加工中心更加智能化

全球制造业已充分认识到运用高科技制造机床的重要性，因此制造工序中的智能化和自动化方案也顺理成章地成为下一个加工中心时代的热点。智能化和自动化是怎样提高生产效率的？如何渗透到加工过程中的？未来又有哪些发展方向？让我们带着这些问题共同关注加工中心的未来。

效率的进一步提升

黄建文先生：影响加工效率的因素有很多，传统提高效率的方式主要是增大主轴的功率、提高主轴的转速，减少辅助时间，加上刀具技术和刀具材料的不断发展，使得加工的效率大大提高。减少辅助时间的主要手段是尽可能缩短换刀时间和机床定位时间，以及较高的加减速。随着机械和电子技术的发展，高速的换刀时间已经可以做到1s以下，直线电机的应用把机床的快速移动速度提高到了120m/s，因此，要想进一步提高效率就必须另辟蹊径，从生产线的自动化水平和生产线的管理入手，大幅提升机床的开动率来提升整体的效率，还有加强售后服务的效率和手段，减少设备故障对开动率的影响，充分挖掘设备的潜力。

但传统的机床仍然停留在依靠车间基层管理人员的手工记录上，这样的信息一方面时效性较差，另一方面数据的真实性和准确性也值得怀疑，解决问题的关键是让信息在整个工厂中畅通无阻的流动起来。还有就是缺乏售后服务的手段，售后服务还是停留在被动服务的阶段，设备的故障信息被一级级传递，从而耽误解决问题的时间。

陆俊杰先生 DMG（中国）铣床产品经理：DMG 从15年前就已经开始了对整体加工效率提升的研究，已经具备一个成形的理念，这对于用户来说也是一大特色，就是在一台机床上完成粗加工和精加工的工序，DMG也是依次完成各产品的研发的。对于加工中心效率的提高，首先需要其在粗加工和精加工中都要有很好的体现，尤其是在粗加工中，要兼顾高扭矩和高功率的特点。因此，存在最大的阻力是，如何使机床的主轴，在同样的转速下，扭矩也保持最大，如DMG的HSC系列，该系列的机床标准转速是 28000r/min，这也是HSK 63A刀柄承受的最高转速，也就是说同样的刀柄直径情况下，该系列机床的粗加工能力要大得多。

另外，从整体加工上来看，5轴加工仍是提升效率的热点，但是强调5轴加工工艺的厂家很多，但能真正利用的还不到买家的5%。尤其是5轴机床配备的软件，非常特殊，更需国内CAD/CAM的迅速崛起。

尹绪红先生：在大批量生产中，主要有以下几个方面会影响加工效率：

（1）机床进给轴的移动速度。采用滚珠直线导轨大大降低传动副的摩擦力，但其刚性不及方形导轨，所以OKK公司卧式加工中心采用负载高刚性的圆柱滚子直线导轨，其与滚珠直线导轨相比在负载变化很大的情况下，摩擦力变化却不大，这样的特性提高了其对数控指令的随动性，特别在精加工时更有卓越表现。另外，该圆柱滚子直线导轨采用了免维护的内置型自润滑部件，实现20000km免维护的效果，与自动润滑装置相比不会消耗大量的润滑脂，节约成本并且节约停机维护机床的时间。

（2）在批量生产中，因为有更换刀具磨损或折断而影响加工的时间，所以都采用了大容量刀库，实现刀具寿命管理，可将因更换刀具而影响加工时间减少到最低。另外OKK将钻头、丝攻类刀具的断刀检测安排在刀库侧进行，这样又减少了在加工区域内的非切削时间。

（3）高压刀具中心出水装置也必不可少，增加排屑量和切削液直达刀尖，散热快延长刀具寿命，切削更加轻快，提高效率。

（4）电主轴被广泛应用，转速也不断地提高，但主轴的刚性、扭矩与切削速度与刀具的相适应和共同提高的问题需要得到研究解决。

智能化和自动化渗透

黄建文先生：如果要想达到适时掌握和控制机床工作状态的要求，就必须将智能化和自动化渗透到加工过程中去，这就要求机床必须具备网络功能，有了网络才能将工作过程中的各种数据进行传输，而且还要求机床具有智能化的功能，机床必须能够提供基本的工作状态的相关数据，这样数据的传输才有意义，机床随时通过网络接受工作的指令和需要的程序和刀具的相关数据，并把机床的工作状态和任务完成的情况随时传回网络。当设备发生故障的时候也能够及时将故障信息传送给相关的人员或者机床的生产厂家，以便及时处理相关问题。而且随着自动化水平提高，相关的辅助功能的调度和信号的处理以及刀具的管理都需要加强，否则，一个时时都需要人来干预处理的自动化是毫无意义的，如刀具是有寿命的，在自动运转过程中一个智能化的系统会随时跟踪刀具的寿命，当刀具的寿命累计到设定值时会自动通知操作人员及时更换刀具或者自动调用备用刀具继续加工，从而保证了自动化的连续运行。

陆俊杰先生：2007年我们在智能化和自动化方面有了一个很大的动作——与德国一家专门做自动化项目生产厂的合并。此后DMG在智能化生产线，包括自动化流水线方面有了非常大的提升。值得强调的是，在工序智能化上，十多年前我们就开发了人机对话系统，属于机床上的一大突破。

现在人工费用越来越高，自动化的实现对于生产商是非常重要的，降低了依赖于人力的不稳定性。自动化的出现也使得加工的恒定性得到了最佳的控制，而且成本降低。体现智能化和自动化的不仅只有加工，还有对机床的调整。在使用过程中，机床由于磨损，精度会丧失。对此DMG研发了一项功能，可以在最短的时间内（40s）把机床的精度恢复到出厂精度，而在此之前调整时间可能需要一天。这也意味着客户可以自己完成对机床的调整。

尹绪红先生：先进的数控系统具有实时用户宏程序，C语言程序执行器，宏程序执行器等功能，机床厂商能够实现独有的各类功能，实现智能化，使机床具有个性化。如我们开发的网络监控系统(NET MONITOR)，就是应对客户实现办公室管理的需要对运行中的机器进行记录和监控。网络监控系统使用以太网将各机床与电脑联接起来，监控机床的工作状态和相关数据，管理加工记录，通过电脑进行程序的输入和输出。我们某些系统开发的出发点，是为了实现客户在模具加工中实现加工速度与更好的精度要求的统筹兼顾，体现在粗加工中软件优先考虑速度，精加工中优先考虑尺寸精度，特别在转角和圆弧面。有时还要利用某种软件来进行自动补偿，以获得上佳的位置精度。该软件可以监控机床的重要部位的热变形，实行连续动态监控（包括进给轴的进给率、主轴转速、主轴温度和机床床身温度），使用复杂的运算法则来进行适当的补偿，从而获得高的位置精度和加工精度。

智能化和自动化的进程

陆俊杰先生：在 2007年EMO上推出的虚拟机床，是自动化最好的表现。之前的工件都是要在机床上进行测试的，并要占用很长时间来调试，才能达到连续加工的目的。这使得机床停机时间非常长，效率及其低。虚拟机床的诞生解决了这些问题，用户可以在电脑上对工件进行加工演示，包括毛坯形状、精加工质量，甚至加工所用时间计算等，都与现实的加工100%的相像。这使得加工非常安全，排除了碰撞的危险。

今后，我们可以越来越多的进行远程监控。工作人员越来越少，使得加工效率会越来越高，加工效率也是由机床的停机率来体现的。

黄建文先生：目前智能化一方面向着单机智能化更高的水平发展，一方面向着集群化甚至智能工厂的方向发展。如MAZAK公司的MATRIX在原有的智能化基础上又增加了语音导航功能，智能热屏障和智能干涉碰撞防止等功能，智能化的功能更加强大。在单机的智能化网络化基础上，开发智能生产中心管理软件是非常必要的，可以通过网络将现场每台机床以及每个工位的加工状态实时反馈到管理者和相关部门的电脑上，使管理者以及相关部门在任何有网络的地方都可以实时地了解到加工现场的工作情况和计划的执行情况，以便及时下达相应指令。另外，数控系统的双向通信功能可以让管理软件直接调用其工况记录数据库，使得工场工作量的统计可以完全由计算机自动进行。