绿色生态机床的知识介绍

3.聪明加工系统

如果绿色生态机床的愿景是环境友好，那么智能机床的目标就是用户友好。“用户友好”的含义在于大幅度提高工作效率和工作更加舒适和安全。这就要求机床能够自主管理自己，能够自动识别加工任务和加工状态，无需或很少需要人工干预，而且能够与操作者及时沟通，变得“聪明”起来，开拓数控机床的新纪元。

机床在加工过程中不可避免会产生各种误差，需要采用现代监控和补偿技术，以进一步提高机床的性能和通信能力。2005年，美国国家标准与技术研究所提出“聪明加工系统”(Smart Machining System)的研究计划。

聪明加工系统的五大目标是：

1)系统动态优化。将相关工艺过程和设备知识加以集成后进行建模，进行系统的动态性能优化。

2)设备特征化。开发特征化的测量方法、模型和标准，并在运行状态下对机床性能进行测量和通信。

3)采用下一代数控系统。与STEP-NC兼容的接口和数据格式，使基于CAD模型的机器控制能够无缝运行。

4)状态监控和可靠性，开发测量、传感和分析方法。

5)在加工过程中直接测量刀具磨损和工件精度的方法。

聪明加工系统的实质是制造系统的智能化和网络化。

3.1先进过程控制系统

先进过程系统(Advanced Process System)的内涵是监测电主轴的工作状态。因为电主轴是数控机床的心脏，它的状态直接关系到加工精度和加工效率。其原理是在电主轴壳体中前端轴承附近安装了加速度传感器，使铣削过程中产生的振动可以加速度“g载荷”值的形式显示。

3.2智能温度控制系统

机床热变形是影响加工精度的主要因素之一。产生热变形的因素很多，主要是来自机床的工作环境和机床内部的热影响：

1)环境影响。如车间的温度分布和温度变化以及空气对流；日光、暖气和邻近机床等热源的影响；以及来自机床基础的热传导。

2)机床内部的影响。如机床的零部件的发热(轴承、丝杆、导轨、电动机、齿轮、液压系统等)，切削过程产生的热量以及冷却系统的发热。

上述热影响对机床结构来说是一种复杂的热输入，它随时间和机床工作状态而变化，是不可预测的，而最终造成机床热变形的大小和部位还取决于机床结构材料的热性能，即材料的热涨系数、导热率和热容量以及机床的结构设计，即部件形状、质量和热源的分布。

4. e-机床

在高速加工复杂的三维轮廓时，经常遇到如何优化上三个相互关联的数值：速度、精度和表面光洁度。例如，当粗加工模具时，首先应该考虑速度；在精加工小型精密电极时，精度就成为最重要的；而在光整模具时，追求的却是表面光洁度。如何在不同情况下，合理配置和优化机床的性能来达到目标，是一个复杂的问题。因为它涉及数百个CNC参数，诸如运动控制的算法、伺服环的增益、前馈、平滑过滤器等。