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实现智能化加工以后，工艺的可靠性提高，加工性能进一步优化，而且在无人操作的情况下，工作可靠。到目前为止，实行高速加工已经有好多年了，高速加工的实践者们逐渐认识到，在加工过程中，遵循有关物理定律具有十分重要的意义。例如离心力、不平衡、震动、热膨胀等因素都会影响到工艺而妨碍可靠的无人化操作开展。 智能化加工是一项模具制造商应该进一步研究的新技术，它为高速加工工艺带来了智能，从而提高了工艺的可靠性，加工性能进一步优化，使无人化操作更加可靠。 在您的模具制造工艺中，为了使这一加工技术得到实现，应该将下列四大组件系统的特点纳入到您的HSM加工中心之中，并进行仔细审核。 ●先进的工艺系统，监控主轴的振动情况，并支持资源本地化; ●热膨胀智能控制系统，积极控制和补偿机床的热漂移; ●操作员支持系统，根据应用要求，优化铣削加工工艺; ●远距离通信系统，通过蜂窝电话进行通信联系，了解机床及CNC系统的操作状态。 先进的工艺系统 在整个铣削过程中产生的振动采用振动传感器进行检测，传感器安装于靠近前轴承的主轴中间，然后将传感器检测到的数据传送到控制系统上。 振动可作为一种位移、速度或加速度进行测量，测得的数据在这里用一个加速度值“g”表示。然后可通过控制系统的按钮操作，将实际振动值显示在监控屏幕上(见图1)。 振动水平范围为0～10 g。如果振动水平在0～3 g的范围内，表明该工艺、刀具和刀柄状态良好;如果振动水平在3～7 g的范围，表明必须改变工艺状况，否则主轴和刀具的使用寿命将会降低;如果振动值达到7～10 g，那表明这种状况如继续下去可能会损坏主轴、机床、刀具和工件。这一组件中应该包括一个彩色显示器，根据振动的范围分别显示各种颜色：0～3g为绿色，3～7 g为黄色，7～10g为红色。您也可以依据主轴在每一振动等级范围究竟运行了多长时间的总体情况，了解主轴在整个生命周期是如何使用的。 先进的工艺系统还可以做进一步延伸检查，可设定g极限，用于警示和NC系统的停止。在加工过程中，如果数值超过了设定的g极限，机床就会发出警示信号或自动停止，主轴根据设定的极限自动停止转动。在无人化操作的情况下，这一功能可以保护主轴的安全工作。 该系统还有另外一个特点，可保证将测量的振动数据记录下来，以便进一步分析。为此，在控制系统中，应设定一个g极限和一个间隔时间，然后按照一定的间隔时间测定数值。所有超过极限的数据将被记录下来，并列表与实际数据、时间、g值、g极限、实际转速、刀具数、进给速度、NC数控块数量及NC数控程序名称进行对照。 运行记录文件的大小建议采用18 000个可记录程序块。当时间间隔为2.5 s时，可记录12.5 h的g极限运行情况，用于对铣削工艺的详细分析。这一分析结果有利于NC程序的进一步优化。 热膨胀智能控制系统 在过去几年中，由于机床的加工性能提高，因此机床内部产生的热量也大大增加。热漂移会对工件的精度产生相当大的负面影响。为了保证工件达到预定的加工精度，需要对工件的热漂移进行补偿。 热膨胀智能控制的目标是对因机床内产生的热量而引起的热漂移进行补偿。其好处是可以提高工件的加工精度，在无人操作的情况下，提高工艺的可靠性，消除和减少加温周期，降低加工时间。 热膨胀智能控制组件应由安装在主轴周围和主轴箱的几个传感器组成。机床的热特性经过模式化处理，软件算法能够及时地预测主轴在不同转速下和不同点上的热漂移情况。 在没有任何加温或预热的情况下，热膨胀智能控制组件可以将Z轴方向上的热漂移保持在20 μm的范围内。如果等待主轴加温预热，保持其热稳定，那么热膨胀的智能控制组件可以将热漂移控制到10 μm的范围之内。 在高速加工中心上，还特别推荐使用激光刀具测量系统。为了将深度尺寸精度控制在10 μm之内，特别是采用精加工刀具加工分隔线和混合表面时，激光可以补偿加工前刀尖的实际位置。如果两个执行读数与激光一致，那么热漂移将是稳定的，因此将会达到较好的精加工效果。激光刀具检测系统的精度为±1 μm。
图1为了保证HSM的良好操作特性，应采用先进的工艺系统来监控主轴的振动，并为资源的本土化提供支持 操作员支持系统 HSM加工中心在控制系统方面取得了长足进展，而就程序块的处理时间、改进的运动控制算法、预测、储存和网络能力而言，应考虑开发一种令人更感兴趣的智能工艺控制系统(见图2)。 在进行复杂的三维加工时，一直存在着优化三个目标值的问题：即速度、精度和表面光洁度。例如，对一个模具进行粗加工时，优先考虑的问题可能是速度;但对一个小的高精度电极进行精加工时，优先考虑的问题则可能是精度;对一个吹塑模进行精加工时，优先考虑的问题将可能是表面光洁度。根据不同的应用目的，要达到这些目标值，需要对一些隐蔽的和一般无法存取的所谓机床性能设定值参数进行修改，它们由几百个CNC参数构成，例如伺服回路增益、轴扭动值、滤波器等，它们相互之间具有紧密的关系。
安装这种智能工艺控制系统 以后，操作员可以根据不同的应用目的，通过易于使用的图像界面，对机床的性能设定值进一步优化。而机床的性能则可以简单地通过速度、精度和表面光洁度的优先程度实现优化。工件形面的复杂程度也可按照简单、中等复杂和复杂三项要求进行选择。工件的重量按轻、中等、重三档确定。对于每一加工步骤，包括从粗加工到精加工，都可实现最佳的机床性能设定值。在工厂预先安装的数据库内应包括适用于不同应用领域的各种机床性能设定参数。用户的使用经验应能很容易地转化为机床新增的性能设定参数，而且随着时间的推移，能适用于特定应用目的的设定值数量应该越来越多。 远距离通信系统 随着机床的自动化程度提高，机床在夜间和周末使用的时间随之增加，因此希望通过通信在线监测的要求也日益提高。远距离通信系统可以通过一个短信息系统以清晰的内容将NC信息从控制系统传送到一个特定用户的蜂窝电话。有关机床的工作状态等信息都可以发送。需要通知到的有关人员应在机床控制系统的地址文件中列出名单，包括通信联系的信息形式——机床的停止、故障、警示报警等，也应做出规定的定义。 对高速加工中心进行评价时，模具制造商应该慎重地考虑上述这些智能加工组件，因为它们是属于实用、有用和易用的装置。先进的工艺系统可以提高主轴和刀具的使用寿命，提高加工表面的光洁度;热膨胀智能控制系统可以预测控制热特性，保证机床能加工出更高精度的模具;操作员支持系统可以根据不同的应用目的以很小的力量实现人们预期的结果;而远距离通信系统可以帮助您了解机床的工作进程，实时解决令人吃惊的问题。总之，在以高速加工工艺生产模具的过程中，对模具制造商而言，采用智能化机床具有很多优点。 |
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