机床行业“智能制造”的发展与展望

 --来源：中国机床工具工业协会 作者：邵钦作

  一、概述

  机床工具行业是关系国民经济和国防安全的战略性基础行业。机床是装备制造业智能制造的工作母机，没有机床的智能化，就无法实现装备制造业的智能制造。加快发展智能机床，是实施《中国制造2025》打造制造强国的关键和基础。

  智能机床是具有自感知、自决策、自诊断、自调节、自适应和即时网络通讯功能的高技术机床，它是先进制造技术、信息技术和智能技术的集成与深度融合的产物。智能机床是数控机床发展的高级形态。目前，技术先进国家在机床监控、测量、补偿、诊断、加工优化等智能化技术的突破，为智能机床的发展提供了技术基础。随着科技不断创新，智能机床作为移动互联网智能终端，将成为智能生产系统的关键加工设备。

  我国处于数控机床的发展阶段，在高速、高精、多轴联动控制、多通道复合加工、网络通讯等数控技术与国际先进水平比较存在一定差距。目前，我国数控机床的智能化技术尚处于起步阶段，我国现阶段生产的绝大部分数控机床还不具备智能化功能。近年来，经过行业科研攻关，某些智能化技术开始试验和应用，并取得积极成果。

  二、格局悄然演变

  1.国产高档数控系统在智能化功能的研发上取得可喜进展华中数控、广州数控、大连光洋、沈阳高精和航天数控等5家数控系统企业在04专项的支持下，自主研发高档数控系统关键技术。经过多年努力，5家企业均攻克了数控系统软硬件平台、高速高精、多轴联动、总线技术、纳米插补等一批高档数控系统关键技术，研制出全数字总线式高档数控系统产品，实现从模拟接口、脉冲接口到全数字总线控制、高速高精的技术跨越。智能化技术主要涉及：空间误差补偿、热补偿、振动补偿、多轴控制、RTCP编程、多通道同步控制、虚轴插补、电子齿轮箱、平滑处理、镜像功能、加加速度控制、刀具智能管理、设备智能维护、远程监控与诊断、加工参数优化、智能生产管理技术等。我国数控系统企业联合研制的自主知识产权的NCUC-Bus现场总线技术，已获批了5项国家标准，并获得省部级发明一等奖。以华中数控为例，公司组织了400多人的研发团队，经过6年多的艰苦奋战，终于攻克了高速高精控制技术、多轴多通道技术、五轴联动技术等一批关键技术，在平台化、网络化、智能化等技术方面形成了自身的特色和亮点。

  沈阳机床集团通过与上海同济大学合作组建自己的研究院，从底层技术源代码算法做起，历时5年，投入近12亿多元巨资，研制成功i5数控系统，建立了iSESOL云平台，形成了基于iSESOL云平台的智能机床互联网应用框架。i5数控系统实现了操作、编程、维护和管理的数字智能制造控制，管理智能化工具可以提供车间级的生产管理信息，能够实时收集机床信息，掌握设备状态，进行设备效率分析、成本分析、工单计划、生产趋势分析等管理，具有通过手机终端访问车间管理功能。沈阳机床集团通过充分利用的市场优势和i5数控系统的技术创新，支撑了商业模式的创新，带动了i5数控系统产业化。

  2.数控机床主机的智能化进程加快

  一批数控机床主机制造企业通过科技攻关，在主机上集成应用智能化技术，提高了数控机床的使用性能。主要智能化功能有：主轴监控和温度补偿、运动部件的位置补偿和热补偿、加工件在机精度检测和补偿、刀具磨损和破损在机监控、防碰撞功能;同时开发智能化应用软件，应用于自动编程、仿真、加工参数优化、自适应控制等取得进展。

  如沈机集团昆明机床股份公司开发的TGK46100高精度坐标镗床采用温度传感器、温度模块等，通过数控系统实时监控主轴系统的发热变形和热补偿，其五轴联动机型具有反向间隙补偿、螺距补偿和体积补偿功能。

  秦川机床工具集团最新开发的数控蜗杆砂轮磨齿机采用高精度同步控制技术和电子齿轮箱等，整机操作可实现自动装卡、自动对刀、自动磨削及修正砂轮自动控制，机床配置了压力、振动、位置、温度传感器实时监控机床状态，提供的智能磨削软件提高了机床磨削性能，方便用户使用。

  机床行业最新开发的高精度单向走丝线切割机床，配置了六轴数控系统及无电解智能电源、自动穿丝及恒张力机构、温度补偿装置、电火花线切割加工工艺数据库等。

  机床行业最新开发的五轴数控工具磨床，配置专用数控系统和工具磨削专用软件，具有复杂型面加工数学建模和自动编程、工件和砂轮在线检测、磨削尺寸补偿、砂轮修正补偿、磨削工艺及工艺参数优化等智能化功能，提升了整机智能化水平。

  3.具有一定智能功能的国产高档数控机床示范应用效果明显如由武汉华中数控股份有限公司、东莞劲胜精密组件股份有限公司