高性能數(shù)控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化
1、華中8型高檔數(shù)控系統(tǒng)
國家重大科技專項成果
高速高精·多軸多通道·智能控制
華中8型高檔數(shù)控系統(tǒng)是華中數(shù)控研發(fā)的新一代全數(shù)字總線式高檔數(shù)控系統(tǒng),突破了一批關(guān)鍵核心技術(shù),如:NCUC高速現(xiàn)場總線,多通道、多軸聯(lián)動控制技術(shù),納米插補技術(shù),前瞻預(yù)讀功能,小線段高速平滑,雙軸同步控制,刀具空間長度補償(RTCP),復(fù)合加工,誤差補償,對話式式編程等。2016年4月10日,華中8型通過中國機械工業(yè)聯(lián)合會組織的科技成果鑒定,鑒定委員會專家一致認(rèn)為“該系統(tǒng)各項功能、性能、可靠性達(dá)到國外同類系統(tǒng)水平,可替代進(jìn)口”。2018年,華中8型高檔數(shù)控系統(tǒng)榮獲國家科技進(jìn)步二等獎。
目前,華中8型數(shù)控系統(tǒng)已實現(xiàn)數(shù)萬臺銷售。其中,既包括量大面廣的數(shù)控車床、車削中心、數(shù)控銑床、立式加工中心、臥式加工中心、鉆攻中心等中、高檔數(shù)控機床,還包括與重大專項配套的近千臺高檔數(shù)控機床,產(chǎn)品覆蓋十余類規(guī)格的機型,領(lǐng)域涉及航空航天、軍工、能源裝備、汽車制造、3C加工等,是配套最多的國產(chǎn)高檔數(shù)控系統(tǒng)。
2、華中9型-新一代人工智能數(shù)控系統(tǒng)
華中數(shù)控本次展會隆重推出的華中9型智能數(shù)控系統(tǒng),集成AI芯片,融合AI算法,實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的自主感知、自主學(xué)習(xí)、自主決策和自主執(zhí)行,是新一代人工智能技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)深度融合的典范,為數(shù)控機床智能化構(gòu)筑開放平臺,為先進(jìn)制造的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化開創(chuàng)路徑。
Part 1: 構(gòu)筑智能新平臺
HNC9智能數(shù)控系統(tǒng)(E1-A201)
新一代智能數(shù)控系統(tǒng)——華中9型,踐行“智能+”為機床賦能的創(chuàng)新理念,構(gòu)筑人(H)-機(P)-信息(C)融合的數(shù)字孿生系統(tǒng)(S)(HCPS)。華中9型深度融合大數(shù)據(jù)與人工智能技術(shù),打造“端-邊-云”的智能體系架構(gòu),形成三個平臺:集成AI芯片的智能硬件平臺、支持AI算法的智能軟件平臺、構(gòu)建智能APP生態(tài)的開放平臺,實現(xiàn)“1-3”的體系創(chuàng)新。
Part 2: 踐行智能新模式
華中9型遵循“自主感知-自主學(xué)習(xí)-自主決策-自主執(zhí)行”的新模式,構(gòu)建機床數(shù)字孿生,探索機床實現(xiàn)智能的新方法!
自主感知:指令域大數(shù)據(jù)
獨創(chuàng)的指令域大數(shù)據(jù)分析方法,采集、匯聚數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部電控大數(shù)據(jù)和外部傳感器數(shù)據(jù),形成指令域“心電圖”,實現(xiàn)大數(shù)據(jù)與加工工況的關(guān)聯(lián)映射,構(gòu)建由機床全生命周期大數(shù)據(jù)描述的數(shù)字孿生。
自主學(xué)習(xí):融合建模
借助具有“因果關(guān)系”的數(shù)理模型和具有“關(guān)聯(lián)關(guān)系”的大數(shù)據(jù)模型,獨創(chuàng)性地將數(shù)理模型與大數(shù)據(jù)模型進(jìn)行融合建模,實現(xiàn)對機床動態(tài)行為的自學(xué)習(xí)和認(rèn)知理解,構(gòu)建由機床動態(tài)模型描述的數(shù)字孿生。
自主決策:i代碼
利用所獲得的數(shù)字孿生,進(jìn)行虛擬加工,并預(yù)測加工效果。根據(jù)預(yù)測結(jié)果,自動進(jìn)行多輪優(yōu)化迭代,最終生成多目標(biāo)智能優(yōu)化的“i代碼”,實現(xiàn)自主決策。
自主執(zhí)行:雙碼聯(lián)控
獨創(chuàng)的雙碼聯(lián)控技術(shù),讓傳統(tǒng)數(shù)控加工的“G-代碼”(第一代碼)和多目標(biāo)智能優(yōu)化的“i-代碼”(第二代碼)同步運行,實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、可靠、安全的數(shù)控加工。
華中9型以融合建模為核心,以“指令域心電圖”、“i代碼”和“雙碼聯(lián)控”為關(guān)鍵技術(shù),形成“1-3”的技術(shù)創(chuàng)新,支撐著華中9型實現(xiàn)“自主感知-自主學(xué)習(xí)-自主決策-自主執(zhí)行”智能創(chuàng)新的新模式。
Part 3: 打造智能新應(yīng)用
華中9型圍繞“質(zhì)量提升、工藝優(yōu)化、健康保障、生產(chǎn)管理”四類智能化應(yīng)用場景,華中9型支撐用戶開發(fā)智能APP,打造機床智能應(yīng)用新生態(tài)。
1、四類應(yīng)用
1)質(zhì)量提升
(1)智能輪廓誤差補償
高速高精是數(shù)控加工永恒的主題。加工速度越高輪廓誤差越大,如何保障高速加工時零件加工精度,是智能化需要解決的難題之一。
華中9型通過建立機床進(jìn)給系統(tǒng)動力學(xué)和大數(shù)據(jù)融合模型,精確預(yù)測零件輪廓誤差,生成輪廓誤差補償?shù)?ldquo;i代碼”,有效提升零件的輪廓精度,實現(xiàn)機床動態(tài)精度的“由絲入微”。
(2)熱誤差補償
熱誤差是機床的主要誤差來源之一,熱誤差補償是提升機床加工精度的重要手段。
華中9型利用機床溫度數(shù)據(jù)、內(nèi)部電控數(shù)據(jù)和機床熱變形數(shù)據(jù),訓(xùn)練深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),預(yù)測機床熱變形規(guī)律,對熱變形進(jìn)行補償,保持機床加工精度的穩(wěn)定性,縮短熱機時間。
2)工藝優(yōu)化
加工工藝參數(shù)與數(shù)控機床實際加工能力的自適應(yīng),實現(xiàn)加工效率的最大化,是數(shù)控機床加工永恒的目標(biāo),也是智能化在數(shù)控機床上發(fā)揮作用的重要場景。
華中9型建立切削機理與切削大數(shù)據(jù)的融合模型。通過虛擬加工,精確預(yù)測機床響應(yīng),并進(jìn)行迭代優(yōu)化,生成優(yōu)化“i代碼”。在加工中自主優(yōu)化工藝參數(shù),有效提高加工效率。
3)健康保障
機床運維困難且復(fù)雜,故障后維修是行業(yè)常態(tài)。讓數(shù)控系統(tǒng)像經(jīng)驗豐富的機床運維工程師一樣,從機床運行時的蛛絲馬跡中辨別機床健康狀態(tài)的變化,是實現(xiàn)機床可預(yù)測性維護的關(guān)鍵。
華中9型通過運行獨創(chuàng)的機床健康狀態(tài)“鐵人三項”自檢程序,提取、積累機床全生命周期運行大數(shù)據(jù),融合AI算法,建立機床健康指數(shù)變化模型,實現(xiàn)對機床健康狀態(tài)的評測和預(yù)警。
4)生產(chǎn)管理
機床從生產(chǎn)、裝配到加工運行過程,缺乏對機床狀態(tài)數(shù)據(jù)的采集、分析、記錄的工具,無法實現(xiàn)對機床全生命周期的監(jiān)測與管理。
華中9型通過數(shù)控機床互聯(lián)通訊協(xié)議NC-Link,匯聚機床裝配、調(diào)試、補償、健康保障及使用過程數(shù)據(jù)。在iNC-Cloud工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺上,建立機床數(shù)據(jù)檔案,實現(xiàn)機床全生命周期的運維和管理。
2、N個智能機床
以華中9型智能數(shù)控系統(tǒng)為平臺,與秦川機床集團等機床企業(yè),“深度融合,聯(lián)合攻關(guān),協(xié)同創(chuàng)新”,研制了智能精密加工中心、智能五軸加工中心、智能高速輪轂加工中心、智能車削中心、智能凸輪軸磨床、智能螺桿磨床、智能滾齒機等不同領(lǐng)域、多種類型的智能機床。推動機床的智能化轉(zhuǎn)型升級,助力機床動態(tài)精度由絲入微。
在智能五軸加工中心中,通過綜合應(yīng)用輪廓誤差補償、靜摩擦力補償、工藝參數(shù)優(yōu)化等智能化技術(shù),小葉輪加工效率與加工質(zhì)量達(dá)到世界先進(jìn)水平。
在智能精密加工中心中,通過綜合應(yīng)用空間誤差補償、智能溫度管控、智優(yōu)曲面等智能化技術(shù),使得新能源汽車渦旋壓縮機零件加工精度提高到0.006mm以內(nèi),達(dá)到世界先進(jìn)水平。
此次展會期間,華中數(shù)控與多家機床企業(yè)一起聯(lián)合研發(fā)的配置華中9型智能數(shù)控系統(tǒng)的iNC-MT智能機床即將首秀!
Part 4: 引領(lǐng)智能新路徑
新一代人工智能技術(shù)與數(shù)控機床融合應(yīng)用,將為數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)帶來新的變革和發(fā)展機遇。
華中9型實現(xiàn)了1架構(gòu),3平臺,1核心,3關(guān)鍵,結(jié)合4類場景,實現(xiàn)了N種機床的智能實踐,形成華中9型“13134N”體系,將推動數(shù)控機床“提質(zhì)增效,由絲入微”,引領(lǐng)數(shù)控技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展。
華中數(shù)控,與智能技術(shù)“同頻共振”,助中國制造“開道超車”。
華中科技大學(xué)
2021-05-11