摘要：数控机床就是采用了数控技术的机床。其工作过程是将加工零件的几何信息和工艺信息进行数字化处理，即对所有的步骤（如机床的启动或停止、主轴的变速、工件的夹紧或松夹、刀具的选择和替换、切削液的开或关等）和刀具与工件之间的相对位移以及进给速度等用数字化的代码表示。在加工前由编程人员按规定的代码将零件的图纸编制成程序，然后通过程序载体（如穿孔带、磁带、磁盘、光盘和半导体存储器等）或手工直接输入（MDI）方式将数字信息送入数控系统的计算机中进行寄存、运算和处理，最后通过驱动电路由伺服装置控制机床实现自动加工。数控机床最大的特点是当改变加工零件时，一般只需要向数控系统输入新的加工程序，而不需要对机床进行人工的调整和直接参与操作，就可以自动地完成整个加工过程。本文对数控加工中心智能化改进策略进行了阐述分析。
关键词：数控加工中心；智能化；改进策略
1、数控加工中心
加工中心是从数控铣床发展而来的。与数控铣床的最大区别在于加工中心具有自动交换加工刀具的能力，通过在刀库上安装不同用途的刀具，可在一次装夹中通过自动换刀装置改变主轴上的加工刀具，实现多种加工功能。数控加工中心是由机械设备与数控系统组成的适用于加工复杂零件的高效率自动化机床。数控加工中心是目前世界上产量最高、应用最广泛的数控机床之一。它的综合加工能力较强，工件一次装夹后能完成较多的加工内容，加工精度较高，就中等加工难度的批量工件，其效率是普通设备的5～10倍，特别是它能完成许多普通设备不能完成的加工，对形状较复杂，精度要求高的单件加工或中小批量多品种生产更为适用。它把铣削、镗削、钻削、攻螺纹和切削螺纹等功能集中在一台设备上，使其具有多种工艺手段。加工中心按照主轴加工时的空间位置分类有：卧式和立式加工中心。按工艺用途分类有：镗铣加工中心，复合加工中心。按功能特殊分类有：单工作台、双工作台和多工作台加工中心。单轴、双轴、三轴及可换主轴箱的加工中心等。
2、数控加工优缺点
数控加工有下列优点：大量减少工装数量，加工形状复杂的零件不需要复杂的工装。如要改变零件的形状和尺寸，只需要修改零件加工程序，适用于新产品研制和改型。加工质量稳定，加工精度高，重复精度高，适应飞行器的加工要求。多品种、小批量生产情况下生产效率较高，能减少生产准备、机床调整和工序检验的时间，而且由于使用最佳切削量而减少了切削时间。可加工常规方法难于加工的复杂型面，甚至能加工一些无法观测的加工部位。
数控加工的缺点是机床设备费用昂贵，要求维修人员具有较高水平。
3、数控加工原理
数控加工过程所需的各种操作（如主轴变速、松夹工件、进刀与退刀、开车与停车、选择刀具、供给冷却液等）和步骤以及与工件之间的相对位移等都用数字化的代码表示，并按工艺先后顺序组织成“NC程序”，数控机床之所以能够加工一些几何形状复杂的零件，就是因为数控机床的坐标轴能够联动，编程人员在编写NC程序时，使用规定的NC代码体系，只给出联动轴的起终点坐标及插补速度等的代码，而完成联动轴在起终点间的运动过程参数要由NC自动求出。
3.1插补原理：
插补是在已知曲线的起终点之间，确定一些中间点坐标的一种计算方法，机械零件大部分由直线和圆弧组成，因此NC都具有直线和圆弧的插补功能。零件程序中提供了直线的起点和终点坐标，圆弧的起点坐标以及圆弧走向（顺时针或逆时针）或圆心相对于起点的偏移量或圆弧半径。插补的任务，是根据偏程进给速度的要求，完成从轮廓起点到终点的中间点坐标值的计算。
3.2刀具补偿原理：是指NC对编程时零件轮廓轨迹与刀具实际运行轨迹差值进行补偿的功能。如下图所示：用一个半径为R的刀具加工图中的实线表示的工件，刀具运行的实际中心轨迹应为图中的虚线所示，于是刀具离开工件的这一个距离就是偏置（二者之间相差一个刀具半径R），偏置量（offset value）是一个二维的矢量，可正可负。
4、数控加工中心智能化改进策略
4.1振动的自动抑制技术
数控加工中心在工作过程中难免会存在一定的振动，振动摩擦会影响产品的质量，破坏产品的表面状况，除此以外，对加工中心刀具的使用寿命也有一定的影响，甚至会严重影响整个工作效果，阻碍工作的正常进行。为此需采取有效措施减小加工中心的振动，从而确保产品的加工质量和工作效率，时刻对自动化生产进行监控。目前，现代数控加工中心的智能技术中加入了振动的自动抑制技术，在监测过程中一旦加工中心的振动幅度和频率超过一定指标，能够及时降低进行调整，反之，同样可以进行加大，从而提高工作效率。
4.2切削温度的监控及补偿
一般来说，机械运动都会伴随着热量的产生，在数控加工中心的切削过程中同样会产生热能，若局部温度过高会引起零件的变形，对后期的产品加工工作造成影响，容易产生误差，无法保证生产高质量的产品。机床的切削速度越大，伴随的热量就越高，其误差也就越大，因此需要提高数控系统的高速数据处理能力，同时对温度也应具备调整能力，进行温差的补偿。可以通过安装温度传感器对温度进行监控和补偿，将温度信号进行电信号的转换，发送给整个数控系统，从而提高零件的加工效率。
4.3智能刀具的监控技术
刀具在加工过程中可能因为某些因素被损坏，无法保证产品加工的正常进行，因此需要对刀具的加工情况进行智能监控，从而减少加工中心故障。随着数控加工技术的发展，生产力水平逐渐提升，现代智能数控加工中心具有生产率高、稳定性强、灵活度好等特点，以往传统的数控加工技术己经不能满足人们现在对产品的需求量和质量要求。近年来智能技术在不断创新和改革，信息处理功能和传感技术达到了一个更高的层次，为刀具的智能监控提供可能。
4.4智能操作与远程通信技术
随着加工中心的使用时间的增长，越容易产生各种故障，并且在操作过程中也可能发生失误，从而导致产品的报废和对加工中心的损坏，造成一定的经济损失。为了使加工项目正常运作，达到预期的效果，需要经过反复的模拟和数据的计算，对参数进行合理的设定优化加工过程，以便改善加工效率。通过智能操作与远程通信技术能够及时调整，系统自动根据参数操作和设定人员控制加工中心，保证加工中心的操作精度和产品的质量。
5、结束语
随着科技的发展，加工中心的智能化帮助各大企业创造了更大的利益，取代了以往以手工为主的传统加工模式，在保障产品质量的同时，减少了人力和物力。为了实现智能数控加工中心的进一步发展，人们应加强研发新技术，充分发挥想象力，借鉴国内外先进的技术理念，促进数控加工中心智能化的延伸。
参考文献：
[1]支持向量回归机在数控加工中心热误差建模中的应用，苗恩铭，龚亚运成天驹，陈海东，光学精密工程Optics and Precision Engineering，2013年04期；
论文作者:张秋雨
论文发表刊物:《基层建设》2017年第30期
论文发表时间:2018/1/8
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