數控技術在機械加工中的應用探討

摘要：為在競爭中求得生存與發(fā)展，各企業(yè)紛紛在提高產品技術檔次、增加產品種類、縮短試制與生產周期和提高產品質量上下功夫，但傳統的自動化生產線難以適應小批量、多品種的生產要求。為了解決以上問題，各企業(yè)在生產中采用了數控技術來生產，數控機床作為目前一種使用廣泛、典型的機電一體化產品，綜合應用了微電子技術、計算機技術、自動控制、精密測量和機床結構等方面的最新成就，是一種高效的自動化機床。文章針對數控機床在機械加工中的應用范圍、要求和應用等問題進行論述。

關鍵詞：數控技術；機械加工；機電一體化

中圖分類號：TG659文獻標識碼：A文章編號：1006-8937（2014）18-0073-02

1數控機床的應用目標和要求

1.1數控技術在機械加工中的應用目標

要求通過將數控技術有效應用于機械加工中以促使機械的電子控制系統實現下述多種功能：①在線監(jiān)控、自動報警及故障自珍。數控技術又稱之為計算機數控技術，其實質上是一種借助電子計算機實現數字程序控制的技術。通過實現數控技術在機械加工中的應用能夠有效監(jiān)控機械的電動機、制動系統等部分的在線運行狀態(tài)。若某部分出現故障便會第一時間進行自動報警，并顯示出出現故障的準確位置。②節(jié)能降耗，提高生產效率。③逐步實現自動化或半自動化。

1.2數控機床的使用要求

①在思想上要高度重視數控機床的維護與保養(yǎng)工作，尤其是對數控機床的操作者更應如此，我們不能只管操作，而忽視對數控機床的日常維護與保養(yǎng)。

②提高操作人員的綜合素質。必須對數控操作人員進行培訓，使其對機床原理、性能、潤滑部位及其方式，進行較系統的學習，為更好的使用機床奠定基礎。同時在數控機床的使用與管理方面，制定一系列切合實際、行之有效的措施。

2機械加工中數據控制的有效應用

2.1機械

受社會市場多元化需求的影響，使得現代機械開發(fā)速度較快、市場內機械品種較多，其中絕大多數機殼的毛坯制造均傾向于焊件，而以往機械加工越來越難以實現單件的下料問題。針對于這一問題，要求剔除以往流行的仿型法，盡可能采用數控氣割，進一步優(yōu)化套料的選用方案。如此以來，既能夠充分發(fā)揮其切割速度快、質量可靠等一系列優(yōu)勢，又能夠較大程度上提升生產效率。另外，數控氣割機裝含有自動可調的切縫補償裝置，以實現對構件實際輪廓的程序控制。實踐表明，利用數控氣割機裝內的切縫補償裝置能夠起到調節(jié)切縫補償值的作用，從而以達到精確控制毛坯件加工余量的目標。

2.2機械設備

機械設備作為整個機械加工的核心，發(fā)揮著至關重要的積極效應。計算機數控技術在機械加工中的有效應用實質上是計算機數控技術的機床控制能力在發(fā)揮作用，即利用計算機數控技術控制機床的整個加工過程。具體體現為：其以代碼實現機床控制的機電一體化產品，同時還將刀具與工件之間的相對位置、冷卻泵的起停等各種操作與順序動作數字碼準確、全面記錄于控制介質上，這樣以來便可通過發(fā)出控制指令來控制機床的伺服系統或其他執(zhí)行元件，從而使機床生產加工出所需產品。

2.3機械加工流程

運用Tm可將機械特性劃分為AB段與BC段，其中AB段與BC段為性質不同的兩大區(qū)域。只有以起動轉矩TQ遠遠大于反抗力矩TL為前提條件，才能夠確保電動機順利轉動。受多方面原因的影響，使得電磁轉矩Tam始終沿曲線BC段運行。實踐研究發(fā)現，BC段中的電磁轉矩Tam與轉速呈現正相關性，即轉速越高，則BC段中的電磁轉矩Tam越大；反之轉速越低，則BC段中的電磁轉矩Tam越小。所以當轉速達到一定值時，電磁轉矩Tam將過BC段而進入AB段。然而AB中的電磁轉矩Tam與轉速呈現負相關性，即轉速越低，則AB段中的電磁轉矩越小；反之轉速越高，則AB段中的電磁轉矩Tam越大。其中當轉速達到一定值時，將使得電磁轉矩Tam與反抗轉矩TL相等，這時轉速便處于穩(wěn)定狀態(tài)，由此可見，AB段為穩(wěn)定區(qū)，而BC段為不穩(wěn)定區(qū)。

通常情況下，電動機始終在AB段內工作，其原因在于AB段為穩(wěn)定區(qū)，在該區(qū)內即使負載轉矩出現較大變化，那么異步電動機的轉速也會趨于穩(wěn)定狀態(tài)，而轉速僅會隨著轉矩的增加而呈現略微影響，所以該機械特征便是硬特性。特別注意的是三相異步電動機的硬特性最常應用于普通金屬切削機床。

電源電壓始終穩(wěn)定在一定狀態(tài)條件下，轉速率Sm與轉子電阻R2呈現正相關性，即轉子電阻R2越大，則轉速率Sm越小；反之轉子電阻R2越小，則轉速率Sm越大。在整個過程中，Tm始終保持不變，其中若在轉子電路中串入不同的附加電阻，此時便可推進Sm趨于S=1方向移動。同時同一負載轉矩TN狀況下，隨著電動機工作點逐漸向a，b，c移動，使得轉速n2逐漸減小，轉差率s逐漸增大，所以在轉子電路中串入不同的附加電阻是對異步電動機進行調速的有效方法。

“悶車”現象指的是由于負載太高使得電動機難以帶動，從而導致停車。究其原因在于負載轉矩遠遠高于最大轉矩，此狀態(tài)下電動機的電流將被提高至額定值的6~7倍，進而造成電動機生熱，極有可能發(fā)生燒毀電動機事件。

為確保電動機始終正常工作，延長期使用壽命，應保證電動機的額定轉矩TN遠遠小于電動機的最大轉矩Tm，其中可運用過載系數λ=Tm/TN對電動機的過載能力進行有效衡量。

再生制動區(qū)域。再生制動區(qū)域指的是因存在負載，造成電動機始終高于同步轉速的速度旋轉的區(qū)域。其中通過旋轉能夠使負載機械的能量逐漸向電能轉換，并被饋還給電源。特別要注意的是異步電動機也可稱之為異步發(fā)電機。

反相制動區(qū)域。以三相交流異步電動機為例，通過對三相電源內的兩相進行互換處理，便會使得旋轉磁場的方向發(fā)生改變，從而造成電動機轉向發(fā)生改變。就處于旋轉狀態(tài)的異步電動機而言，通過對相電源內的兩相進行互換處理，同樣會影響到旋轉磁場的方向，正因如此才使得電動機的轉子出現制動。

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