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华中数控:引领智能机床变革,助力中国机床 “开道超车”

2021-04-18e-works 杨培

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4月12日,华中数控引领数控机床智能化变革,隆重发布了华中9型新一代智能数控系统,无疑为中国机床产业注入了强心剂,并将助力中国机床“开道超车”。

    数控机床是最典型的工业母机,它代表着国家制造业的核心竞争力。无论是汽车、飞机、高铁还是高端芯片,都需要工业母机才能制造出来。当前,随着智能制造的持续推进,对高精尖的机床设备提出了更多的需求,数控机床也正朝着智能化方向发展。然而,作为数控机床“大脑”、决定数控机床功能、性能与可靠性的数控系统,却面临着核心技术受制于人,中高端市场绝大部分份额为国外企业所占据的窘境。

    4月12日,华中数控引领数控机床智能化变革,隆重发布了华中9型新一代智能数控系统,无疑为中国机床产业注入了强心剂,并将助力中国机床“开道超车”。

华中数控发布华中9型新一代智能数控系统
华中数控发布华中9型新一代智能数控系统

智能机床,数控机床发展的高级形态

    回顾机床的发展史,其大致经历了从手动机床到数控机床再到智能机床的发展阶段。

    手动机床是典型的“人-物理系统”(Human Physics Systems,HPS)。在传统手工操作机床上加工零件时,需由操作者根据加工要求,通过手眼感知、分析决策并操作手柄控制刀具相对工件按希望的轨迹运动而完成加工任务。这就意味着,机床没有完全替代人的体力劳动和脑力劳动,制造质量和效率也不高。为了减少对人的依赖并提升机床的制造质量与效率,数控机床应运而生。

    数控机床即数字化与机床的结合,是典型的“人-信息-物理系统”(Human Cyber Physics Systems,HCPS),它在人和机床之间增加了计算机数控系统这个信息系统,操作者只需根据加工要求,将加工过程中需要的刀具与工件的相对运动轨迹、主轴速度、进给速度等按规定的格式编成加工程序,计算机数控系统即可根据该程序控制机床自动完成加工任务。这样一来,数控机床就代替人类完成更多的体力劳动;而且由于人的部分感知、分析、决策功能向信息系统复制迁移,也替代了人的部分脑力劳动。

    智能机床是数控机床发展的高级形态,也是数控机床的发展方向。由于传统数控机床只是通过G代码、M指令来控制刀具、工件的运动轨迹,而对机床实际加工状态,如切削力、惯性力、摩擦力、振动、力/热变形,以及环境变化等,少有感知和反馈,导致刀具的实际路径偏离理论路径,降低加工精度、表面质量和生产效率。因此,数控机床制造商也正通过应用传感器技术、网络化技术以及增加智能化功能等手段,推动数控机床向智能机床迈进。

华中数控,引领数控机床智能化变革

    实际上,在国际上智能机床的概念已经提出了近二十年,但对智能机床的研究尚处于探索起步阶段,并没有取得实质性的研究进展和显著的应用成效。当前所谓的“智能机床”仅仅只是实现了一些简单的感知、分析、反馈和控制,远远还没有达到替代人类脑力劳动的水平,其本质上是“机床+互联网”或者称之为“Smart MT”,并没有在自主学习等方面取得革命性的技术突破;而且,由于其过于依赖人类专家,进行理论建模和数据分析,导致知识积累艰难而缓慢,最终导致智能机床的适应性和有效性不足。

    那么,如何才能实现数控机床真正意义的智能化?作为国内数控系统龙头企业的华中数控给出了答案,即深度融合新一代人工智能技术。

    进入新世纪以来,大数据、云计算、物联网等新一代信息技术飞速发展, 特别是新一代人工智能技术的战略性突破,发生了革命性的“质变”,本质上具备了认知和学习的能力,具备了生成知识和运用知识的能力,从根本上提高工业知识产生和利用的效率,极大地解放人的体力和脑力,创新的速度大大加快,应用的范围更加泛在。因此,深度融合新一代人工智能技术与机床制造技术,可有效解决智能机床适应性和有效性不足的问题。因此,当前所谓的智能机床(即“机床+互联网”或者称之为“Smart MT”)朝着数字化网络化智能化机床(新一代人工智能+机床)演进是必然方向。

与会嘉宾为华中9型新一代人工智能数控系统揭幕
与会嘉宾为华中9型新一代人工智能数控系统揭幕

    2021年4月12日,华中数控隆重召开“华中9型新一代人工智能数控系统”产品发布会,正式将世界首个具备自主学习、自主优化补偿能力的iNC智能数控系统对外发布,成为智能机床领域的引领者与变革者。

    据华中数控董事长陈吉红介绍,该智能数控系统集成了AI芯片,融合了AI算法,将人工智能、物联网等新一代智能技术与先进制造技术深度融合,遵循“自主感知-自主学习-自主决策-自主执行”新模式,实现了真正的智能化。该系统最本质的特征是具备了认知和学习能力,与以往产品相比,其独创的指令域大数据分析方法,能形成指令域“心电图”,实现大数据与加工工况的关联映射,可精确预测零件轮廓误差,生成轮廓误差补偿的“i代码”,有效提升零件的轮廓精度,实现机床动态精度的“由丝入微”。

    此外,该数控系统目前已拥有30余款APP,提供工艺优化、质量提升、健康保障和生产管理4大典型应用,助力智能机床更精、更快、更智能。

新一代智能数控系统,助力中国机床“开道超车”

    中国工程院周济院士指出,当前,我国和发达国家掌握新一轮工业革命的核心技术的机会是均等的,这为我国发挥后发优势,实现跨越发展提供了可能。“变”,就是机遇,我国可以通过掌握新工业革命的核心技术,成为新的竞赛规则的重要制定者、新的竞赛场地的重要主导者,可以不再跟在西方发达国家后面一步一步的顺序发展,而是依靠工程科技创新和“并联式”发展,在比较短的时间内追赶发达国家的先进水平,这将大大加快我国工业现代化的进程。

中国工程院周济院士
中国工程院周济院士

    新一代人工智能技术与数控机床的深度融合,将为机床产业带来新的变革。这也将是中国机床行业实现从“跟跑”到“领跑”,实现“开道超车”的重大机遇。因此,华中数控希望与智能制造“同频共振”,助中国机床“开道超车”。

    在华中9型新一代智能数控系统发布会现场,秦川机床工具集团、江西佳时特、湖大海捷等多位联合华中数控研发智能机床的企业代表出席,展示了搭载华中9型智能数控系统新款智能机床。以秦川机床工具集团为例,秦川机床及旗下子公司秦川格兰德、宝鸡机床和汉江机床已与华中数控联合研制智能滚齿机机床、智能加工中心、智能螺杆磨床等多款智能机床,根据不同需求提升交互式工艺卡HMI界面、智能健康保障、智能丝杠系统、工艺参数智能优化、智能防碰撞等功能,实际应用反馈效果良好、产品精度大大提升。

    此外,发布会上还举行了华中9型新一代智能数控系统签约仪式。据介绍,华中9型新一代智能数控系统目前已顺利定型转产,进入批量市场推广阶段。相信随着华中数控与合作伙伴一道“同频共振中国芯”,以及华中9型新一代智能数控系统的推广应用,中国机床产业定将“开道超车”,实现质的飞跃。

责任编辑:杨培
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