機(jī)電一體化技術(shù)在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用探究

摘要：機(jī)電一體化是繼超大規(guī)模集成電路后的機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合產(chǎn)物。隨著微電子計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展和應(yīng)用，機(jī)電一體化技術(shù)作為涉及多門學(xué)科知識的系統(tǒng)技術(shù)得到大力的發(fā)展。本文就數(shù)控機(jī)床的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行分析，對于機(jī)電一體化技術(shù)在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用提出具體的建議，以作參考。

Abstract： after the very large scale integrated circuit in the mechanical and electrical integration is the combination of mechanical technology and electronic technology products. With the rapid development of microelectronics computer and ?application of ?mechatronics ?technology ?as involving the multi-discipline knowledge system has been vigorously the development of the technology. This paper analyzes the current situation of the development of numerical control machine tool， for mechanical and electrical integration technology in the application of numerical control machine put forward concrete Suggestions， for reference.

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化;數(shù)控機(jī)床;應(yīng)用

Keywords： mechanical and electrical integration; CNC machine tools; application

1.引言

機(jī)電一體化的概念于上世紀(jì)70年代由日本提出，是一門跨學(xué)科的系統(tǒng)級技術(shù)，而今機(jī)電一體化已經(jīng)發(fā)展成為一門擁有自身基礎(chǔ)體系的新型學(xué)科。此技術(shù)要求產(chǎn)品擁有高質(zhì)量、小體積、低功耗、高可靠的特點(diǎn)，是一項(xiàng)能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)最優(yōu)化的技術(shù)。然而機(jī)電一體化技術(shù)在我國的起步比較晚，相應(yīng)專業(yè)性人才缺口較大，而且我國的工業(yè)系統(tǒng)軟硬件設(shè)施較差，我國的機(jī)電一體化技術(shù)在數(shù)控機(jī)床上應(yīng)用方面廣泛性和程度深入性與發(fā)達(dá)國家相比還存在一定的差距，因此我國需加大力度發(fā)展機(jī)電一體化技術(shù)在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用，提高我國工業(yè)系統(tǒng)的現(xiàn)代化程度。

2.我國數(shù)控機(jī)床發(fā)展中存在的問題

2.1數(shù)控化水平較低

一個(gè)國家的數(shù)控化水平，是看其機(jī)床的數(shù)控化比率的高低，而我國較先進(jìn)發(fā)達(dá)國家的機(jī)床數(shù)控化比率還有些差距，目前我國的數(shù)控化比率在生產(chǎn)方面大約在30%，在消費(fèi)方面大約在50%，與發(fā)達(dá)國家的70%相差甚遠(yuǎn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床占有國產(chǎn)機(jī)床品種的50%，最高的轉(zhuǎn)速僅在2000轉(zhuǎn)/秒，極個(gè)別的能夠達(dá)到8000轉(zhuǎn)/秒，而大型的、高性能、高精度機(jī)床僅占國產(chǎn)機(jī)床數(shù)量總數(shù)的1.5%～2.5%，達(dá)不到國外機(jī)械先進(jìn)國家比如德國或者日本的二十分之一，在研發(fā)高端的數(shù)控機(jī)床時(shí)，由于我國的核心部件開發(fā)能力不高，而且開發(fā)周期比較長，因此其中的核心零部件不是和國外合作研發(fā)便是依靠國外進(jìn)口，嚴(yán)重的制約了我國數(shù)控化水平的提高。

2.2嚴(yán)重缺乏核心技術(shù)

據(jù)統(tǒng)計(jì)在02年到08年之間我國的機(jī)床消費(fèi)和出口排名世界第一，結(jié)果看似機(jī)床業(yè)比較發(fā)達(dá)，但相反的是我國的機(jī)床的利潤不高，最多的是依靠經(jīng)濟(jì)型機(jī)床來出口，而高端的大型機(jī)床利潤相當(dāng)?shù)汀Ｔ斐蛇@種局面的最主要原因是我國目前的核心技術(shù)缺乏，核心部件的研發(fā)能力不高，而且研發(fā)周期較長，技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，在核心部件的研發(fā)成本控制和性能校對與國外發(fā)達(dá)過肩相比存在很大的差距。我國現(xiàn)在的中端、高端機(jī)床產(chǎn)業(yè)主要是進(jìn)行部件的制造和組裝商，真正掌握核心技術(shù)的確實(shí)外資企業(yè)，中高端的機(jī)床的核心部件依靠進(jìn)口來補(bǔ)充，而核心部件的價(jià)值就相當(dāng)于機(jī)床成本的60%，這就嚴(yán)重的制約了我國數(shù)控機(jī)床的盈利和發(fā)展。

2.3產(chǎn)品性能不高

數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品的性能的決定因素主要是由零部件的精度、轉(zhuǎn)速等等因素決定的。目前我國的數(shù)控機(jī)床的零部件精度普遍不高，很多的零部件加工企業(yè)在精度方面達(dá)不到客戶的要求，特別是在定位精度中的重復(fù)定位精度方面，僅有少數(shù)產(chǎn)品能夠達(dá)到歐洲所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)的定位精度。其次在轉(zhuǎn)速方面，我國的產(chǎn)品在軸轉(zhuǎn)速、移動速度、換刀速度方面與國外的發(fā)展水平有較大的差異，比如在國外的加工中心的快速進(jìn)給速度大部分都能夠達(dá)到40米/分鐘，甚至最高的能夠達(dá)到90米/分鐘，但是反觀國內(nèi)的加工中心大多都在30米/分鐘，小部分能夠達(dá)到60米/分鐘，與國外相比數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品無論是在進(jìn)給速度、軸轉(zhuǎn)速、連續(xù)工作時(shí)間都有不小的差距。

3.機(jī)電一體化在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用

3.1自動控制在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用

數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床的最大區(qū)別是在于“數(shù)控”上，而數(shù)控的最大含義便是能夠減少人工的操作，具有一定的智能化。而自動控制技術(shù)是利用控制器控制機(jī)器能夠按照某種規(guī)則自動的運(yùn)行，來完成某種控制任務(wù)，保證某個(gè)預(yù)定目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。在數(shù)控機(jī)床中利用自動控制技術(shù)中的速度控制、高精度定位控制的技術(shù)來保證數(shù)控機(jī)床的正常工作，其中用信息處理技術(shù)來保證整個(gè)機(jī)床運(yùn)行的準(zhǔn)確性以及及時(shí)性，保證產(chǎn)品生產(chǎn)的質(zhì)量和效率。自動控制技術(shù)的應(yīng)用減少了人工操作干涉，有利于將人從復(fù)雜危險(xiǎn)的環(huán)境中解放出來，而且由于人工干涉的減少更能夠提高產(chǎn)品的生產(chǎn)速度和精度以及效率。

3.2伺服驅(qū)動技術(shù)在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用

伺服驅(qū)動技術(shù)是機(jī)電一體化中相當(dāng)重要的一種技術(shù)，其能夠使產(chǎn)品的位置以及狀態(tài)等輸出量根據(jù)輸入信號量的變化而得到自動控制的一種技術(shù)。該技術(shù)以執(zhí)行元件和驅(qū)動為主要的研究目標(biāo)，執(zhí)行元件首先與數(shù)控裝置連接，能夠接收輸入的控制指令，其次由于機(jī)械的執(zhí)行部件相連接，能夠控制一系列動作的實(shí)現(xiàn)。伺服驅(qū)動技術(shù)在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用能夠提高產(chǎn)品的動態(tài)性能，保證產(chǎn)品的精度標(biāo)準(zhǔn)，控制產(chǎn)品質(zhì)量，提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，提高數(shù)控機(jī)床的穩(wěn)定性和高精度性。

3.3檢測與傳感技術(shù)在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用

檢測與傳感技術(shù)是指將諸如速度、位置、溫度、加速度、酸度以及其他形式的參考變量轉(zhuǎn)換成為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的電信號，然后把這種經(jīng)過處理后得到的電信號輸入到信息處理系統(tǒng)中，接著由信息系統(tǒng)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號來控制機(jī)械執(zhí)行部件的動作。正是由于檢測與傳感技術(shù)的應(yīng)用，能夠保證數(shù)控機(jī)床在運(yùn)行過程中的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性，能夠快速的做到準(zhǔn)確定位，保證數(shù)控機(jī)床的每一步操作能夠按照指令去執(zhí)行，達(dá)到指令預(yù)期的效果，并能夠?qū)崟r(shí)的監(jiān)測數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行狀態(tài)，有效的保證數(shù)控機(jī)床的正常工作。

4.結(jié)論

機(jī)電一體化作為一項(xiàng)跨多門學(xué)科而興起的新興技術(shù)，正在飛速的發(fā)展和完善，已經(jīng)逐漸的形成自己的體系基礎(chǔ)。隨著微電子技術(shù)的迅速發(fā)展和廣泛普及，計(jì)算機(jī)行業(yè)發(fā)生著翻天幅度的變化，機(jī)電一體化作為微電子技術(shù)的新型技術(shù)代表將對數(shù)控機(jī)床的發(fā)展做出巨大的推動作用，應(yīng)用機(jī)電一體化的數(shù)控機(jī)床是一個(gè)發(fā)展趨勢，這會引發(fā)我國工業(yè)系統(tǒng)的巨大變革，將我國的工業(yè)生產(chǎn)引進(jìn)到一個(gè)嶄新的時(shí)代。

參考文獻(xiàn)：

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[2]劉磊，涂萬陽.機(jī)電一體化在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用[J].經(jīng)營管理者，2014（04）

作者簡介：

胡繼坤（1991-），男，現(xiàn)為長江大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院本科學(xué)生。