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高性能数控系统关键技术及产业化

2021-05-11 16:40:48
云上高博会 https://heec.cahe.edu.cn
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所属领域:
高端装备制造
项目成果/简介:

1、华中8型高档数控系统

国家重大科技专项成果

 

高速高精·多轴多通道·智能控制

华中8型高档数控系统是华中数控研发的新一代全数字总线式高档数控系统,突破了一批关键核心技术,如:NCUC高速现场总线,多通道、多轴联动控制技术,纳米插补技术,前瞻预读功能,小线段高速平滑,双轴同步控制,刀具空间长度补偿(RTCP),复合加工,误差补偿,对话式式编程等。2016年4月10日,华中8型通过中国机械工业联合会组织的科技成果鉴定,鉴定委员会专家一致认为“该系统各项功能、性能、可靠性达到国外同类系统水平,可替代进口”。2018年,华中8型高档数控系统荣获国家科技进步二等奖。

目前,华中8型数控系统已实现数万台销售。其中,既包括量大面广的数控车床、车削中心、数控铣床、立式加工中心、卧式加工中心、钻攻中心等中、高档数控机床,还包括与重大专项配套的近千台高档数控机床,产品覆盖十余类规格的机型,领域涉及航空航天、军工、能源装备、汽车制造、3C加工等,是配套最多的国产高档数控系统。

2、华中9型-新一代人工智能数控系统

华中数控本次展会隆重推出的华中9型智能数控系统,集成AI芯片,融合AI算法,实现数控系统的自主感知、自主学习、自主决策和自主执行,是新一代人工智能技术与先进制造技术深度融合的典范,为数控机床智能化构筑开放平台,为先进制造的数字化、网络化和智能化开创路径。

Part 1: 构筑智能新平台

HNC9智能数控系统E1-A201

新一代智能数控系统——华中9型,践行“智能+”为机床赋能的创新理念,构筑人(H)-机(P)-信息(C)融合的数字孪生系统(S)(HCPS)。华中9型深度融合大数据与人工智能技术,打造“端-边-云”的智能体系架构,形成三个平台:集成AI芯片的智能硬件平台、支持AI算法的智能软件平台、构建智能APP生态的开放平台,实现“1-3”的体系创新。

 

Part 2: 践行智能新模式

华中9型遵循“自主感知-自主学习-自主决策-自主执行”的新模式,构建机床数字孪生,探索机床实现智能的新方法!

自主感知:指令域大数据

独创的指令域大数据分析方法,采集、汇聚数控系统内部电控大数据和外部传感器数据,形成指令域“心电图”,实现大数据与加工工况的关联映射,构建由机床全生命周期大数据描述的数字孪生。

自主学习:融合建模

借助具有“因果关系”的数理模型和具有“关联关系”的大数据模型,独创性地将数理模型与大数据模型进行融合建模,实现对机床动态行为的自学习和认知理解,构建由机床动态模型描述的数字孪生。

自主决策:i代码

利用所获得的数字孪生,进行虚拟加工,并预测加工效果。根据预测结果,自动进行多轮优化迭代,最终生成多目标智能优化的“i代码”,实现自主决策。

自主执行:双码联控

独创的双码联控技术,让传统数控加工的“G-代码”(第一代码)和多目标智能优化的“i-代码”(第二代码)同步运行,实现优质、高效、可靠、安全的数控加工。

华中9型以融合建模为核心,以“指令域心电图”、“i代码”和“双码联控”为关键技术,形成“1-3”的技术创新,支撑着华中9型实现“自主感知-自主学习-自主决策-自主执行”智能创新的新模式。

Part 3: 打造智能新应用

华中9型围绕“质量提升、工艺优化、健康保障、生产管理”四类智能化应用场景,华中9型支撑用户开发智能APP,打造机床智能应用新生态。

1、类应用

1质量提升

(1)智能轮廓误差补偿

高速高精是数控加工永恒的主题。加工速度越高轮廓误差越大,如何保障高速加工时零件加工精度,是智能化需要解决的难题之一。

华中9型通过建立机床进给系统动力学和大数据融合模型,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”。

(2)热误差补偿

热误差是机床的主要误差来源之一,热误差补偿是提升机床加工精度的重要手段。

华中9型利用机床温度数据、内部电控数据和机床热变形数据,训练深度神经网络,预测机床热变形规律,对热变形进行补偿,保持机床加工精度的稳定性,缩短热机时间。

 

2工艺优化

加工工艺参数与数控机床实际加工能力的自适应,实现加工效率的最大化,是数控机床加工永恒的目标,也是智能化在数控机床上发挥作用的重要场景。

华中9型建立切削机理与切削大数据的融合模型。通过虚拟加工,精确预测机床响应,并进行迭代优化,生成优化“i代码”。在加工中自主优化工艺参数,有效提高加工效率。

3健康保障

机床运维困难且复杂,故障后维修是行业常态。让数控系统像经验丰富的机床运维工程师一样,从机床运行时的蛛丝马迹中辨别机床健康状态的变化,是实现机床可预测性维护的关键。

华中9型通过运行独创的机床健康状态“铁人三项”自检程序,提取、积累机床全生命周期运行大数据,融合AI算法,建立机床健康指数变化模型,实现对机床健康状态的评测和预警。

4生产管理

机床从生产、装配到加工运行过程,缺乏对机床状态数据的采集、分析、记录的工具,无法实现对机床全生命周期的监测与管理。

华中9型通过数控机床互联通讯协议NC-Link,汇聚机床装配、调试、补偿、健康保障及使用过程数据。在iNC-Cloud工业大数据平台上,建立机床数据档案,实现机床全生命周期的运维和管理。

2、N个智能机床

以华中9型智能数控系统为平台,与秦川机床集团等机床企业,“深度融合,联合攻关,协同创新”,研制了智能精密加工中心、智能五轴加工中心、智能高速轮毂加工中心、智能车削中心、智能凸轮轴磨床、智能螺杆磨床、智能滚齿机等不同领域、多种类型的智能机床。推动机床的智能化转型升级,助力机床动态精度由丝入微。

在智能五轴加工中心中,通过综合应用轮廓误差补偿、静摩擦力补偿、工艺参数优化等智能化技术,小叶轮加工效率与加工质量达到世界先进水平。

在智能精密加工中心中,通过综合应用空间误差补偿、智能温度管控、智优曲面等智能化技术,使得新能源汽车涡旋压缩机零件加工精度提高到0.006mm以内,达到世界先进水平。

此次展会期间,华中数控与多家机床企业一起联合研发的配置华中9型智能数控系统的iNC-MT智能机床即将首秀!

Part 4: 引领智能新路径

新一代人工智能技术与数控机床融合应用,将为数控机床产业带来新的变革和发展机遇。

华中9型实现了1架构,3平台,1核心,3关键,结合4类场景,实现了N种机床的智能实践,形成华中9型“13134N”体系,将推动数控机床“提质增效,由丝入微”,引领数控技术创新发展。

华中数控,与智能技术“同频共振”,助中国制造“开道超车”。

知识产权类型:
发明专利
知识产权编号:
ZL201410676707. 4、ZL201010518761. 8、ZL201410536110. X
技术先进程度:
达到国内先进水平
成果获得方式:
独立研究
获得政府支持情况:
国家级
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