加工智能化與虛擬加工
時(shí)間:2011-04-16 09:37:51 來(lái)源:未知
和任何機(jī)床生產(chǎn)廠家談?wù)撍麄冏钚碌漠a(chǎn)品時(shí)，經(jīng)常使用到的是“智能”以及“聰明”這些詞語(yǔ)。任何一家都在推廣這樣一個(gè)理念，就是他們的產(chǎn)品不僅比其他廠家的速度更快，功能更強(qiáng)大，同樣也更智能化，它們可以獨(dú)立思考。但真的有人確實(shí)制造出了智能機(jī)床嗎？來(lái)自TechSolve Inc.(Cincinnati, OH)，一家專攻先進(jìn)加工工藝和技術(shù)的制造咨詢公司的執(zhí)行副總裁John Kohls先生卻并不這么認(rèn)為?！捌駷橹?，我們從未制造出一臺(tái)完整的智能化機(jī)床，但已經(jīng)制造出了一些部分?！彼槍?duì)生產(chǎn)廠家吹噓的各種智能功能發(fā)表談?wù)撜f(shuō)，他希望能將這些智能化的部分合并起來(lái)，制造出新一代的機(jī)床，這些機(jī)床能真正具有獨(dú)立思考的能力。為了這個(gè)目標(biāo)，Kohls先生已經(jīng)成為繼智能機(jī)械平臺(tái)計(jì)劃 (SMPI)之后對(duì)智能機(jī)床項(xiàng)目的新任推動(dòng)者。SMPI由一個(gè)包括制造技術(shù)協(xié)會(huì)和制造工程社團(tuán)的組織發(fā)起成立。
對(duì)于有些機(jī)器能感知損壞的刀具并停止運(yùn)轉(zhuǎn)，Kohls認(rèn)為那還算不上智能化，“那不過(guò)是傳感器設(shè)定好的反應(yīng)，而并非像人類一樣的思考。”他認(rèn)為真正的智能化可以同時(shí)處理多個(gè)問(wèn)題，并能自我學(xué)習(xí)。SMPI成員所設(shè)想的機(jī)床是這樣的：
- 清楚自己的工作能力，能對(duì)交付的任務(wù)進(jìn)行判斷是否可勝任。
- 能高度了解各個(gè)零件的情況，如需要，能自動(dòng)停機(jī)，然后決定所需要的裝置，夾具和刀具。
- 能監(jiān)控加工過(guò)程，實(shí)時(shí)調(diào)整工藝參數(shù)或能從意外事件中自動(dòng)復(fù)原。
- 從不非正常停機(jī)(因?yàn)槠渥晕以\斷功能能檢測(cè)出是否需要維修并在故障即將來(lái)臨前停止運(yùn)轉(zhuǎn))。
- 符合通用的標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)器之間能毫無(wú)障礙地進(jìn)行交流。
所有的這些設(shè)想其可行性究竟有多少呢？到目前為止，SMPI已經(jīng)作了基礎(chǔ)性的工作，如決定智能機(jī)床需要些什么，哪些是經(jīng)證明比較容易建立的部分。下一步是使用現(xiàn)有的機(jī)床和該組織所能提供的所有智能化硬件建造一個(gè)試驗(yàn)臺(tái)，這項(xiàng)工程計(jì)劃在2005年底前實(shí)施。在此之后，將對(duì)新開發(fā)的硬件和軟件進(jìn)行確認(rèn)和商業(yè)化，使之符合SMPI的通用標(biāo)準(zhǔn)。Kohls說(shuō)明了這個(gè)逐步實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)：“不同的機(jī)床制造商可能會(huì)因他們的特定應(yīng)用而注重不同的智能化機(jī)床部件。但是，其優(yōu)點(diǎn)是通用性標(biāo)準(zhǔn)將會(huì)得以確立。”SMPI的挑戰(zhàn)是將該技術(shù)完成地足夠出色，從而使得機(jī)床制造商主動(dòng)中止他們從不愿參加公開標(biāo)準(zhǔn)的傳統(tǒng)，并參與進(jìn)來(lái)。如果這能實(shí)現(xiàn)，下一代的機(jī)床將能將零部件加工得更好，更快，更便宜?；蛘哒f(shuō)，真正的智能化加工。
AdvantEdge 4.4有限元制模軟件允許用戶在制造實(shí)體原型前對(duì)加工工藝進(jìn)行模擬和改良。該軟件包包含了一個(gè)含有從鑄鐵到鈦合金的106種材料的材料數(shù)據(jù)庫(kù)，該數(shù)據(jù)庫(kù)還具有一個(gè)能快速創(chuàng)建實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷目旖菽Ｊ健?/FONT>
虛擬加工
如今，很多工程學(xué)科為了節(jié)省開發(fā)時(shí)間和開發(fā)費(fèi)用，越來(lái)越依賴于計(jì)算機(jī)模擬。但是，實(shí)際操作對(duì)于加工制造來(lái)說(shuō)仍然相當(dāng)重要。實(shí)際上，據(jù)Third Wave Systems公司(Minneapolis, MN; thirdwavesys.com)銷售經(jīng)理Nishant Saini先生估計(jì)，在零件正式切削之前，模擬加工不會(huì)超過(guò)25%。為什么這個(gè)比例如此之低？部分原因便是由于缺乏對(duì)車間復(fù)雜軟件的足夠熟悉以及對(duì)特別應(yīng)用于加工方面的解決方案的掌握。
這就是Third Wave Systems公司受歡迎的原因。這家公司建立了兩個(gè)加工模擬的模板。一個(gè)是FEM(有限元方法)解決方案，稱為Advant-Edge，目標(biāo)人群是使用諸如刀具磨損預(yù)測(cè)，自動(dòng)化3D殘留應(yīng)力分析和刀具3D熱能邊界條件等功能來(lái)幫助工藝形象化和調(diào)整工藝的零件設(shè)計(jì)人員以及工藝設(shè)計(jì)人員，因?yàn)檫@樣可減少對(duì)實(shí)體模型的需求。根據(jù)Saini所述，AdvantEdge和其他許多FEM軟件的區(qū)別在于它的代碼是為加工情況量身定做的，例如，與金屬切削相關(guān)的嚴(yán)重高度變形的結(jié)構(gòu)分析。另一個(gè)軟件，AdvantEdge產(chǎn)品模板，則更適合于車間使用，它注重于制造業(yè)所關(guān)心的生產(chǎn)周期計(jì)算以及改進(jìn)設(shè)備使用的動(dòng)力預(yù)測(cè)。
#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#如些看來(lái)，加工模擬似乎只是提供給大公司使用的，但據(jù)Saini估計(jì)，一些小型的汽車加工運(yùn)作如果能從實(shí)體測(cè)試轉(zhuǎn)變成模擬測(cè)試，至少能減少15%到20%的刀具成本，加上用來(lái)降低廢品率的成本和縮短工藝開發(fā)的時(shí)間，其潛在的利益是如此之大，以至于那些一直反對(duì)使用軟件的制造商們也開始關(guān)注起虛擬加工。