文章分析了目前智能数控机床存在的问题，并在此基础上提出了利用STEP信息模型发展智能数控机床的新方向，以期为行业发展献言献策。

　　关键词：智能控制;数控机床;STEP;局限性

　　数控机床是智能制造系统的主要组成部分。重大的社会需求和新的发展机会使目前的数控机床需要有互操作性、适应性、敏捷性和可重构性。为此，有两个主要问题需要解决，即数控机床产品数据兼容性和适应性。

　　1实现智能数控机床相关技术的局限

　　1.1数控控制系统不灵活

　　ISO6983标准侧重于对刀具中心位置(CL)相对于机床轴的路径进行编程，而不是对零件的加工任务进行编程。ISO6983定义了程序语句的语法，但是在大多数情况下，语义是模糊的，并且对程序执行的控制是低级的。这些程序在CAM系统中由机器特定的后处理器处理后，就变得依赖于机器。为了提高数控机床的性能，数控控制器供应商还开发了他们自己的定制控制命令集，以增加他们的数控控制器的更多功能，以扩展ISO6983。这些命令集再次因供应商而异，导致机床之间的数据进一步不兼容。目前不灵活的数控控制体制意味着凸轮系统的输出没有适应性，这反过来又否定了数控机床具有任何互操作性。主要原因是，基于g代码的部件程序只包含可以描述为“如何做”信息的低级信息。数控机床，无论多么强大，都只能“忠实地”遵循g代码程序。实现智能控制和加工优化是不可能的[1]。

　　1.2产品数据兼容性和互操作性

　　数控机床完成产品设计和制造的生命周期，往往他们必须与上游子系统，如CAD和CAM沟通。在使用SET、VDA和初始图形交换规范(IGES)等中立数据交换协议时，异构CAD、CAM系统之间可能发生信息交换。然而，这些协议主要用于交换几何信息，并不完全适合CAD/CAPP/CAM行业的所有需求。因此，国际社会制定了ISO10303系列标准，称为STEP[2]。

　　2利用STEP发展智能数控机床技术

　　STEP可以成为开发更开放、互操作和智能的数控机床的工具，特别是数控程序员和操作员，但仍面临许多挑战。这些挑战也为各方提供了大量的机会，如数控机床制造商，数控控制器制造商和商业CAD/CAPP/CAM供应商。

　　2.1智能数控控制器

　　STEP提供一个完整的数控机床信息包，无论是设计或制造信息。一方面，数控控制器的信息更加丰富，使得实现真正的适应性、最优性和智能化控制成为可能。另一方面，数控控制器制造商一旦被说服，必须重新设计他们的控制器结构和策略，以利用这一优势。要做到这一点，还需要在文化和用户信念方面进行重大转变，以使人们相信新一代智能控制器能够将基于功能的会话编程转换为机器上正确的工具路径。这被认为是一种范式转换，在脱机CAD/CAM系统中相当于今天后处理器功能的功能将在机器上(或在新控制器中)发生，从而导致G代码时代的结束。为了实现这一戏剧性的变化，CNC控制供应商和CAD/CAM供应商之间可能需要更紧密的合作[3-4]。

　　2.2STEP在智能数控机床中的未来发展

　　STEP的使用使信息模型从设计到制造更好地集成，有效地消除了语义错误，结束了专有格式和非专有格式之间的转换。STEPAP-238包含了来自STEPAP-203和AP-224的所有信息，以及来自ISO14649的解释模型。双向数据交换成为可能。但是，STEPAP-238的一个主要问题是，AP-238中使用的STEP集成资源不适合应用领域。其文件中的数据是碎片化和分布式的，它只提供数据的信息视图。现代数控机床虽然功能强大，但适应性、便携性、智能化程度低。这是由于这些机床仍在使用一种有50年历史的语言。这种格式的数控程序只适用于在特定的机床上执行。它们不能被用于不同机床的凸轮系统或SFP系统重新解释。自动生成100%优化的数控程序是不可能的，因为有关机床和材料的设计信息和专业知识以不同的格式和不同的数据库表示。STEP可以为CAM和NC提供统一的数控程序格式，避免了后处理，并具有真正可交换的格式。现在可以在CAM和NC级别支持操作员，包括可理解的几何图形(特性)、面向任务的操作、策略和工具定义的完整信息。在加工阶段设计数据的可用性还可以实现从加工阶段到设计阶段可靠的碰撞检查、精确的仿真和反馈。

　　3结束语

　　符合STEP标准的程序在某种意义上，它们可以适用于任何有能力执行加工任务的数控机床。实施STEP的数控机床可以有一个更开放和适应性更强的架构，使其更容易与其他制造设施，如工件处理设备集成。STEP还支持分布式制造场景，例如通过以太网连接在同一平台上完成数据收集、诊断和维护、监视和生产调度。通过使用实施STEP的智能数控机床，人们可以通过使用计算机代替或将人类的智能能力扩展到制造过程中，从而在决策、监督和控制方面达到制造自动化的目的。

　　参考文献：

　　[1]张慧.基于智能产线下的数控机床升级改造研究[J].现代制造技术与装备,2019(9):108-109.

　　[2]陈吉红,胡鹏程,周会成,等.走向智能机床[J].Engineering,2019,5(4):186-210.

　　[3]王勃,杜宝瑞,王碧玲.智能数控机床及其技术体系框架[J].航空制造技术,2016(9):55-61.

　　[4]李鹏祥.智能制造与智能数控机床探究[J].南方农机,2019,50(16):15-16.

　　作者：张文明 单位：廊坊市广播电视大学