數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造中的發(fā)展應(yīng)用

【摘要】數(shù)控技術(shù)在機(jī)械領(lǐng)域當(dāng)中是通過(guò)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)運(yùn)算對(duì)機(jī)械加工道具控制進(jìn)行操作和加工，通過(guò)在電腦中輸入預(yù)想的產(chǎn)品參數(shù)，通過(guò)刀具自動(dòng)按照程序運(yùn)行進(jìn)而實(shí)現(xiàn)機(jī)械制造的自動(dòng)化。數(shù)控技術(shù)的出現(xiàn)在機(jī)械制造行業(yè)掀起了一場(chǎng)大的變革，不論是提高機(jī)械制造質(zhì)量還是提高制造效率等幾個(gè)方面都具有重要意義。通過(guò)國(guó)內(nèi)外數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造中發(fā)展的對(duì)比，發(fā)現(xiàn)我們國(guó)家的不足，從未來(lái)數(shù)控技術(shù)發(fā)展的預(yù)測(cè)，能對(duì)我國(guó)數(shù)控技術(shù)的發(fā)展提供一定的啟發(fā)。

【關(guān)鍵詞】數(shù)控技術(shù)；機(jī)械制造；智能化

1、引言

隨著現(xiàn)在社會(huì)生產(chǎn)的規(guī)?；?、集成化和多樣化，生產(chǎn)實(shí)際中對(duì)于機(jī)械產(chǎn)品的精度和功能要求越來(lái)越高，數(shù)控技術(shù)不僅僅在機(jī)械行業(yè)嶄露頭角，并且在其他行業(yè)當(dāng)中也發(fā)揮了不可替代的作用。然而我國(guó)的數(shù)控技術(shù)與國(guó)外相比，不論是從理論知識(shí)還是從操作工藝或者從加工機(jī)床等方面都有很大的差距，為此，要對(duì)數(shù)控技術(shù)在當(dāng)前機(jī)械制造中的發(fā)展應(yīng)用有一個(gè)宏觀的了解，進(jìn)而才能進(jìn)行理論創(chuàng)新。

2、數(shù)控技術(shù)的特點(diǎn)

傳統(tǒng)的機(jī)械制造技術(shù)在現(xiàn)代化信息技術(shù)的革命下顯得蒼白無(wú)力，逐漸地失去了原有的優(yōu)勢(shì)和地位。數(shù)控技術(shù)作為典型的機(jī)中一體化新型科技，是現(xiàn)代制浩業(yè)集成系統(tǒng)的核心，較之傳統(tǒng)加工工藝數(shù)控技術(shù)有以下明顯的特點(diǎn)：

（1）信息化。數(shù)控技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)和電子通信技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了數(shù)控技術(shù)在機(jī)械行業(yè)當(dāng)中的信息化過(guò)程。

（2）維護(hù)成本低。傳統(tǒng)電動(dòng)車床不論實(shí)在加工性能、安全性和可靠性等方面存在的問(wèn)題都很多，數(shù)控技術(shù)正是基于這個(gè)現(xiàn)狀來(lái)進(jìn)行革新的，數(shù)控機(jī)床不論是在道具更換還是小角度調(diào)整等方面，都不是人工所能比擬的，并且全自動(dòng)的數(shù)控切削，讓機(jī)械設(shè)備維護(hù)的成本降低。

（3）改善精度與質(zhì)量數(shù)控技術(shù)應(yīng)用干機(jī)械制造中，加工過(guò)程嚴(yán)格按照預(yù)先設(shè)置的參數(shù)講行加工，避免了人工操作不精確的因素，提高了產(chǎn)品的精度和質(zhì)量。

（4）利于新產(chǎn)品的研制數(shù)控技術(shù)中在預(yù)先寫(xiě)好程序后，通過(guò)輸入?yún)?shù)講行產(chǎn)品加工，由于程序的可移植性和參數(shù)變更的方便，新產(chǎn)品的研制也相對(duì)方便。

3、國(guó)內(nèi)外數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造應(yīng)用的發(fā)展

當(dāng)前數(shù)控技術(shù)在國(guó)內(nèi)外廣泛應(yīng)用，在汽車制造、工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)器具、航天等機(jī)械制造領(lǐng)域當(dāng)中隨處可見(jiàn)。另外，數(shù)控化技術(shù)的應(yīng)用方面還有很多，包括畜牧業(yè)、化學(xué)、生物學(xué)、物理學(xué)等多方面。

3.1國(guó)外機(jī)械制造數(shù)控技術(shù)發(fā)展

世界第一臺(tái)數(shù)控銑床在美國(guó)誕生，距今已經(jīng)有60年，數(shù)控技術(shù)與機(jī)械制造已經(jīng)融為了一體，數(shù)控技術(shù)所控制的數(shù)控車床，通過(guò)車、銑、加工中心、鏜、磨、沖壓、電加工等形式，制造出來(lái)種類多樣的機(jī)械產(chǎn)品。每年世界上新增的數(shù)控機(jī)床數(shù)量約為10～20萬(wàn)臺(tái)，裝置的功能和質(zhì)量也不斷提高。夕陽(yáng)產(chǎn)業(yè)的制造業(yè)，在數(shù)控機(jī)床的誕生下，又才一次煥發(fā)了活力。以德國(guó)為代表的高水平數(shù)控技術(shù)，將機(jī)械與數(shù)控的融合發(fā)揮到了機(jī)制，德國(guó)也出現(xiàn)了以汽車為領(lǐng)先行業(yè)的機(jī)械制造業(yè)，其所制造的機(jī)器在全世界范圍內(nèi)享有盛譽(yù)。

3.2國(guó)內(nèi)機(jī)械制造數(shù)控技術(shù)的發(fā)展

我國(guó)數(shù)控技術(shù)是起步于20世紀(jì)中期，經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，目前較具規(guī)模的有廣州數(shù)控等。我國(guó)現(xiàn)在數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)廠家有100多家，生產(chǎn)數(shù)控產(chǎn)品多種多樣，有幾千種以上。目前我國(guó)占據(jù)的市場(chǎng)的產(chǎn)品主要集中在經(jīng)濟(jì)型上，而中高檔產(chǎn)品市場(chǎng)的比例仍然非常小，與國(guó)外的先進(jìn)產(chǎn)品相比，在穩(wěn)定性和精度等方面均存在較大的差距。目前我國(guó)是全世界擁有機(jī)床最多的國(guó)家，但我們機(jī)床的數(shù)控化率在2%以下，這與發(fā)達(dá)國(guó)家一般能達(dá)到20%以上有較大的差距。

4、數(shù)控技術(shù)的發(fā)展方向

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控技術(shù)向著高速度、高精度化、多功能化和智能化發(fā)展。計(jì)算機(jī)技術(shù)三維技術(shù)發(fā)揮為數(shù)控技術(shù)的進(jìn)步提供了強(qiáng)大支撐，同時(shí)數(shù)控機(jī)床的系統(tǒng)設(shè)備更新與更換，也讓數(shù)控技術(shù)演繹的更加完美。

4.1高速度、高精度化

國(guó)際生產(chǎn)工程學(xué)會(huì)（CIRP）將高速度、高精度化確定為21世紀(jì)的中心研究方向之一。三維曲面加工是數(shù)控加工技術(shù)的一大突破，通過(guò)64位CPU實(shí)現(xiàn)CAD/CAM，簡(jiǎn)化操作指令，簡(jiǎn)明操作界面，人性化的UI界面，讓加工指令的輸入更加輕便，同時(shí)計(jì)算機(jī)技術(shù)的提高，對(duì)加工精度提高發(fā)揮了重要作用。另外，“零傳動(dòng)”直線伺服已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，直線電動(dòng)機(jī)的劣勢(shì)在現(xiàn)在數(shù)控優(yōu)化下成為了其優(yōu)勢(shì)所在。該伺服系統(tǒng)對(duì)速度和位置的控制軟件，將圖像和實(shí)際加工對(duì)應(yīng)起來(lái)，高分辨率的位置檢測(cè)裝置，對(duì)工件狀態(tài)信息的收集和處理效果明顯。高速CPU和顯卡，加上內(nèi)置微處理器，讓工件圖片信息的分辨率大大提高，對(duì)隨時(shí)發(fā)出操作指令有重要作用。

4.2多功能化

當(dāng)前機(jī)械制造行業(yè)當(dāng)中數(shù)控機(jī)床，往往能夠達(dá)到一機(jī)多能的效果，合理進(jìn)行加工動(dòng)作執(zhí)行，配備較多的冗余，保證設(shè)備的較高的利用率。例如，自動(dòng)換刀是當(dāng)前全自動(dòng)數(shù)控機(jī)床上運(yùn)用最為廣泛的系統(tǒng)，自動(dòng)換到系統(tǒng)配備了銑削、鏜削、鉆削、車削、鉸孔、擴(kuò)孔、攻螺紋，甚至磨削的道具，保證這些工序能夠迅速切換。將機(jī)床的前后臺(tái)分割開(kāi)來(lái)，通過(guò)高速計(jì)算CPU對(duì)機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程進(jìn)行全面控制。實(shí)現(xiàn)機(jī)床前臺(tái)工作后臺(tái)編輯的指令的要求，指令編輯后能夠立即進(jìn)行動(dòng)作調(diào)整，這又有賴于高速DNC接口，保證信號(hào)傳遞的高效率，甚至可以連接多個(gè)機(jī)床對(duì)同一大型工件進(jìn)行立體加工。

4.3智能化

數(shù)控技術(shù)的另一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)是加工過(guò)程的智能化。自適應(yīng)控制（AC，Adaptive Control）是最近在國(guó)際上流行的道具控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠根據(jù)進(jìn)給、切削用量等參數(shù)，自動(dòng)調(diào)整道具的夾緊狀態(tài)和受力狀態(tài)，以保證加工過(guò)程中的道具效率切削效率最高，達(dá)到加工精度和光滑度的要求。另外，數(shù)控機(jī)床的故障自診和自我修復(fù)功能，采用了CNC系統(tǒng)，該系統(tǒng)在數(shù)控機(jī)床啟動(dòng)的同時(shí)，也隨機(jī)啟動(dòng)，對(duì)數(shù)控機(jī)床工作當(dāng)中的參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)數(shù)控機(jī)床參數(shù)便利預(yù)定波動(dòng)范圍之外，將自動(dòng)修正，還會(huì)對(duì)硬件設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，提醒機(jī)械操作人員相應(yīng)的保養(yǎng)工作，例如刀面磨損和刀具溫度過(guò)高等都會(huì)有相應(yīng)的指示燈。

結(jié)束語(yǔ)

隨著生產(chǎn)方式的改變，數(shù)控機(jī)床慢慢的成為機(jī)械制造方面的主要設(shè)備。數(shù)控機(jī)床的精度、功能和加工能力是用來(lái)衡量數(shù)控機(jī)床水平的主要標(biāo)志。加快數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)的應(yīng)用，對(duì)提高我國(guó)機(jī)械制造生產(chǎn)力具有重要作用。

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作者簡(jiǎn)介

馮建江（1991年7月），性別：男，民族：漢族，籍貫：浙江諸暨，學(xué)歷：本科，職稱：無(wú)，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化。