淺析機電一體化的實際應用

左 亮

(貴州橋梁建設集團有限責任公司)

1 機電一體化技術概要

機電一體化發(fā)展到今天已經(jīng)成為一門有著自身體系的新型學科。在現(xiàn)今的大學校園，將機械專業(yè)分為了機械自動化專業(yè)、數(shù)控加工專業(yè)和模具專業(yè)。從機電一體化的發(fā)展上分為三個階段，20世紀60年代是第一階段，人們開始將電子技術的最新成果應用到了機械產(chǎn)品的加工和生產(chǎn)當中。20世紀70年代到80年代是第二個階段，計算機技術、數(shù)字通訊技術的應用，已經(jīng)在機械加工中取得了豐碩的研究成果。20世紀90年代的中后期是第三階段，微細加工技術和通訊技術開始靠攏機械加工行業(yè)，并催生了微、機、電一體化的新的分支。隨著現(xiàn)代科技水平的不斷飛速發(fā)展，機電一體化的技術與研究開始進入深層次的發(fā)展，光纖技術、神經(jīng)網(wǎng)絡技術、人工智能技術也開始在機械加工行業(yè)中試探，在不久的將來，我們將能夠看到機電一體化在現(xiàn)實中為人類做出更大的貢獻。目前，汽車電子噴射發(fā)動機、數(shù)控機床、復印機、打印機、電話程控交換機等機電一體化的應用實例已經(jīng)與人們的日常生活緊密相連不可分割了。

2 機電一體化技術的高速化

隨著科學技術的不斷發(fā)展，帶動了機電行業(yè)的高速加工技術。機電一體化發(fā)展前期，很多的機械加工設備加工工藝有限，加工速度較慢，加工成本高，人員數(shù)量多，產(chǎn)量低等直接影響了企業(yè)的發(fā)展。隨著機電一體化技術領域的創(chuàng)新發(fā)展和應用，我們開始看到加工速度提高，企業(yè)成本降低，產(chǎn)量明顯提高，加工工藝得到了明顯的改善，機電一體化的高速化技術為行業(yè)領域創(chuàng)造了效益。高速化加工技術能夠在數(shù)控機床上表現(xiàn)得淋漓盡致，近年來受到高科技加工技術不斷普及的影響，機床各項功能的速度也得到了大幅提升，車床的主軸轉(zhuǎn)速由原來的3000～4000r/min提高到現(xiàn)在的8000～10000r/min，銑床和加工中心的主軸轉(zhuǎn)速由過去的4000～8000r/min提高到現(xiàn)在的12000～40000r/min，機床的移動速度由過去的10～20m/min提高到現(xiàn)在的48～120m/min。在機床各項功能速度不斷提高的同時，運動部件啟動的速度也由原來的0.5g提高到現(xiàn)在的1.5～15g。

下面看一組對比數(shù)據(jù)。

不難看出，機電一體化技術在實際應用中對行業(yè)起到了較為重要的作用。

表1 轉(zhuǎn)速對比

3 機電一體化技術的高精度化

在提高機電一體化技術高速化的同時也提高行業(yè)的加工精度。伴隨著機電一體化科技的發(fā)展，機械制造行業(yè)開始對加工精度有了更大的需求。高端加工工藝對精度的依賴性開始萌生，這就對機電一體化的技術提出了更深層的要求，機電一體化技術的發(fā)展應用實現(xiàn)了行業(yè)的要求。我國生產(chǎn)的普通數(shù)控機床的定位精度逐漸由過去的0.01～0.02mm提高到了現(xiàn)在的0.008mm，亞微米級數(shù)控機床的定位精度提高到了0.0005mm左右，納米級數(shù)控機床的定位精度提高到了0.005～0.01μm，由我國自主研發(fā)的數(shù)控機床最小分辨率達到0.000001mm，科技的不斷發(fā)展進步將帶動機電一體化產(chǎn)品的加工精度。

表2 數(shù)控機床精度對比

4 機電一體化技術的集成信息化

表3 機電一體化信息化

4.1 網(wǎng)絡技術

隨著科技網(wǎng)絡的不斷發(fā)展，科學技術在社會實際應用中得到廣泛的應用，而科學技術的普及是以電力為基礎，結合機械設備，即機電一體化綜合性發(fā)展。在網(wǎng)絡領域中，機電一體化得到很好的應用，比如說在通信設備中，機電設備對信息的控制傳輸起著不可忽略的作用，在遠程控制方面，信息的末端機電設備就是典型的機電一體化產(chǎn)品。因此，在網(wǎng)絡技術應用方面，隨處可見機電一體化的重要應用，也正是機電一體化的很好應用，極大的促進了我國信息化建設發(fā)展，提高了人們生活水平。

4.2 數(shù)字技術

在信息化時代里，模擬變量有效的被數(shù)字變量顯示，這為我國進入高科技信息化時代奠定了很好的基礎。在當今社會里，機電產(chǎn)品發(fā)展最出色的一種產(chǎn)品，就是數(shù)控數(shù)字技術產(chǎn)品應用。正是有了數(shù)控機床的高效操作，帶動了機械產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，提高了重工業(yè)發(fā)展。因此，數(shù)字技術發(fā)展將機電一體化充分的利用，極大的提高了我國生產(chǎn)力發(fā)展水平，帶動了經(jīng)濟的發(fā)展。

4.3 智能技術

智能技術是2l世紀機電一體化領域發(fā)展的一個重要發(fā)展方向。智能發(fā)展有利于提高技術生產(chǎn)效率，減少工作強度，利用先進的機電理論，使其具備判斷推理、邏輯思維，自主決策等能力，以求實現(xiàn)更高的控制目的。當然，要使得機電一體化產(chǎn)品和人完全相同的能力，是不可能的，也是很難實現(xiàn)的。但是，高性能、高速的微處理器使機電一體化產(chǎn)品具有低級智能或人的部分智能，則是有必要的。

4.4 微型技術

微型技術適應社會的最新發(fā)展要求，微型技術有利于顯著的降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品的運行效率，有利于集成化生產(chǎn)應用。在微型系統(tǒng)中，最為典型的就是MEMS(微機電系統(tǒng))，這種機電系統(tǒng)結合多學科，利用通信原理，將導航信息傳輸?shù)街付ㄎ恢?，這其中應用到大量的傳感器、機電設備，是一種高度集成的科技技術。為了滿足時代的要求，微機電系統(tǒng)符合社會的發(fā)展要求。機電一體化利用先進的導航學科知識，結合電子機械學科知識，開發(fā)出了許多的MEMS器件和系統(tǒng)，不斷的提升了機電一體化設備及產(chǎn)品的加工精度，同時也積極的推動了機械加工行業(yè)對精度日新月異的加工要求。

4.5 集成技術

集成技術既包含各種技術的相互聯(lián)系，相互融合和各種產(chǎn)品不同結構的優(yōu)化與結合，又容納了在生產(chǎn)過程中同時處理加工、裝配、檢測，管理等各種工序。為了實現(xiàn)品種多、小批量生產(chǎn)的自動化與較高效率.應使系統(tǒng)具有更具有廣泛的柔性。首先可將系統(tǒng)分解為不同工序，使系統(tǒng)功能分開。并使各部分程序協(xié)調(diào)且又安全地運轉(zhuǎn)，最后再使用軟件、硬件將各個部分系統(tǒng)有機地組合起來，使整套系統(tǒng)性能達到最優(yōu)、功能達到最強。

4.6 綠色技術

隨著科技的發(fā)展，人們生活水平得到極大的提高，人們開始不僅希望得到物質(zhì)的滿足，還渴望能夠讓精神得到最好的寄托。而當前我國環(huán)境出現(xiàn)惡化，河流污染嚴重，這極大的影響著人們的工作心情，不利于社會的發(fā)展。鑒于此，機電產(chǎn)品需要在設計研發(fā)應用中，充分考慮綠色生態(tài)理念，重視科技發(fā)展的無污染化。利用高科技、低能源消耗，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的粗放工業(yè)生產(chǎn)。良好的綠色機電一體化產(chǎn)品不僅有利于提高機電產(chǎn)品的質(zhì)量水平，還有利于保護環(huán)境，因此，綠色技術滿足社會的發(fā)展需求，有利于機電一體化產(chǎn)品的長久健康發(fā)展，值得很好的研發(fā)與實際應用。

5 結束語

隨著社會科學技術的提高，機電一體化產(chǎn)品在領域中實現(xiàn)跨行、跨領域健康發(fā)展，這可以更好的滿足機械制造行業(yè)的各種要求，同時不斷的推進了行業(yè)的發(fā)展，提高了機械加工行業(yè)的加工范圍，節(jié)省了能源，降低了企業(yè)的生產(chǎn)成本，大大的提高了生產(chǎn)效率。機電一體化技術的提高使得人類的生活質(zhì)量也得到了提高，而且其將慢慢的進入人類的家庭，用最先進的科技服務于人類。

:

［1］袁中凡.機電一體化技術［M］.電子工業(yè)出版社，2010，(5).

［2］魏強.21世紀機電一體化技術發(fā)展趨勢［J］.廣西輕工業(yè)，2008，(5).

［3］陳輝，王磊.機電一體化技術的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢［J］.國內(nèi)外機電一體化技術，2009，(4).