1意義

1952年臺(tái)數(shù)控機(jī)床問世至今50余年，其中包括走向成熟的30年和走向大規(guī)模應(yīng)用的20余年。數(shù)控機(jī)床依次分別經(jīng)歷了納米化、高速化、復(fù)合化、五軸聯(lián)動(dòng)化等技術(shù)發(fā)展階段。而于06年智能機(jī)床在國(guó)際上的出現(xiàn)，標(biāo)志著機(jī)床技術(shù)在發(fā)展的道路上邁出的重大步伐。
機(jī)床技術(shù)發(fā)展的前景和目標(biāo)，是能夠?qū)崿F(xiàn)裝備制造業(yè)的全盤自動(dòng)化，由單機(jī)自動(dòng)化向FMC，CIM，CIMS發(fā)展，提高加工精度、效率，降低制造成本，為人類創(chuàng)造更多的財(cái)富。在實(shí)現(xiàn)全盤自動(dòng)化過程中，需要解決的技術(shù)問題異常復(fù)雜，不僅要解決代替體力勞動(dòng)的問題，更要解決代替腦力勞動(dòng)問題。它包括工藝、刀具、物流、聯(lián)網(wǎng)、信息存儲(chǔ)、控制等。如何用智能化代替人的手工和腦力勞動(dòng)，是關(guān)鍵的核心問題。
智能機(jī)床的出現(xiàn)，為未來裝備制造業(yè)實(shí)現(xiàn)全盤生產(chǎn)自動(dòng)化創(chuàng)造了條件。首先，通過自動(dòng)抑制振動(dòng)、減少熱變形、防止干涉、自動(dòng)調(diào)節(jié)潤(rùn)滑油量、減少噪音等，可提高機(jī)床的加工精度、效率。其次，對(duì)于進(jìn)一步發(fā)展集成制造系統(tǒng)來說，單個(gè)機(jī)床自動(dòng)化水平提高后，可以大大減少人在管理機(jī)床方面的工作量。人能有更多的精力和時(shí)間來解決機(jī)床以外的復(fù)雜問題，更能進(jìn)一步發(fā)展智能機(jī)床和智能系統(tǒng)。第三，數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)創(chuàng)新，對(duì)于機(jī)床智能化起到了極其重大的作用。它能夠收容大量信息，對(duì)各種信息進(jìn)行儲(chǔ)存、分析、處理、判斷、調(diào)節(jié)、優(yōu)化、控制。它還具有重要功能，如：工夾具數(shù)據(jù)庫(kù)、對(duì)話型編程、刀具路徑檢驗(yàn)、工序加工時(shí)間分析、開工時(shí)間狀況解析、實(shí)際加工負(fù)荷監(jiān)視、加工導(dǎo)航、調(diào)節(jié)、優(yōu)化，以及適應(yīng)控制。

2發(fā)展過程

早在上世紀(jì)80年代，美國(guó)就曾提出研究發(fā)展“適應(yīng)控制”機(jī)床，但由于許多自動(dòng)化環(huán)節(jié)如自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)調(diào)節(jié)、自動(dòng)補(bǔ)償?shù)葲]有解決，雖有各種試驗(yàn)，但進(jìn)展較慢。后來在電加工機(jī)床（EDM）方面，首先實(shí)現(xiàn)了“適應(yīng)控制”，通過對(duì)放電間隙、加工工藝參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)選擇和調(diào)節(jié)，以提高機(jī)床加工精度、效率和自動(dòng)化。
隨后，由美國(guó)政府出資創(chuàng)建的機(jī)構(gòu)——智能機(jī)床啟動(dòng)平臺(tái)（SMPI），一個(gè)由公司，政府部門和機(jī)床廠商組成的聯(lián)合體對(duì)智能機(jī)床進(jìn)行了加速的研究。
而于06年9月在IMTS展會(huì)上展出的日本MAZAK公司研發(fā)制造的智能機(jī)床，則向未來理想的“適應(yīng)控制”機(jī)床方面大大前進(jìn)了一步。日本這種智能機(jī)床具有六大特色：一、有自動(dòng)抑制振動(dòng)的功能。二、能自動(dòng)測(cè)量和自動(dòng)補(bǔ)償，減少高速主軸、立拄、床身熱變形的影響。三、有自動(dòng)防止刀具和工件碰撞的功能。四、有自動(dòng)補(bǔ)充潤(rùn)滑油和抑制噪音的功能。五、數(shù)控系統(tǒng)具有特殊的人機(jī)對(duì)話功能，在編程時(shí)能在監(jiān)測(cè)畫面上顯示出刀具軌跡等，進(jìn)一步提高了切削效率。六、機(jī)床故障能進(jìn)行遠(yuǎn)距離診斷。

3發(fā)展階段

階段是1930～1960年從手動(dòng)機(jī)床向機(jī)、電、液自動(dòng)化機(jī)床和自動(dòng)線發(fā)展，主要解決減少體力勞動(dòng)問題。
第二階段是1952～2006年數(shù)字控制機(jī)床發(fā)展，解決了進(jìn)一步減少體力和部分腦力勞動(dòng)問題。
第三階段是2006年開發(fā)出智能機(jī)床。智能化機(jī)床的加速發(fā)展，將進(jìn)一步解決減少腦力勞動(dòng)問題。

4研究成果

在IMTS 2006上，日本Mazak公司以“智能機(jī)床”（Intelligent Machine）的名稱，展出了聲稱具有四大智能的數(shù)控機(jī)床；日本Okuma（大隈）公司展出了名為“thinc”的智能數(shù)字控制系統(tǒng)（Intelligent Numerical Control System）。
Mazak的智能機(jī)床：發(fā)出信息和進(jìn)行思考
Mazak對(duì)智能機(jī)床的定義是：機(jī)床能對(duì)自己進(jìn)行監(jiān)控，可自行分析眾多與機(jī)床、加工狀態(tài)、環(huán)境有關(guān)的信息及其他因素，然后自行采取應(yīng)對(duì)措施來保證優(yōu)化的加工。換句話說，機(jī)床進(jìn)化到可發(fā)出信息和自行進(jìn)行思考。結(jié)果是：機(jī)床可自行適應(yīng)柔性和生產(chǎn)系統(tǒng)的要求。當(dāng)前Mazak的智能機(jī)床有以下四大智能：
1. 主動(dòng)振動(dòng)控制——將振動(dòng)減至小；
2. 智能熱屏障——熱位移控制；
3. 智能安全屏障——防止部件碰撞；
4. 馬扎克語(yǔ)音提示——語(yǔ)音信息系統(tǒng)。
Okuma的智能機(jī)床：具備“思想”
Okuma的智能數(shù)字控制系統(tǒng)的名稱為“thinc”，它是英文“思想”（think）的諧音，表明它具備思想能力。Okuma認(rèn)為當(dāng)前經(jīng)典的數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（結(jié)構(gòu)），執(zhí)行和使用（design、implementation、use） 三個(gè)方面已經(jīng)過時(shí)，對(duì)它進(jìn)行根本性變革的時(shí)機(jī)已經(jīng)到來。
Okuma說，thinc不僅可在不受人的干預(yù)下，對(duì)變化了的情況作出“聰明的決策”（smart decision），還可使機(jī)床到了用戶廠后，以增量的方式使其功能在應(yīng)用中自行不斷增長(zhǎng)，并會(huì)更加自適應(yīng)新的情況和需求，更加容錯(cuò)，更容易編程和使用。總之，在不受人工干預(yù)的情況下，機(jī)床將為用戶帶來更高的生產(chǎn)效率。
GE Fanuc公司和辛辛那提公司的進(jìn)展
GE Fanuc公司引入的一套監(jiān)控和分析方案也是智能機(jī)床發(fā)展的一個(gè)例子，這套方案在2006年9月的IMTS 展覽會(huì)得以展示。一種名為效率機(jī)床4.0，基于互聯(lián)網(wǎng)的方案應(yīng)運(yùn)而生，它是通過收集機(jī)床和其它設(shè)備復(fù)雜的基本數(shù)據(jù)而提供的富有洞察力的、可指出原因的分析方法。它還提供一套遠(yuǎn)程診斷工具，從而使不出現(xiàn)故障的平均時(shí)間長(zhǎng)而用于修理的時(shí)間短。它還能用于計(jì)算機(jī)維護(hù)管理系統(tǒng)中監(jiān)控不同的現(xiàn)場(chǎng)。智能機(jī)床的另一個(gè)例子是辛辛那提的多任務(wù)加工中心設(shè)計(jì)的軟件，它可探測(cè)到B 旋轉(zhuǎn)軸的不平衡條件。裝備了SINUMERIK 840D控制系統(tǒng)，新的平衡傳感器監(jiān)控Z軸發(fā)生的錯(cuò)誤后準(zhǔn)確和迅速地感受到不平衡。探測(cè)后，由一套平衡輔助程序通過計(jì)算產(chǎn)生出一個(gè)顯示圖，來確定出不平衡的位置所在以及需要進(jìn)行多少補(bǔ)償。該技術(shù)也已用于Giddings & Lewis的立式車床上。
米克朗智能機(jī)床模塊
米克朗系列化的模塊（軟件和硬件）是該公司在智能機(jī)床領(lǐng)域的成果。不同“智能機(jī)床”模塊的目標(biāo)是將切削加工過程變得更透明、控制更方便。為此，必須首先建立用戶和機(jī)床之間的通信。其次，還必須在不同切削加工優(yōu)化過程中為用戶提供工具，以顯著改善加工效能。第三，機(jī)床必須能獨(dú)立控制和優(yōu)化切削過程，從而改善工藝安全性和工件加工質(zhì)量。
米克朗的工藝控制系統(tǒng)（APS）模塊是一套監(jiān)視系統(tǒng)，它使用戶能觀察和控制切削加工過程。它是特為高性能和高速切削而開發(fā)的，而且能很好地用于其它切削加工系統(tǒng)。
無線通知系統(tǒng)（RNS）
“無線通知系統(tǒng)”模塊開啟了通信和靈活性的新紀(jì)元。通過這一系統(tǒng)，用戶能接收米克朗加工中心的運(yùn)行情況信息。通過移動(dòng)電話的短信形式，用戶就能知道機(jī)床的操作狀態(tài)和程序執(zhí)行狀態(tài)。
*創(chuàng)、所有的智能操作人員支持系統(tǒng)（OSS）
操作人員支持系統(tǒng)（OSS）能根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)和加工要求，優(yōu)化加工過程。通過易用的用戶界面，用戶可以方便地設(shè)定目標(biāo)尺寸、轉(zhuǎn)速、精度和表面光潔度以及工件重量和加工的復(fù)雜程度等參數(shù)并能隨時(shí)修改。

5智能機(jī)床未來

21世紀(jì)，數(shù)控機(jī)床將在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上，由機(jī)械運(yùn)動(dòng)的自動(dòng)化向信息控制的智能化方向發(fā)展。其發(fā)展速度和高度將取決于人才、科研、創(chuàng)新、合作四個(gè)方面。2006年展出的這個(gè)世界上臺(tái)智能機(jī)床，還需要進(jìn)一步的完善、提高。如在機(jī)、電、液、氣、光元件和控制系統(tǒng)方面；在加工工藝參數(shù)的自動(dòng)收集、存儲(chǔ)、調(diào)節(jié)、控制、優(yōu)化方面；在智能化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化后的可靠性、穩(wěn)定性、耐用性等方面，都還需要深入研究。