智能制造環(huán)境下的數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展趨勢

■ 徐工消防安全裝備有限公司 （江蘇徐州 221000） 李 云

隨著我國《中國制造2025》行動綱領(lǐng)的實施，工程機(jī)械各大主機(jī)廠商都在進(jìn)行以智能制造為目標(biāo)的技術(shù)升級改造，建設(shè)以創(chuàng)新、綠色、智能為主題，信息化與工業(yè)化深度融合的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的智能制造車間，響應(yīng)智能制造、綠色制造、服務(wù)制造的強(qiáng)國戰(zhàn)略，數(shù)控系統(tǒng)制造企業(yè)只有堅持客戶導(dǎo)向，滿足企業(yè)智能化升級改造需求，在數(shù)控系統(tǒng)開放性方面深入研究，不斷提升系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化、開放化水平，為用戶定制個性化的數(shù)控系統(tǒng)，才能取得長足的發(fā)展。未來先進(jìn)數(shù)控系統(tǒng)將具有以下幾方面特點(diǎn)。

1. 數(shù)控系統(tǒng)向開放型發(fā)展，集成CAM軟件，方便編程及模擬

目前比較常見的FANUC數(shù)控系統(tǒng)，雖然也具有程序檢查功能，例如機(jī)床鎖住和輔助功能鎖住功能，能夠不移動刀具而顯示其位置的變化，能鎖住所有軸或指定軸，并禁止執(zhí)行M、S和T指令（見圖1），檢查程序是否編制正確，但是這種方法僅能檢查出程序語句方面的錯誤，不能直觀顯示刀具路線軌跡，不能避免潛在的風(fēng)險。未來開放的數(shù)控系統(tǒng)將在自動編程及仿真方面有所改進(jìn)。

圖1 FANUC數(shù)控系統(tǒng)機(jī)床鎖住功能

傳統(tǒng)的Mastercam、UG等編程軟件生成的數(shù)控程序，需要經(jīng)過后處理，才能應(yīng)用于生產(chǎn)現(xiàn)場，然而軟件自帶的后處理程序，并不能完全適應(yīng)用戶特殊定制的機(jī)床，只有較專業(yè)的技術(shù)人員才能修改后處理程序，這給生產(chǎn)造成一定的障礙。未來開放式數(shù)控系統(tǒng)往往采用NC嵌入PC的模式，這種數(shù)控系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是能夠借助已經(jīng)成熟的計算機(jī)Windows平臺，方便集成各類計算機(jī)軟件，數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)嵌專門的編程及仿真軟件，這樣就實現(xiàn)了CNC與軟件之間的無縫連接，技術(shù)人員無需考慮后處理格式、機(jī)床仿真三維模型是否正確的問題，這樣就使得操作更加高效準(zhǔn)確，借助計算機(jī)CAM軟件強(qiáng)大的編程仿真功能，用戶可以直觀地觀察刀具軌跡路線，進(jìn)、退刀方式，切削量等方面的信息（見圖2），這樣就能更大程度地避免因編程錯誤造成的生產(chǎn)事故。

2. 數(shù)控系統(tǒng)將更好地與MES系統(tǒng)集成，實現(xiàn)設(shè)備間數(shù)據(jù)互通

未來規(guī)劃的智能車間中，生產(chǎn)流程更加簡單高效，盡量避免人工干預(yù)。訂單下達(dá)至生產(chǎn)線，設(shè)備會讀取當(dāng)前產(chǎn)品的訂單號、批次號和ID號，MES系統(tǒng)向生產(chǎn)現(xiàn)場下達(dá)生產(chǎn)任務(wù)，同時MES向相關(guān)設(shè)備傳輸生產(chǎn)開始指令，通過DNC向設(shè)備傳遞NC程序并觸發(fā)設(shè)備加工程序準(zhǔn)備，加工完畢后，MES系統(tǒng)會讀取設(shè)備加工運(yùn)行數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，并從加工質(zhì)量方面對加工參數(shù)進(jìn)行分析并改進(jìn)，形成良好的閉環(huán)管理，記錄設(shè)備運(yùn)行信息，作為產(chǎn)品過程質(zhì)量信息，為SPC分析基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和質(zhì)量追溯使用，具體流程如圖3所示。

3. 數(shù)控系統(tǒng)更加注重檢測功能，能實時反饋數(shù)據(jù)

隨著傳統(tǒng)機(jī)械行業(yè)人工成本的增長，智能化工廠的用工人數(shù)呈下降趨勢，由勞動密集型行業(yè)轉(zhuǎn)型成技術(shù)集中型行業(yè)，一方面對技能工人的要求更高，技能型藍(lán)領(lǐng)人才需求大幅增加；另一方面，對數(shù)控系統(tǒng)廠家提出了更高的要求，要求數(shù)控系統(tǒng)更加注重檢測功能，能實時反饋數(shù)據(jù)，例如數(shù)控系統(tǒng)共享激光跟蹤儀測量數(shù)據(jù)，將激光跟蹤儀球坐標(biāo)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為右手直角坐標(biāo)系數(shù)據(jù)，并進(jìn)行反饋，避免事后檢測返工的情況，目前各大機(jī)床廠商，例如友佳、日發(fā)等機(jī)床企業(yè)已經(jīng)注重在機(jī)床中配置Renishaw探頭、在線對刀儀等設(shè)備（見圖4），豐富了數(shù)控機(jī)床的功能，提高了生產(chǎn)效率。

圖2 CAM軟件刀具軌跡顯示界面

圖3 車間智能制造圖解

圖4 Renishaw測量系統(tǒng)

另一方面，檢測功能還體現(xiàn)在數(shù)控程序上，例如江蘇一重為日本某企業(yè)研制的數(shù)控鉆床，實現(xiàn)了無人化加工，機(jī)械手上料定位，液壓夾具夾緊等過程都由程序代碼控制，鉆孔及攻螺紋過程中，實時監(jiān)測主軸扭矩，加工過程中如果發(fā)生絲錐斷裂，主軸扭矩值就會發(fā)生變化，系統(tǒng)宏程序會發(fā)出報警，提示操作人員更換絲錐，體現(xiàn)了數(shù)控系統(tǒng)的檢測功能在智能制造中的重要作用。

4. 結(jié)語

隨著《中國制造2025》制造強(qiáng)國戰(zhàn)略的實施，企業(yè)只有提高制造過程的智能水平，才能保證產(chǎn)品質(zhì)量，降低人工成本。為滿足客戶需求，數(shù)控系統(tǒng)廠商只有不斷豐富系統(tǒng)功能，在編程仿真、數(shù)據(jù)互通及實施檢測等方面深入研究，為用戶量身定制個性化的數(shù)控系統(tǒng)，才能取得長足的發(fā)展。

[1] 陳宏均. 實用機(jī)械加工工藝手冊[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

[2] 楊叔子. 機(jī)械加工工藝師手冊[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.