等参数，使之最优化。客户自身可简单方便地进行加工时间优先、加工面精度优先或加工形状优先等个性化选择。

SmoothTechnology数控系统

MAZAK数控机床互联互通结构

此外，MAZAK公司数控机床还具有“全面工厂经营支持”功能，通过开放的系统结构设计和互联网技术，借助智能手机、平板电脑等外部终端对机床设备的运转状况进行监控。同时，采用国际标准通信协议，使多个不同公司的不同设备之间也能实现通信。

3、日本FANUC（发那科）公司智能化技术

FANUC系统以提高机床控制智能化为方向，在其新系统0iMF上标配了智能化功能群，包括：智能重叠控制、智能进给轴加减速、智能主轴加减速、智能自适应控制、智能反向间隙补偿、智能机床前端点控制、智能刚性攻丝。

FANUC公司数控系统智能化功能群

4、美国HURCO（赫克）公司智能化技术

美国HURCO公司主要设计并制造各类立式加工中心、卧式加工中心、5轴加工中心和车削中心，全部配套其WinMax控制系统。其机床产品强调简化从图纸设计到零件制造的过程，协助操作者实现简洁而优质的加工。其两个主要智能化特点是：

对话式编程：通过图形校验，迅速将图纸变为零件。只需三个步骤：坐标设定、程序编制、加工验证；

NC/G-代码编程：控制软件带有增强型NC编辑器，增强CAD/CAM的兼容性。在控制器上以图形校验程序很容易看到哪些代码正在被执行。

美国HURCO展出的智能机床

三、对数控机床智能化技术特点的浅析