1952年第一台数控机床问世已经50余年，其中包括走向成熟的30年和走向大规模应用的20余年。数控机床依次分别经历了纳米化、高速化、复合化、五轴联动化等技术发展阶段。而于06年智能机床在国际上的出现，标志着机床技术在发展的道路上迈出的重大步伐。

机床技术发展的前景和目标，是能够实现装备制造业的全盘自动化，由单机自动化向FMC，CIM，CIMS发展，提高加工精度、效率，降低制造成本，为人类创造更多的财富。在实现全盘自动化过程中，需要解决的技术问题异常复杂，不仅要解决代替体力劳动的问题，更要解决代替脑力劳动问题。它包括工艺、刀具、物流、联网、信息存储、控制等。如何用智能化代替人的手工和脑力劳动，是最关键的核心问题。

智能机床的出现，为未来装备制造业实现全盘生产自动化创造了条件。首先，通过自动抑制振动、减少热变形、防止干涉、自动调节润滑油量、减少噪音等，可提高机床的加工精度、效率。其次，对于进一步发展集成制造系统来说，单个机床自动化水平提高后，可以大大减少人在管理机床方面的工作量。人能有更多的精力和时间来解决机床以外的复杂问题，更能进一步发展智能机床和智能系统。第三，数控系统的开发创新，对于机床智能化起到了极其重大的作用。它能够收容大量信息，对各种信息进行储存、分析、处理、判断、调节、优化、控制。它还具有重要功能，如：工夹具数据库、对话型编程、刀具路径检验、工序加工时间分析、开工时间状况解析、实际加工负荷监视、加工导航、调节、优化，以及适应控制。

早在上世纪80年代，美国就曾提出研究发展“适应控制”机床，但由于许多自动化环节如自动检测、自动调节、自动补偿等没有解决，虽有各种试验，但进展较慢。后来在电加工机床（EDM）方面，首先实现了“适应控制”，通过对放电间隙、加工工艺参数进行自动选择和调节，以提高机床加工精度、效率和自动化。

随后，由美国政府出资创建的机构——智能机床启动平台（SMPI），一个由公司，政府部门和机床厂商组成的联合体对智能机床进行了加速的研究。

而于06年9月在IMTS展会上展出的日本MAZAK公司研发制造的智能机床，则向未来理想的“适应控制”机床方面大大前进了一步。日本这种智能机床具有六大特色：一、有自动抑制振动的功能。二、能自动测量和自动补偿，减少高速主轴、立拄、床身热变形的影响。三、有自动防止刀具和工件碰撞的功能。四、有自动补充润滑油和抑制噪音的功能。五、数控系统具有特殊的人机对话功能，在编程时能在监测画面上显示出刀具轨迹等，进一步提高了切削效率。六、机床故障能进行远距离诊断。

第一阶段是1930～1960年从手动机床向机、电、液高效自动化机床和自动线发展，主要解决减少体力劳动问题。

第二阶段是1952～2006年数字控制机床发展，解决了进一步减少体力和部分脑力劳动问题。

第三阶段是2006年开发出智能机床。智能化机床的加速发展，将进一步解决减少脑力劳动问题。

在IMTS 2006上，日本Mazak公司以“智能机床”（Intelligent Machine）的名称，展出了声称具有四大智能的数控机床；日本Okuma（大隈）公司展出了名为“thinc”的智能数字控制系统（Intelligent Numerical Control System）。

Mazak的智能机床：发出信息和进行思考

Mazak对智能机床的定义是：机床能对自己进行监控，可自行分析众多与机床、加工状态、环境有关的信息及其他因素，然后自行采取应对措施来保证最优化的加工。换句话说，机床进化到可发出信息和自行进行思考。结果是：机床可自行适应柔性和高效生产系统的要求。当前Mazak的智能机床有以下四大智能：

1. 主动振动控制——将振动减至最小；

2. 智能热屏障——热位移控制；

3. 智能安全屏障——防止部件碰撞；

4. 马扎克语音提示——语音信息系统。

Okuma的智能机床：具备“思想”

Okuma的智能数字控制系统的名称为“thinc”，它是英文“思想”(think)的谐音，表明它具备思想能力。Okuma认为当前经典的数控系统的设计(结构)，执行和使用(design、implementation、use) 三个方面已经过时，对它进行根本性变革的时机已经到来。

Okuma说，thinc不仅可在不受人的干预下，对变化了的情况作出“聪明的决策”(smart decision)，还可使机床到了用户厂后，以增量的方式使其功能在应用中自行不断增长，并会更加自适应新的情况和需求，更加容错，更容易编程和使用。总之，在不受人工干预的情况下，机床将为用户带来更高的生产效率。

GE Fanuc公司和辛辛那提公司的进展

GE Fanuc公司引入的一套监控和分析方案也是智能机床发展的一个例子，这套方案在2006年9月的IMTS 展览会得以展示。一种名为效率机床4.0，基于互联网的方案应运而生，它是通过收集机床和其它设备复杂的基本数据而提供的富有洞察力的、可指出原因的分析方法。它还提供一套远程诊断工具，从而使不出现故障的平均时间最长而用于修理的时间最短。它还能用于计算机维护管理系统中监控不同的现场。智能机床的另一个例子是辛辛那提的多任务加工中心设计的软件，它可探测到B 旋转轴的不平衡条件。装备了SINUMERIK 840D控制系统，新的平衡传感器监控Z轴发生的错误后准确和迅速地感受到不平衡。探测后，由一套平衡辅助程序通过计算产生出一个显示图，来确定出不平衡的位置所在以及需要进行多少补偿。该技术也已用于Giddings & Lewis的立式车床上。

米克朗智能机床模块

米克朗系列化的模块（软件和硬件）是该公司在智能机床领域的成果。不同“智能机床”模块的目标是将切削加工过程变得更透明、控制更方便。为此，必须首先建立用户和机床之间的通信。其次，还必须在不同切削加工优化过程中为用户提供工具，以显著改善加工效能。第三，机床必须能独立控制和优化切削过程，从而改善工艺安全性和工件加工质量。

米克朗的高级工艺控制系统（APS）模块是一套监视系统，它使用户能观察和控制切削加工过程。它是特为高性能和高速切削而开发的，而且能很好地用于其它切削加工系统。

无线通知系统(RNS)

“无线通知系统”模块开启了通信和灵活性的新纪元。通过这一系统，用户能接收米克朗加工中心的运行情况信息。通过移动电话的短信形式，用户就能知道机床的操作状态和程序执行状态。

全球首创、独家所有的智能操作人员支持系统(OSS)

操作人员支持系统(OSS)能根据工件的结构和加工要求，优化加工过程。通过易用的用户界面，用户可以方便地设定目标尺寸、转速、精度和表面光洁度以及工件重量和加工的复杂程度等参数并能随时修改。

21世纪，数控机床将在现有技术基础上，由机械运动的自动化向信息控制的智能化方向发展。其发展速度和高度将取决于人才、科研、创新、合作四个方面。2006年展出的这个世界上第一台智能机床，还需要进一步的完善、提高。如在机、电、液、气、光元件和控制系统方面；在加工工艺参数的自动收集、存储、调节、控制、优化方面；在智能化、网络化、集成化后的可靠性、稳定性、耐用性等方面，都还需要深入研究。

《数控机床故障智能考核设备》涉及一种故障智能考核设备，特别是一种数控机床故障智能考核设备。

图1是《数控机床故障智能考核设备》的数控机床故障智能考核设备的配置图；

图2是《数控机床故障智能考核设备》的数控机床故障智能考核设备的故障生成器的电路方框图；

图3示出了《数控机床故障智能考核设备》学生计算机发送的有效数据故障编号的字符串的数据格式；

图4示出了《数控机床故障智能考核设备》的64个故障编号格式；

图5是《数控机床故障智能考核设备》的干扰信号生成器产生的断续干扰的波形；

图6是《数控机床故障智能考核设备》的干扰信号生成器产生的连续电磁干扰的波形；

图7a和图7b分别是干扰信号直接串入和间接串入的示意图；

图8是工作信号、干扰信号和合成信号的波形图；

图9显示了在数控机床的一个输出端子上产生模拟故障的示意图，其中增加了与实际端子对应的故障测量端Y′；

图10是串入模拟外来干扰信号的数控机床的端子的故障测量示意图。

数控机床故障智能考核设备专利目的

《数控机床故障智能考核设备》的目的是提供一种能够模拟数控机床真实故障的数控机床故障智能考核设备。

数控机床故障智能考核设备技术方案

根据《数控机床故障智能考核设备》一个方面，提供了一种数控机床故障智能考核设备，包括：一个教师计算机、交换机和多个学生机，其中教师计算机通过以太网和交换机与各个学生机进行通信，向学生机下发故障指令数据和接收学生机上发的考核结果数据；其特征在于还包括：

多个故障生成器，每个故障生成器接收相应的学生计算机发送的故障指令数据，并产生相应的真实故障数据发送给数控机床电路，每个故障生成器包括：接收学生机发送的故障指令数据的接收电路；将故障指令数据译码为控制继电器矩阵字节的译码电路；产生干扰信号的干扰信号信号产生电路；把继电器矩阵字节和干扰信号的地址/数据合成为数据阵列的合成电路；以及根据合成的数据阵列生成包括串入与干扰信号地址相对应的干扰信号的故障生成装置。

其中，所述故障生成器还包括发送正确/错误代码的识别电路，用于判断学生机发送的故障指令数据是否有效。

其中，所述故障生成器还包括检查印刷电路板的元件损坏情况的印刷电路板自检电路。

其中，所述故障生成器还包括数据处理自监信号发送/接收电路。

其中，所述干扰信号产生电路是方波信号产生器。

其中，所述干扰信号产生电路是生成六种不同频率方波信号的生成器。

根据《数控机床故障智能考核设备》另一方面，提供了一种适用于数控机床故障智能考核设备的故障生成器，该故障生成器接收相应的学生计算机发送的故障指令数据，并产生相应的真实故障数据发送给数控机床电路，所述故障生成器包括：接收学生机发送的故障指令数据的接收电路；将故障指令数据译码为控制继电器矩阵字节的译码电路；产生干扰信号的干扰信号信号产生电路；把继电器矩阵字节和干扰信号的地址/数据合成为数据阵列的合成电路；以及根据合成的数据阵列生成包括串入与干扰信号地址相对应的干扰信号的故障生成装置。

其中，所述故障生成器还包括发送正确/错误代码的识别电路，用于判断学生机发送的故障指令数据是否有效。

其中，所述故障生成器还包括检查印刷电路板的元件损坏情况的印刷电路板自检电路。

其中，所述干扰信号产生电路是方波信号产生器。

其中，所述干扰信号产生电路是生成六种不同频率方波信号的生成器。

数控机床故障智能考核设备改善效果

《数控机床故障智能考核设备》的技术效果是，可以利用计算机网络技术，传输教师计算机设置的故障编号，从而生成数控机床常见的实际可以观察、测量的故障现象，以训练和提高学生实际排故、维修的工作能力，学生可以断电测量也可以在线测量，解决真实机床故障的难以在线测量，难以全面表现各种故障现象的技术难题。