论机械制造的智能化技术发展趋势

摘 要：随着现代科学技术的快速发展，机械制造业面临着不同方面的发展要求，尤其是计算机的发展应用在很大程度上改变了原有的机械制造的生产模式，机械制造技术从单一的生产模式开始与计算机技术，信息技术相结合。文章就针对其机械制造的智能化技术进行简要分析。

关键词：机械制造；智能化技术；发展趋势

1 机械制造技术的发展

机械制造业作为一个传统的领域已经发展了很多年，积累了许多理论和实践经验，但随着当今社会的发展，人们的生活水平不断提高，各个方面的个性化需求越来越强烈。作为已经深入到各行各业并已成为基础工业的机械制造业面临着严峻的挑战。先进制造技术这个概念的提出为机械制造业的发展指明了方向。

因社会的发展变革，数控技术在一定程度上也发生了根本性的改变，由原来的封闭式开环控制模式转变为通用型开放式动态环控模式。数控技术在集成化的基础上，实现了超小超薄化；其在智能化的基础上，综合了多种多媒体，神经网络等多学科技术，以高效，便捷，精准的控制方式进行加工处理，能够自动的修正和调节各项参考数据，实现了在线诊断故障和智能化处理的工作原理；数控技术在网络化的基础上，与CAD/CAM集为一体，更加快捷的实现了中央控制的集中群控加工。

2 智能化技术发展趋势

2.1 性能发展方向

2.1.1 速度，精度，效率的高标准化。机械制造技术最重要的性能指标则是速度，精度，效率的高效结合与统一，它采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系统以及带高分辨率绝对式检测元件的交流数字服务系统，同时采取了改善机床动态、静态特性等有效措施，机床的高速高精高效化已大大提高。

2.1.2 柔性化。a.群拉系统的柔性：在很大程度上满足了生产流程的不同需求，可以任意自动的调整物料与信息之间的数据，最大限度的发挥群控的系统效用。b.数控系统本身的柔性，数控系统采用模块化设计，功能覆盖面大。可裁剪性强，便于满足不同用户的需求。

2.1.3 工艺复合性和多轴化。工艺复合化通常是指将一台机床一次装夹后，运用多种技术措施如自动换刀，旋转刀头，转台等，将不同工序，复杂的数控机床进行复合加工。它的主要发展方向已经由原来的减少工序，辅助时间改变为多功能，多轴，多系统控制的方向发展。这种发展方向必然适应时代发展的需要，以便更好的为数控机床服务。

2.1.4 实时智能化。随着科学技术的不断进步与发展，人们对于计算机的使用已经相当普遍，并且应用于各个领域之中，由此出现了实时智能控制系统，它是将实时系统与智能化相结合在一起，用计算机模型模拟出类似人类的各种智能行为来完成规定时间内所要完成的任务，这样就可以大大的减少人力在机械上浪费的时间，更加能够提升运作效率。并且这种智能化研究的主要目的就是进行调度，保证其在理想状态下，更方便快捷的完成工作任务。

2.2 功能发展方向

2.2.1 用户界面图形化。随着虚拟技术，因特网，科学技术的可视化以及各种多媒体的广泛发展，人们对于计算机界面的使用提出了更高的要求。界面对于数控机床而言，它是沟通使用者的一个重要窗口和纽带。由于用户群体不同，他们对于界面的标准也是有所不同的，这就给计算机软件开发研制带来了一定的挑战。更多的用户希望能够通过界面来编制程序，做一些动态的立体三维图来更好的展示数控系统的独特性，通过这些图形模拟，动态跟踪和模仿，可以从不用角度进行分析和研究，实现了视图和局部的显示比例功能有效发挥。

2.2.2 科学计算可视化。对于数控而言，可视化尤其的重要。它对于提高产品质量，工作效率，缩短设计产品的周期，减少成本等方面都发挥着不可替代的作用。就当今社会而言，要想更好的将计算机网络应用于各个领域中，就必须走多元化的发展道路，这样才能适应时代发展的脉搏，推动其各行业的快速发展。就数控机床而言，我们要做的就是将可视化技术与虚拟技术相结合在一起，进一步拓宽其研究领域，采取的方式就是可以利用CAD/CAM等技术，自动编程设计、参数自动设定、刀具补偿和刀具管理数据的动态处理和显示以及加工过程的可视化仿真演示等。

2.2.3 内装高性能PLC。计算机的广泛应用，带动了很多高性能技术的发展，数控机床在编控的过程中就将一种高性能的控制模板PLC应用于界面之中，这种控制模板可以有效的提高语言编程，使其更加直观的进行调试和在线解决一些所存在的问题，用户可以很快的查找出问题，并可以在PLC中直接的进行修改编辑，通过这种方式可以有效的建立自己的应用程序，提高运行。

2.2.4 多媒体技术应用。网络化的快速发展，使得多媒体技术得到了更广泛的应用，由于其计算机具有独特的综合处理能力，可以将声音，文字，图片有效的整合在一起，因此可以更加直观的诊断出生产设备及在运作中出现的一些问题。利用这种多媒体技术有效的监控测试，可以大大降低错误的出现频率，具有很强的使用价值。

2.3 体系结构的发展

2.3.1 集成化。采用高度集成化CPU，RISC芯片和大规模可编程集成电路FPGA、EPLD、CPLD以及专用集成电路ASIC芯片，可提高数控系统的集成度和软硬件运行速度，应用LED平板显示技术，可提高显示器性能。平板显示器具有科技含量高、重量轻、体积小、功耗低、便于携带等优点。可实现超大尺寸显示。应用先进封装和互连技术，将半导体和表面安装技术融为一体。通过提高集成电路密度、减少互连长度和数量来降低产品价格，改进性能，减小组件尺寸，掘高系统的可靠性。

2.3.2 模块化。硬件模块化易于实现数控系统的集成化和标准化，根据不同的功能需求，将基本模块，如CPU、存储器、位置伺服，PLC、输入输出接口、通讯等模块，作成标准的系列化产品，通过积木方式进行功能裁剪和模块数量的增减，构成不同档次的数控系统。

2.3.3 网络化。机床联网可进行远程控制和无人化操作，通过机床联网，可在任何一台机床上对其它机床进行编程、设定、操作、运行。不同机床的画面可同时显示在每一台机床的屏幕上。

2.3.4 通用型开放式闭环控制模式。由于制造过程是一个具有多变量控制和加工工艺综合作用的复杂过程，包含诸如加工尺寸、形状、振动、噪声、温度和热变形等各种变化因素，因此，要实现加工过程的多目标优化，必须采用多变量的闭环控制，在实时加工过程中动态调整加工过程变量。加工过程中采用开放式通用型实时动态全闭环控制模式，易于将计算机实时智能技术、网络技术、多媒体技术、CAD/CAM、伺服控制、自适应控制、动态数据管理及动态刀具补偿、动态仿真等高新技术融于一体，构成严密的制造过程闭环控制体系，从而实现集成化、智能化、网络化。

3 智能化新一代PCNC数控系统

当前开发研究适应于复杂制造过程的、具有闭环控制体系结构的、智能化新一代PCNC数控系统已成为可能，智能化新一代PCNC数控系统将计算机智能技术，网络技术、CAD/CAM、伺服控制、自适应控制、动态数据管理及动态刀具补偿、动态仿真等高新技术融于一体，形成严密的制造过程闭环控制体系。

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