智慧型工具機，是對製造過程能夠做出決定的工具機。智慧型工具機了解製造的整個過程，能夠監控，診斷和修正在生產過程中出現的各類偏差。並且能為生產的最最佳化提供方案。此外，還能計算出所使用的切削刀具，主軸，軸承和導軌的剩餘壽命，讓使用者清楚其剩餘使用時間和替換時間。
基本介紹
- 中文名：智慧型工具機
- 定義：對製造過程能夠做出決定的工具機
- 作用：為生產的最最佳化提供方案
- 發展階段：1930～1960 1952～2006 2006年
- 研究成果：Mazak的智慧型工具機等
意義,發展過程,發展階段,研究成果,智慧型工具機未來,
意義
1952年第一台數控工具機問世至今50餘年，其中包括走向成熟的30年和走向大規模套用的20餘年。數控工具機依次分別經歷了納米化、高速化、複合化、五軸聯動化等技術發展階段。而於06年智慧型工具機在國際上的出現，標誌著工具機技術在發展的道路上邁出的重大步伐。
工具機技術發展的前景和目標，是能夠實現裝備製造業的全盤自動化，由單機自動化向FMC，CIM，CIMS發展，提高加工精度、效率，降低製造成本，為人類創造更多的財富。在實現全盤自動化過程中，需要解決的技術問題異常複雜，不僅要解決代替體力勞動的問題，更要解決代替腦力勞動問題。它包括工藝、刀具、物流、聯網、信息存儲、控制等。如何用智慧型化代替人的手工和腦力勞動，是最關鍵的核心問題。
智慧型工具機的出現，為未來裝備製造業實現全盤生產自動化創造了條件。首先，通過自動抑制振動、減少熱變形、防止干涉、自動調節潤滑油量、減少噪音等，可提高工具機的加工精度、效率。其次，對於進一步發展集成製造系統來說，單個工具機自動化水平提高后，可以大大減少人在管理工具機方面的工作量。人能有更多的精力和時間來解決工具機以外的複雜問題，更能進一步發展智慧型工具機和智慧型系統。第三，數控系統的開發創新，對於工具機智慧型化起到了極其重大的作用。它能夠收容大量信息，對各種信息進行儲存、分析、處理、判斷、調節、最佳化、控制。它還具有重要功能，如：工夾具資料庫、對話型編程、刀具路徑檢驗、工序加工時間分析、開工時間狀況解析、實際加工負荷監視、加工導航、調節、最佳化，以及適應控制。
發展過程
早在上世紀80年代，美國就曾提出研究發展“適應控制”工具機，但由於許多自動化環節如自動檢測、自動調節、自動補償等沒有解決，雖有各種試驗，但進展較慢。後來在電加工工具機（EDM）方面，首先實現了“適應控制”，通過對放電間隙、加工工藝參數進行自動選擇和調節，以提高工具機加工精度、效率和自動化。
隨後，由美國政府出資創建的機構——智慧型工具機啟動平台（SMPI），一個由公司，政府部門和工具機廠商組成的聯合體對智慧型工具機進行了加速的研究。
而於06年9月在IMTS展會上展出的日本MAZAK公司研發製造的智慧型工具機，則向未來理想的“適應控制”工具機方面大大前進了一步。日本這種智慧型工具機具有六大特色：一、有自動抑制振動的功能。二、能自動測量和自動補償，減少高速主軸、立拄、床身熱變形的影響。三、有自動防止刀具和工件碰撞的功能。四、有自動補充潤滑油和抑制噪音的功能。五、數控系統具有特殊的人機對話功能，在編程時能在監測畫面上顯示出刀具軌跡等，進一步提高了切削效率。六、工具機故障能進行遠距離診斷。
發展階段
第一階段是1930～1960年從手動工具機向機、電、液高效自動化工具機和自動線發展，主要解決減少體力勞動問題。
第二階段是1952～2006年數字控制工具機發展，解決了進一步減少體力和部分腦力勞動問題。
第三階段是2006年開發出智慧型工具機。智慧型化工具機的加速發展，將進一步解決減少腦力勞動問題。
研究成果
在IMTS 2006上，日本Mazak公司以“智慧型工具機”（Intelligent Machine）的名稱，展出了聲稱具有四大智慧型的數控工具機；日本Okuma（大隈）公司展出了名為“thinc”的智慧型數字控制系統（Intelligent Numerical Control System）。
Mazak的智慧型工具機：發出信息和進行思考
Mazak對智慧型工具機的定義是：工具機能對自己進行監控，可自行分析眾多與工具機、加工狀態、環境有關的信息及其他因素，然後自行採取應對措施來保證最最佳化的加工。換句話說，工具機進化到可發出信息和自行進行思考。結果是：工具機可自行適應柔性和高效生產系統的要求。當前Mazak的智慧型工具機有以下四大智慧型：
1. 主動振動控制——將振動減至最小；
2. 智慧型熱屏障——熱位移控制；
3. 智慧型安全螢幕障——防止部件碰撞；
4. 馬扎克語音提示——語音信息系統。
Okuma的智慧型工具機：具備“思想”
Okuma的智慧型數字控制系統的名稱為“thinc”，它是英文“思想”(think)的諧音，表明它具備思想能力。Okuma認為當前經典的數控系統的設計(結構)，執行和使用(design、implementation、use) 三個方面已經過時，對它進行根本性變革的時機已經到來。
Okuma說，thinc不僅可在不受人的干預下，對變化了的情況作出“聰明的決策”(smart decision)，還可使工具機到了用戶廠後，以增量的方式使其功能在套用中自行不斷增長，並會更加自適應新的情況和需求，更加容錯，更容易編程和使用。總之，在不受人工干預的情況下，工具機將為用戶帶來更高的生產效率。
GE Fanuc公司和辛辛那提公司的進展
GE Fanuc公司引入的一套監控和分析方案也是智慧型工具機發展的一個例子，這套方案在2006年9月的IMTS 展覽會得以展示。一種名為效率工具機4.0，基於網際網路的方案應運而生，它是通過收集工具機和其它設備複雜的基本數據而提供的富有洞察力的、可指出原因的分析方法。它還提供一套遠程診斷工具，從而使不出現故障的平均時間最長而用於修理的時間最短。它還能用於計算機維護管理系統中監控不同的現場。智慧型工具機的另一個例子是辛辛那提的多任務加工中心設計的軟體，它可探測到B 旋轉軸的不平衡條件。裝備了SINUMERIK 840D控制系統，新的平衡感測器監控Z軸發生的錯誤後準確和迅速地感受到不平衡。探測後，由一套平衡輔助程式通過計算產生出一個顯示圖，來確定出不平衡的位置所在以及需要進行多少補償。該技術也已用於Giddings & Lewis的立式車床上。
米克朗智慧型工具機模組
米克朗系列化的模組（軟體和硬體）是該公司在智慧型工具機領域的成果。不同“智慧型工具機”模組的目標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工具機之間的通信。其次，還必須在不同切削加工最佳化過程中為用戶提供工具，以顯著改善加工效能。第三，工具機必須能獨立控制和最佳化切削過程，從而改善工藝安全性和工件加工質量。
米克朗的高級工藝控制系統（APS）模組是一套監視系統，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的，而且能很好地用於其它切削加工系統。
無線通知系統(RNS)
“無線通知系統”模組開啟了通信和靈活性的新紀元。通過這一系統，用戶能接收米克朗加工中心的運行情況信息。通過行動電話的簡訊形式，用戶就能知道工具機的操作狀態和程式執行狀態。
全球首創、獨家所有的智慧型操作人員支持系統(OSS)
操作人員支持系統(OSS)能根據工件的結構和加工要求，最佳化加工過程。通過易用的用戶界面，用戶可以方便地設定目標尺寸、轉速、精度和表面光潔度以及工件重量和加工的複雜程度等參數並能隨時修改。
