三菱电机于2026年3月25日宣布,与德国亚琛工业大学合作,成功开发出一种能在数控机床(CNC)上实时修正加工误差的新技术。该技术利用运行在CNC装置上的数字孪生模型,在实测中证实,针对因机床结构变形导致的加工误差,最大可降低50%。
在机械加工领域,切削力引发的机床变形、刀具磨损、温度波动及工件差异等因素,常导致加工精度下降,进而引发次品率上升和生产效率降低。数字孪生技术通过结合现场数据与物理模型,在计算机中实时复现和推演加工状态,被视为解决上述问题的关键方案。然而,要将数字孪生的推演结果实时反馈至控制系统,需同时满足海量数据采集、高精度误差模型构建及实时控制三大挑战。传统CNC受限于处理能力和内存容量,难以部署高精度模型,导致实时控制难以落地。
针对这一瓶颈,三菱电机采用了独特的设计方法:利用自研的边缘设备,以高采样率同步获取轴位置、电机电流及切削力等海量数据,并从中精准提取误差推演所需的关键信息。通过将这些信息整合为仅含最小计算量的紧凑物理模型,成功实现了在CNC内部的实时运算。实验验证显示,搭载该技术的机床在应对结构变形误差时,修正效果显著。
该技术核心在于三菱电机在CNC中内置的高速处理单元,支持用户开发并运行特定功能。通过时间同步技术,系统将控制信息与传感器数据以高采样率高速采集,仅保留误差推演所需数据。同时,与亚琛工业大学共同开发的物理模型经过极简化处理,确保在高速单元上既能保持高精度又能实时运行。此外,系统还构建了专门的算法,实时推演并修正由外力导致的结构变形误差,将计算出的补偿量即时反馈至CNC指令中,真正实现了数字孪生仿真结果对现实机床的即时控制。
日本作为全球精密制造强国,其机床行业长期面临劳动力短缺与高端制造需求升级的双重压力,推动了对自动化与智能化技术的迫切需求。此次三菱电机的突破,不仅体现了日本在工业软件与硬件深度融合方面的技术积累,也为全球制造业提供了在有限算力下实现高精度实时控制的可行路径。对于中国制造业而言,这一技术路线提示了在边缘计算与物理模型轻量化方面的巨大潜力,未来在高端装备升级中,可重点关注此类“小模型、大实效”的实时控制方案,以提升自身在精密加工领域的核心竞争力。
