机械制造行业分析(浅论机械制造的智能化技术发展趋势)

摘要：随着计算机技术的飞速发展，传统制造业发生了根本性的变化，各工业发达国家纷纷投入巨资。研究开发了对现代制造技术，提出了一种全新的制造模式。

关键词：机械制造；智能技术；系统

1机械制造技术的发展

在现代制造系统中，数控技术是关键技术，它集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高科技于一体，具有高精度、高效率、灵活自动化等特点。对制造业在实现柔性自动化、集成化和智能化方面发挥着重要作用。目前，数控技术正在发生根本性的变化，从特殊的封闭式开环控制模式到通用的开放式实时动态全控制模式。在集成的基础上，数控系统实现了超薄和超小型化；数控系统以智能化为基础，集成计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术，实现高速、高精度、高效率控制，并能自动校正、调整和补偿加工过程中的各种参数，从而实现在线诊断和智能故障处理；在网络化的基础上，计算机辅助设计/计算机辅助制造与数控系统相结合。机床网络化，实现集中控制的群控处理。

2智能技术发展趋势

2.1绩效发展方向

(1)高速、高精度、高效率。

速度、精度和效率是机械制造技术的关键性能指标。通过采用高速中央处理器芯片、RISC芯片、多处理器控制系统和具有高分辨率对检测元件的交流数字伺服系统，并采取有效措施改善机床的动静态特性，高速高精度高效率机床得到了很大提高。

(2)灵活性。

它包括两个方面：数控系统本身的灵活性、数控系统的模块化设计和大的功能覆盖面。裁剪性强，容易满足不同用户的需求；同一个集团控制系统凭借集团拉动系统的灵活性，可以根据不同生产流程的需求，自动动态调整物流和信息流，从而最大限度地提高集团控制系统的效率。

(3)过程复杂，多轴。

以减少工序和辅助时间为主要目的的复合加工。它正朝着多轴和多系列控制功能发展。数控机床的工艺复合是指工件首次夹紧在机床上后，采用自动换刀、旋转轴头或转盘等多种措施，完成多工序、多表面的复合加工。

(4)实时智能。

早期的实时系统通常针对对和对，这两个简单的理想环境，它们的功能是如何安排任务，以确保它们在指定的时限内完成。人工智能试图通过使用计算模型来实现人类的各种智能行为。今天，随着科学技术的发展，实时系统和人工智能相互结合。人工智能正朝着具有实时响应的更现实的领域发展，而实时系统也正朝着具有智能行为的更复杂的应用发展。因此，出现了实时智能控制的新领域。

2.2功能发展方向

(1)图形用户界面。

用户界面是数控系统和用户之间的对方言界面。由于不同的用户对对界面有不同的要求，开发用户界面的工作量巨大，用户界面已经成为计算机软件开发中最困难的部分之一。目前，互联网、虚拟现实、科学计算可视化和多媒体技术也对对用户界面提出了更高的要求。图形用户界面极大地方便了非专业用户的使用。人们可以通过窗口和菜单进行操作，方便了蓝图编程和快速编程、三维彩色立体动态图形显示、图形仿真

科学计算可视化可以用来高效地处理和解释数据，使信息交流不再局限于文字和语言教育，而是可以直接使用图形、图像和动画等视觉信息。可视化技术与虚拟环境技术的结合进一步拓宽了应用领域，如无图设计、虚拟样机技术等。这对对缩短产品设计周期、提高产品质量、降低产品成本具有重要意义。在数控技术领域，可视化技术可以应用于计算机辅助设计/计算机辅助制造中，如自动编程设计、自动参数设置、刀具补偿和刀具管理数据的动态处理和显示、加工过程的可视化仿真演示等。

(3)插值和补偿方法多样化。

多种插值方法，如线性插值、圆弧插值、柱面插值、空间椭圆曲面插值、螺纹插值、极坐标插值、2D 2螺旋插值、NANO插值、NURBS插值(非均匀有理B样条插值)、多项式插值等。多种补偿功能，如间隙补偿、垂直度补偿、象限误差补偿、俯仰和测量系统误差补偿、速度相关前馈补偿、温度补偿、刀具半径补偿、平滑进刀和退刀以及对点计算等。

(4)内置高性能可编程控制器。

数控系统配有高性能的可编程控制器控制模块，可直接用梯形回路或高级语言编程，具有直观的在线调试和在线帮助功能。编程工具包括车床和铣床标准可编程控制器用户程序的真实面，用户可以根据标准可编程控制器用户程序对其进行编辑和修改，从而方便地建立自己的应用程序。

(5)多媒体技术的应用。

多媒体技术融合了计算机、视听和通信技术，使计算机具有综合处理声音、文本、图像和视频信息的能力。在数控技术领域。多媒体技术的应用可以使信息处理更加全面和智能化，在实时监控系统、生产现场设备故障诊断和生产过程参数监控等方面具有很大的应用价值。

2.3建筑的发展

(1)整合。

采用高度集成的中央处理器、RISC芯片、大规模可编程集成电路现场可编程门阵列、EPLD、可编程逻辑器件和专用集成电路芯片可以提高数控系统的集成度和软硬件运行速度，采用发光二极管平板显示技术可以提高显示性能。平板显示器具有科技含量高、重量轻、体积小、功耗低和便于携带的优点。它可以实现超大显示。应用先进的封装和互连技术，半导体和表面安装技术将被集成。通过增加集成电路的密度并减少互连的长度和数量，可以降低产品价格，提高性能，减小元件尺寸，并提高系统的可靠性。

(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。根据不同的功能要求，将基本模块如中央处理器、存储器、位置伺服、可编程控制器、输入输出接口、通信等制成标准的系列化产品，通过积木式的方式削减功能和增减模块数量，形成不同等级的数控系统。

(3)联网

机床联网可用于远程控制和无人操作。通过机床联网，其他机器可以在任何机床上编程、设置、操作和运行。不同机床的图像可以同时显示在每台机床的屏幕上。

3智能新一代PCNC数控系统

目前，有可能开发出新一代智能PCNC数控系统，该系统适用于复杂的制造过程，具有闭环控制体系结构。新一代智能PCNC数控系统集计算机智能技术、网络技术、计算机辅助设计/计算机辅助制造、伺服控制、自适应控制、动态数据管理、动态刀具补偿和动态仿真于一体，形成了严格的制造过程闭环控制系统。