文章分析了目前智能數控機床存在的問題，并在此基礎上提出了利用STEP信息模型發展智能數控機床的新方向，以期為行業發展獻言獻策。

　　關鍵詞：智能控制;數控機床;STEP;局限性

　　數控機床是智能制造系統的主要組成部分。重大的社會需求和新的發展機會使目前的數控機床需要有互操作性、適應性、敏捷性和可重構性。為此，有兩個主要問題需要解決，即數控機床產品數據兼容性和適應性。

　　1實現智能數控機床相關技術的局限

　　1.1數控控制系統不靈活

　　ISO6983標準側重于對刀具中心位置(CL)相對于機床軸的路徑進行編程，而不是對零件的加工任務進行編程。ISO6983定義了程序語句的語法，但是在大多數情況下，語義是模糊的，并且對程序執行的控制是低級的。這些程序在CAM系統中由機器特定的后處理器處理后，就變得依賴于機器。為了提高數控機床的性能，數控控制器供應商還開發了他們自己的定制控制命令集，以增加他們的數控控制器的更多功能，以擴展ISO6983。這些命令集再次因供應商而異，導致機床之間的數據進一步不兼容。目前不靈活的數控控制體制意味著凸輪系統的輸出沒有適應性，這反過來又否定了數控機床具有任何互操作性。主要原因是，基于g代碼的部件程序只包含可以描述為“如何做”信息的低級信息。數控機床，無論多么強大，都只能“忠實地”遵循g代碼程序。實現智能控制和加工優化是不可能的[1]。

　　1.2產品數據兼容性和互操作性

　　數控機床完成產品設計和制造的生命周期，往往他們必須與上游子系統，如CAD和CAM溝通。在使用SET、VDA和初始圖形交換規范(IGES)等中立數據交換協議時，異構CAD、CAM系統之間可能發生信息交換。然而，這些協議主要用于交換幾何信息，并不完全適合CAD/CAPP/CAM行業的所有需求。因此，國際社會制定了ISO10303系列標準，稱為STEP[2]。

　　2利用STEP發展智能數控機床技術

　　STEP可以成為開發更開放、互操作和智能的數控機床的工具，特別是數控程序員和操作員，但仍面臨許多挑戰。這些挑戰也為各方提供了大量的機會，如數控機床制造商，數控控制器制造商和商業CAD/CAPP/CAM供應商。

　　2.1智能數控控制器

　　STEP提供一個完整的數控機床信息包，無論是設計或制造信息。一方面，數控控制器的信息更加豐富，使得實現真正的適應性、最優性和智能化控制成為可能。另一方面，數控控制器制造商一旦被說服，必須重新設計他們的控制器結構和策略，以利用這一優勢。要做到這一點，還需要在文化和用戶信念方面進行重大轉變，以使人們相信新一代智能控制器能夠將基于功能的會話編程轉換為機器上正確的工具路徑。這被認為是一種范式轉換，在脫機CAD/CAM系統中相當于今天后處理器功能的功能將在機器上(或在新控制器中)發生，從而導致G代碼時代的結束。為了實現這一戲劇性的變化，CNC控制供應商和CAD/CAM供應商之間可能需要更緊密的合作[3-4]。

　　2.2STEP在智能數控機床中的未來發展

　　STEP的使用使信息模型從設計到制造更好地集成，有效地消除了語義錯誤，結束了專有格式和非專有格式之間的轉換。STEPAP-238包含了來自STEPAP-203和AP-224的所有信息，以及來自ISO14649的解釋模型。雙向數據交換成為可能。但是，STEPAP-238的一個主要問題是，AP-238中使用的STEP集成資源不適合應用領域。其文件中的數據是碎片化和分布式的，它只提供數據的信息視圖。現代數控機床雖然功能強大，但適應性、便攜性、智能化程度低。這是由于這些機床仍在使用一種有50年歷史的語言。這種格式的數控程序只適用于在特定的機床上執行。它們不能被用于不同機床的凸輪系統或SFP系統重新解釋。自動生成100%優化的數控程序是不可能的，因為有關機床和材料的設計信息和專業知識以不同的格式和不同的數據庫表示。STEP可以為CAM和NC提供統一的數控程序格式，避免了后處理，并具有真正可交換的格式。現在可以在CAM和NC級別支持操作員，包括可理解的幾何圖形(特性)、面向任務的操作、策略和工具定義的完整信息。在加工階段設計數據的可用性還可以實現從加工階段到設計階段可靠的碰撞檢查、精確的仿真和反饋。

　　3結束語

　　符合STEP標準的程序在某種意義上，它們可以適用于任何有能力執行加工任務的數控機床。實施STEP的數控機床可以有一個更開放和適應性更強的架構，使其更容易與其他制造設施，如工件處理設備集成。STEP還支持分布式制造場景，例如通過以太網連接在同一平臺上完成數據收集、診斷和維護、監視和生產調度。通過使用實施STEP的智能數控機床，人們可以通過使用計算機代替或將人類的智能能力擴展到制造過程中，從而在決策、監督和控制方面達到制造自動化的目的。

　　參考文獻：

　　[1]張慧.基于智能產線下的數控機床升級改造研究[J].現代制造技術與裝備,2019(9):108-109.

　　[2]陳吉紅,胡鵬程,周會成,等.走向智能機床[J].Engineering,2019,5(4):186-210.

　　[3]王勃,杜寶瑞,王碧玲.智能數控機床及其技術體系框架[J].航空制造技術,2016(9):55-61.

　　[4]李鵬祥.智能制造與智能數控機床探究[J].南方農機,2019,50(16):15-16.

　　作者：張文明 單位：廊坊市廣播電視大學