智能制造技术作为先进制造技术与数字化技术相结合的产物,其本质是将计算模型、仿真工具和科学实验应用于制造装备、制造过程和制造系统的定量描述与分析,通过对制造全过程中的复杂物理现象和信息演变过程进行定量计算、模拟与控制,结合科学实验,揭示制造活动乃至产品全生命周期过程中的科学规律,提高制造装备的自律性和适应性,实现对制造过程和产品性能的预测和有效控制,增强制造系统的可维护性和制造信息的可重用性,促使制造活动由部分定量、经验的试凑模式向全面数字化的计算和推理模式转变,实现基于科学的高性能制造。智能制造强调信息集成与知识融合、制造系统与制造过程之间协同、虚拟仿真和数字加工软硬件技术并重,更多关注数字建模、数字加工等底层技术以及制造过程中物理因素对产品质量的影响机理和高速、高精度数字加工装备的实现。
金属切削机床是智能化制造的主要组成单元,其本身也是一个复杂的机电一体化系统。当前,在全球化竞争的背景下,高、精、尖装备的生产不断向金属切削机床的极限能效提出新的挑战,亟需综合运用信息与计算技术、多学科联合仿真方法和科学实验手段,通过对切削过程中的复杂物理行为的数字化建模、仿真和优化,实现对加工过程的定量主动控制。国外21世纪初就提出了“智能机床”的概念,旨在通过数字化制造技术在机床上的应用来取代人的部分脑力劳动,通过自主监控和决策来控制加工质量。欧美等发达国家也通过制定研究计划,如PMI、SMPI、NEXT计划等,用于机床智能化的研究。因此,将智能制造技术应用于金属切削机床,在加工设备与加工过程之间建立协同关系,为实现生产制造更高层次的智能化奠定基础,是国家科技战略的重要发展方向之一。