數(shù)控技術(shù)在機(jī)械加工機(jī)床中的應(yīng)用研究

吳鵬宇

[摘要]：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，數(shù)控技術(shù)已成為機(jī)械加工業(yè)中的重要組成部分。本文主要通過(guò)對(duì)數(shù)控技術(shù)在機(jī)械加工機(jī)床設(shè)備中的作用、數(shù)控技術(shù)在機(jī)械加工機(jī)床中的發(fā)展趨勢(shì)的研究分析，提出了數(shù)控機(jī)床的主要增效途徑有提高數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)化程度、逐步優(yōu)化加工過(guò)程、優(yōu)化加工工藝以及加工設(shè)計(jì)這三條。

[關(guān)鍵詞]：數(shù)控技術(shù) 機(jī)械加工 數(shù)控機(jī)床

1數(shù)控技術(shù)的基本原理

所謂的數(shù)控技術(shù)，簡(jiǎn)單來(lái)講就是指采用電腦程序控制機(jī)器的方法。主要是指通過(guò)采用數(shù)字信息，按工作人員事先編好的程式對(duì)機(jī)械加工進(jìn)行控制。它主要包括：計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感檢測(cè)技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)、傳統(tǒng)及現(xiàn)代的機(jī)械制造技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)。

數(shù)控技術(shù)是一種綜合性技術(shù)，把數(shù)控技術(shù)用于機(jī)械加工，能夠有效地對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行數(shù)字化控制。這主要是運(yùn)用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)先編程，在運(yùn)行過(guò)程中利用計(jì)算機(jī)輔助軟件執(zhí)行繁瑣的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和運(yùn)算處理，在很大程度上提高了機(jī)械加工的精準(zhǔn)度與自動(dòng)化，提高了機(jī)械加工的效率。

2數(shù)控技術(shù)在機(jī)械加工機(jī)床設(shè)備中的作用

2.1數(shù)控技術(shù)在機(jī)械加工中的作用

伴隨著現(xiàn)代工業(yè)及信息技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械加工技術(shù)和工藝不斷進(jìn)步，從而推動(dòng)了機(jī)械加工設(shè)備的更新?lián)Q代和機(jī)械加工控制系統(tǒng)的更新升級(jí)。由于數(shù)控技術(shù)在機(jī)械加工中的應(yīng)用，出現(xiàn)了數(shù)控技術(shù)機(jī)械設(shè)備機(jī)殼的毛坯制造。數(shù)控氣割技術(shù)的使用輕易地解決了單間下料等諸多問(wèn)題，數(shù)控氣割技術(shù)通過(guò)保持壓縮接觸面積的均勻，很好地滿足了密封功能的要求。這些使得產(chǎn)品內(nèi)外環(huán)凸凹曲面的加工精度得到提高，實(shí)現(xiàn)了毛坯料到成品過(guò)程的持續(xù)加工。因數(shù)控鏜銑床編程加工已與機(jī)械設(shè)備有機(jī)結(jié)合起來(lái)，首先通過(guò)預(yù)先編程的齒形子程序，然后進(jìn)行機(jī)械加工和結(jié)合角度偏置，這能使產(chǎn)品滿足生產(chǎn)要求并進(jìn)行無(wú)差異化生產(chǎn)，更好地滿足各種精度要求，極大地提高了機(jī)械設(shè)備加工效率，還能實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)計(jì)算機(jī)控制一體化。

2.2數(shù)控技術(shù)在機(jī)床設(shè)備中的作用

機(jī)床設(shè)備是機(jī)械加工中的重中之重，因此，在機(jī)械加工過(guò)程中機(jī)床設(shè)備的控制技術(shù)是非常重要的。為滿足現(xiàn)代機(jī)械加工業(yè)的發(fā)展需求，擁有控制系統(tǒng)的機(jī)床設(shè)備是現(xiàn)代機(jī)電一體化的關(guān)鍵。數(shù)控技術(shù)是現(xiàn)代機(jī)床設(shè)備的靈魂和核心。通過(guò)在機(jī)床上使用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，能夠?qū)C(jī)床的加工過(guò)程進(jìn)行控制，不僅保證了產(chǎn)品的高質(zhì)量要求，還極大地提高了機(jī)床的使用效率與生產(chǎn)效率。它用數(shù)字化的代碼來(lái)表示加工零件的工藝和幾何信息，也就是運(yùn)用計(jì)算機(jī)編程將刀具與工件間的相對(duì)位移以及進(jìn)給速度編排在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)上，由計(jì)算機(jī)發(fā)出控制指令使機(jī)床按控制要求運(yùn)行。無(wú)需對(duì)機(jī)床進(jìn)行人工參與與調(diào)整，只需向計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)編入新的加工程序，就能改變加工零件，這是數(shù)控機(jī)床的最大特點(diǎn)。

3數(shù)控技術(shù)在機(jī)械加工機(jī)床中的發(fā)展趨勢(shì)

3.1數(shù)控技術(shù)的性能發(fā)展趨勢(shì)

現(xiàn)如今，我國(guó)的數(shù)控技術(shù)在機(jī)械加工領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，數(shù)控技術(shù)的作用已不容置疑，它不僅推動(dòng)了機(jī)械加工行業(yè)的持可續(xù)發(fā)展，還提升了我國(guó)的綜合國(guó)力。數(shù)控機(jī)床的性能正朝著高速高精高效化、柔性化、實(shí)時(shí)智能化發(fā)展。高速高精高效化：隨著高速RISC芯片、多CPU控制系統(tǒng)的運(yùn)用以及機(jī)床性能的改善，明顯提高了機(jī)床的高速高精高效化。柔性化：主要表現(xiàn)在數(shù)控技術(shù)具有較強(qiáng)的可塑性和較好的可操作性。模塊化的設(shè)計(jì)，能滿足生產(chǎn)流程的不同需求。實(shí)時(shí)智能化：利用實(shí)時(shí)系統(tǒng)和人工智能相結(jié)合實(shí)現(xiàn)人類智能行為的模擬，使高科技手段有效運(yùn)用。

3.2數(shù)控技術(shù)的功能發(fā)展趨勢(shì)

為解決數(shù)控技術(shù)發(fā)展中面臨的多種技術(shù)與非技術(shù)問(wèn)題，數(shù)控技術(shù)在功能上得到了很大的發(fā)展，主要表現(xiàn)在用戶界面圖形化、科學(xué)計(jì)算可視化、插補(bǔ)和補(bǔ)償方式多樣化以及內(nèi)裝高性能PLC。用戶界面圖形化：用戶界面是使用者和數(shù)控系統(tǒng)的對(duì)話連接。能夠根據(jù)客戶的知識(shí)接受能力和要求，加大對(duì)客戶界面的開(kāi)發(fā)。用戶界面圖形化能夠?qū)崿F(xiàn)藍(lán)圖編程和快速編程、圖形動(dòng)態(tài)跟蹤和仿真、不同方向的視圖和局部顯示比例縮放等功能?？茖W(xué)計(jì)算可視化：能夠高效處理和解釋數(shù)據(jù)，直接使用可視信息如動(dòng)畫(huà)、圖像等。用于CAD/CAM，如參數(shù)自動(dòng)設(shè)定、自動(dòng)編程、刀具管理數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)處理等。插補(bǔ)和補(bǔ)償方式多樣化：有2D+2螺旋插補(bǔ)、NURBS插補(bǔ)（非均勻有理B樣條插補(bǔ)）、極坐標(biāo)插補(bǔ)等多種插補(bǔ)方式。補(bǔ)償方式有極坐標(biāo)插補(bǔ)、螺距和測(cè)量系統(tǒng)誤差補(bǔ)償、象限誤差補(bǔ)償、以及相反點(diǎn)計(jì)算的刀具半徑補(bǔ)償?shù)取?/p>

內(nèi)裝高性能PLC：可用高級(jí)語(yǔ)言編程或梯形圖，提供在線調(diào)試和在線幫助功能。用戶在車床銑床的標(biāo)準(zhǔn)PLC用戶程序基礎(chǔ)上修改自己需要的程序，能夠建立自己的應(yīng)用程序。

4數(shù)控機(jī)床的主要增效途徑

目前，我國(guó)數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備及生產(chǎn)工藝還存在一定的問(wèn)題，主要表現(xiàn)在：數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)設(shè)備加工切削參數(shù)不太合理、與數(shù)控機(jī)床相關(guān)的知識(shí)庫(kù)和工藝數(shù)據(jù)庫(kù)缺乏、在自動(dòng)化的制造中缺乏先進(jìn)的管理系統(tǒng)。這些問(wèn)題增加了數(shù)控機(jī)床加工過(guò)程中的準(zhǔn)備時(shí)間、等待時(shí)間和故障調(diào)試時(shí)間，從而降低了數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)效率。通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)數(shù)控機(jī)床的現(xiàn)狀了解，提出了提高數(shù)控機(jī)床效率的有效途徑。

4.1提高數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)化程度

在數(shù)控機(jī)床加工過(guò)程中，通過(guò)柔性生產(chǎn)線，以及柔性制造單元等數(shù)控加工技術(shù)，逐步提高數(shù)控技術(shù)的自動(dòng)化程度。這樣可以減少數(shù)控機(jī)床加工中的準(zhǔn)備時(shí)間、等待時(shí)間和故障調(diào)試時(shí)間，從而縮減了加工所需要的總時(shí)間。由此，在機(jī)械加工過(guò)程中加工零件的連續(xù)性以及自動(dòng)化程度得到提高，進(jìn)而提高了數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)總效率。

4.2逐步優(yōu)化加工過(guò)程

通過(guò)機(jī)械加工生產(chǎn)過(guò)程的持續(xù)優(yōu)化實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的加工，努力改進(jìn)現(xiàn)有的生產(chǎn)和管理方式、刀具的自動(dòng)配送、機(jī)械設(shè)備的管理以及機(jī)械零件的制造執(zhí)行系統(tǒng)等，積極學(xué)習(xí)國(guó)外先進(jìn)的數(shù)控技術(shù)水平，逐步優(yōu)化加工過(guò)程。這能有效提高數(shù)控機(jī)床設(shè)備的完整性和開(kāi)動(dòng)率，使數(shù)控機(jī)床得到高效管理和有序運(yùn)用。

4.3優(yōu)化加工工藝以及加工設(shè)計(jì)

保證加工零部件的質(zhì)量以及縮減機(jī)械加工的時(shí)間，是提高數(shù)控機(jī)床的加工效率，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化數(shù)控機(jī)床加工工藝的基礎(chǔ)。通過(guò)使用較為先進(jìn)的刀具或者性能高的數(shù)控機(jī)床設(shè)備能夠完成數(shù)控加工機(jī)床的模擬仿真秀。運(yùn)用先進(jìn)的技術(shù)努力優(yōu)化數(shù)控機(jī)床加工工藝和加工設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化控制系統(tǒng)裝置。通過(guò)提高數(shù)控機(jī)床的切削效率和主軸的加工效率，能夠保證數(shù)控機(jī)床的加工性能。

5結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)數(shù)控技術(shù)的基本概念及工作原理的解釋，以及目前我國(guó)數(shù)控技術(shù)在機(jī)械加工機(jī)床設(shè)備中的作用分析、數(shù)控技術(shù)在性能和功能上發(fā)展趨勢(shì)分析，提出了數(shù)控機(jī)床的主要增效途徑。從文中可以看出數(shù)控技術(shù)在機(jī)械加工中的重要地位，它是我國(guó)實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工自動(dòng)化和智能化的關(guān)鍵，對(duì)我國(guó)國(guó)家工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和綜合國(guó)力的提高有著重要的影響。因此，在機(jī)械加工業(yè)中需要不斷加強(qiáng)數(shù)控技術(shù)的創(chuàng)新，積極引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的數(shù)控技術(shù)，這對(duì)于機(jī)械加工企業(yè)的發(fā)展有著重要的意義。機(jī)械加工業(yè)的飛躍發(fā)展，必將推動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)更好、更快發(fā)展。