加工智能化與虛擬加工
時間:2011-04-16 09:37:51 來源:未知
和任何機床生產(chǎn)廠家談?wù)撍麄冏钚碌漠a(chǎn)品時，經(jīng)常使用到的是“智能”以及“聰明”這些詞語。任何一家都在推廣這樣一個理念，就是他們的產(chǎn)品不僅比其他廠家的速度更快，功能更強大，同樣也更智能化，它們可以獨立思考。但真的有人確實制造出了智能機床嗎？來自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。“迄今為止，我們從未制造出一臺完整的智能化機床，但已經(jīng)制造出了一些部分。”他針對生產(chǎn)廠家吹噓的各種智能功能發(fā)表談?wù)撜f，他希望能將這些智能化的部分合并起來，制造出新一代的機床，這些機床能真正具有獨立思考的能力。為了這個目標(biāo)，Kohls先生已經(jīng)成為繼智能機械平臺計劃 (SMPI)之后對智能機床項目的新任推動者。SMPI由一個包括制造技術(shù)協(xié)會和制造工程社團的組織發(fā)起成立。
對于有些機器能感知損壞的刀具并停止運轉(zhuǎn)，Kohls認(rèn)為那還算不上智能化，“那不過是傳感器設(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處理多個問題，并能自我學(xué)習(xí)。SMPI成員所設(shè)想的機床是這樣的：
- 清楚自己的工作能力，能對交付的任務(wù)進(jìn)行判斷是否可勝任。
- 能高度了解各個零件的情況，如需要，能自動停機，然后決定所需要的裝置，夾具和刀具。
- 能監(jiān)控加工過程，實時調(diào)整工藝參數(shù)或能從意外事件中自動復(fù)原。
- 從不非正常停機(因為其自我診斷功能能檢測出是否需要維修并在故障即將來臨前停止運轉(zhuǎn))。
- 符合通用的標(biāo)準(zhǔn)，機器之間能毫無障礙地進(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)有的機床和該組織所能提供的所有智能化硬件建造一個試驗臺，這項工程計劃在2005年底前實施。在此之后，將對新開發(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說明了這個逐步實現(xiàn)的目標(biāo)：“不同的機床制造商可能會因他們的特定應(yīng)用而注重不同的智能化機床部件。但是，其優(yōu)點是通用性標(biāo)準(zhǔn)將會得以確立。”SMPI的挑戰(zhàn)是將該技術(shù)完成地足夠出色，從而使得機床制造商主動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。如果這能實現(xiàn)，下一代的機床將能將零部件加工得更好，更快，更便宜。或者說，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體原型前對加工工藝進(jìn)行模擬和改良。該軟件包包含了一個含有從鑄鐵到鈦合金的106種材料的材料數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫還具有一個能快速創(chuàng)建實驗?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)時間和開發(fā)費用，越來越依賴于計算機模擬。但是，實際操作對于加工制造來說仍然相當(dāng)重要。實際上，據(jù)Third Wave Systems公司(Minneapolis, MN; thirdwavesys.com)銷售經(jīng)理Nishant Saini先生估計，在零件正式切削之前，模擬加工不會超過25%。為什么這個比例如此之低？部分原因便是由于缺乏對車間復(fù)雜軟件的足夠熟悉以及對特別應(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加工模擬的模板。一個是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，自動化3D殘留應(yīng)力分析和刀具3D熱能邊界條件等功能來幫助工藝形象化和調(diào)整工藝的零件設(shè)計人員以及工藝設(shè)計人員，因為這樣可減少對實體模型的需求。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)周期計算以及改進(jìn)設(shè)備使用的動力預(yù)測。
#p#分頁標(biāo)題#e#如些看來，加工模擬似乎只是提供給大公司使用的，但據(jù)Saini估計，一些小型的汽車加工運作如果能從實體測試轉(zhuǎn)變成模擬測試，至少能減少15%到20%的刀具成本，加上用來降低廢品率的成本和縮短工藝開發(fā)的時間，其潛在的利益是如此之大，以至于那些一直反對使用軟件的制造商們也開始關(guān)注起虛擬加工。