數(shù)控技術(shù)在機械制造中的巧妙應(yīng)用

張　鑫寧夏新瑞長城機床有限公司

數(shù)控技術(shù)在機械制造中的巧妙應(yīng)用

張鑫
寧夏新瑞長城機床有限公司

改革開放以來我國各行各業(yè)飛速發(fā)展，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中機械工程制造業(yè)占有十分重要的地位。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，數(shù)控技術(shù)的出現(xiàn)對于傳統(tǒng)機械制造觀念和技術(shù)產(chǎn)生了重要的影響。如今數(shù)控技術(shù)已經(jīng)為機械行業(yè)的發(fā)展帶來了新的活力，本文對于我國機械制造業(yè)中數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了深入的專業(yè)分析，供相關(guān)專業(yè)人士參考借鑒。

機械制造；數(shù)據(jù)；應(yīng)用；選擇

機械制造業(yè)的進(jìn)步發(fā)展受到各界廣泛的關(guān)注和重視，數(shù)控現(xiàn)代化技術(shù)的應(yīng)用實現(xiàn)機械領(lǐng)域的智能化和交互化，提高了機械的性能。合理的分析數(shù)控技術(shù)的優(yōu)勢之處，將其優(yōu)點充分利用在機械制造行業(yè)中，提升產(chǎn)品的市場應(yīng)用力，提升機械產(chǎn)品的可靠性，將其質(zhì)量提升到新的高度，是保證行業(yè)穩(wěn)定發(fā)展的前提，也為長久性發(fā)展提供技術(shù)支撐。

一、數(shù)控技術(shù)的含義及特點

所謂數(shù)控技術(shù)就是利用數(shù)字化的信號對于整個設(shè)備的運行或是加工過程進(jìn)行合理監(jiān)控的自動化過程。如今其又被命名為計算機數(shù)控技術(shù)，利用計算機技術(shù)對于整個過程展開控制，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的控制程序執(zhí)行設(shè)備操作。計算機技術(shù)的加入代替了傳統(tǒng)的數(shù)控方式，在數(shù)據(jù)的存儲、收集、處理、計算、邏輯判定等方面具有關(guān)鍵性進(jìn)步。數(shù)控技術(shù)能夠?qū)C械、電子、計算機、自動控制、檢測技術(shù)有序結(jié)合到一起，是一種現(xiàn)代化的高新技術(shù)。其是保證制作過程自動化的基本部分，也是整個柔性系統(tǒng)的關(guān)鍵，為如今集成制造工作做出貢獻(xiàn)。將機械設(shè)備的功能、效率、穩(wěn)定性、可靠性提升到更高的等級，實現(xiàn)傳統(tǒng)制造業(yè)的突破性改革。其特點包括很多方面。數(shù)控技術(shù)能夠快速、高效的完成普通機床不能完成的零件加工或是曲面形狀加工，實現(xiàn)工藝參數(shù)的更改，在新產(chǎn)品研究工作和新零件加工中具有明顯作用；能夠在一次的裝夾工件中完成多種工序，保證工作質(zhì)量的同時減少了時間的消耗；利用模塊化的標(biāo)準(zhǔn)工具，能夠降低安裝以及設(shè)備換刀的時間，提升工具管理水平和標(biāo)準(zhǔn)化程度；利用計算機實現(xiàn)了輔助制造。

國內(nèi)的生產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)基本使用PC機作為控制關(guān)鍵技術(shù)，讓數(shù)控管理系統(tǒng)在硬件、軟件方面都得到了改善，市場綜合競爭力提高。由于市場需求的多元化發(fā)展，如今的狀況是加工市場朝著更加精密、高速的時代發(fā)展，數(shù)控技術(shù)發(fā)展的趨勢為工藝設(shè)計由經(jīng)驗判斷轉(zhuǎn)化為定量的分析，加工技術(shù)從技藝發(fā)展轉(zhuǎn)化為工程學(xué)發(fā)展，工藝模擬技術(shù)快速進(jìn)步。

二、數(shù)控技術(shù)對機械制造的功能提升

1、提升機床控制能力

機械制造過程中利用數(shù)控技術(shù)手段，對于原有的加工程序進(jìn)行優(yōu)化，提高整個機床的控制能力，將計算機技術(shù)設(shè)置在相關(guān)的加工流程中，通過使用代碼技術(shù)來實現(xiàn)對于整個流程的監(jiān)控，保證程序化管理，結(jié)合數(shù)控的指令操作方式，能夠?qū)崿F(xiàn)對于機床伺候系統(tǒng)的有效監(jiān)督，自動的完成整個加工流程。此外在利用數(shù)控技術(shù)時候使用專用的芯片來構(gòu)建集成電路提升裝置的集成度，降低作業(yè)環(huán)節(jié)中元器件的數(shù)量，減低接線量，降低出現(xiàn)故障的概率，后期的維護(hù)或是修理更加的方便。

2、提升制造效率和精準(zhǔn)度

將計算機技術(shù)應(yīng)用在機械制造過程中，能夠促進(jìn)加工工藝的進(jìn)步，縮短加工的時間，利用數(shù)控技術(shù)能夠?qū)τ谟嬎銠C進(jìn)行有效控制，通過事先設(shè)計好的編程對于整個加工過程進(jìn)行有效控制，保證全程的自動化管理。利用工藝過程集成，一次的裝卡就可實現(xiàn)一個零件加工過程的大部分或是全部完成，減少了裝卡的次數(shù)，精確度更好，能夠?qū)崿F(xiàn)無缺陷的生產(chǎn)。同時避免過多的輔助，能夠使用更好的機械完成原本的任務(wù)，讓設(shè)備的柔韌性提升，控制加工企業(yè)經(jīng)濟(jì)成本投入量，實現(xiàn)效益的最大化。

3、實現(xiàn)智能化和虛擬制造

數(shù)控技術(shù)的另外一個方面就是實現(xiàn)智能化和虛擬制造過程。智能化制造就是通過采用信息技術(shù)來集成人工智能、制造軟件系統(tǒng)、機器人控制和決策等，實現(xiàn)智能化制造。虛擬制造過程利用信息工程技術(shù)、計算機仿真技術(shù)對于實際生活生產(chǎn)中的信息、制造過程、物體進(jìn)行仿真，在模擬過程中不斷的發(fā)現(xiàn)其中的問題和漏洞之處，在具體投入應(yīng)用生產(chǎn)之前采取有效的解決手段，提高一次生產(chǎn)成功的概率，最終降低成本，縮短研究開發(fā)的時間，提升企業(yè)綜合實力，提高行業(yè)競爭水平。

三、數(shù)控技術(shù)在機械制造中的巧妙應(yīng)用

1、機床設(shè)備

機械設(shè)備在整個制造領(lǐng)域的發(fā)展中具有重要地位，由于現(xiàn)代化機械制造的需要標(biāo)準(zhǔn)，具有控制能力的現(xiàn)代機床設(shè)備是關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。計算機技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用給予行業(yè)發(fā)展提供了更好的控制效果。將計算機技術(shù)應(yīng)用到機床設(shè)備中，提供程序控制系統(tǒng)對于整個加工過程進(jìn)行實時監(jiān)控，其利用代碼控制技術(shù)將主軸的變速、工件和道具之間的位置、道具應(yīng)用、冷卻泵的控制等按照一定的順序控制在介質(zhì)上，通過系統(tǒng)中心發(fā)出相關(guān)的命令實現(xiàn)整個系統(tǒng)自動化加工出目的零件，這就是數(shù)控機床。目前國內(nèi)能夠生產(chǎn)出一百多種的數(shù)控機床，且研究開發(fā)六軸五聯(lián)動的應(yīng)用系統(tǒng)，能夠使用在更加高級精密的加工過程中。

數(shù)控技術(shù)的巧妙運用體現(xiàn)在機床伺服驅(qū)動進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計和改進(jìn)、機床控制系統(tǒng)的數(shù)控化和加工數(shù)控化。

機床伺服驅(qū)動進(jìn)給系統(tǒng)的性能是影響機床將精度的重要因素。數(shù)控技術(shù)運用于伺服系統(tǒng)，可以有效控制機床的柔性成都。在數(shù)控伺服系統(tǒng)中，相比較步進(jìn)電機驅(qū)動系統(tǒng)控制，永磁同步伺服驅(qū)動系統(tǒng)更加有優(yōu)越性。

機床控制系統(tǒng)的數(shù)控化就是進(jìn)行數(shù)控編程來規(guī)定代碼或是程序格式，將工件的尺寸、刀具運動中心軌跡、位移量、切削參數(shù)、輔助功能編制成加工程序，再把程序內(nèi)容記錄在控制介質(zhì)，然后輸入到數(shù)控機床的數(shù)控裝置中，進(jìn)而實現(xiàn)數(shù)控裝置指揮機床自動的加工零件，實現(xiàn)從零件圖的分析到制成控制介質(zhì)的全部過程的精細(xì)化控制。

數(shù)控機床加工就是將工件的幾何數(shù)據(jù)和工藝數(shù)據(jù)等加工信息按照規(guī)定的代碼和格式編制成數(shù)控加工程序，利用適合的方法將加工程序輸入數(shù)控系統(tǒng)。通過數(shù)控系統(tǒng)對于加工程序進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，輸出各種指令和信息，控制機床各個部分按照規(guī)定有序的動作。尤其在刀具補償?shù)募庸ぶ?，輕松地通過切削點垂直于刀具軌跡的位移來補償，進(jìn)而修正刀具實際半徑或是直徑與其程序規(guī)定值的差，確保加工的精準(zhǔn)度。

2、汽車工業(yè)

隨著社會的高速發(fā)展，汽車工業(yè)的進(jìn)步非常顯著，在此條件下汽車零部件的加工技術(shù)也不斷進(jìn)步，數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用實現(xiàn)復(fù)雜零件快速加工的愿望。將高速發(fā)展的數(shù)控機床中的柔性和高效性應(yīng)用到汽車加工行業(yè)，不僅滿足產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代，還能夠?qū)崿F(xiàn)一次的經(jīng)濟(jì)投入獲得長久性的經(jīng)濟(jì)收益，最終突破傳統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)規(guī)模觀念思想，能夠?qū)崿F(xiàn)多品種的中小批量快速加工。如今數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域中的快速成形技術(shù)已經(jīng)在汽車零部件加工中得到了廣泛的應(yīng)用，取得相應(yīng)的成績；此外柔性制造技術(shù)、集成制造技術(shù)、虛擬制造技術(shù)也已經(jīng)在該領(lǐng)域發(fā)揮出作用效果，為汽車行業(yè)的進(jìn)步做出卓越的貢獻(xiàn)，可以說未來汽車制造行業(yè)的發(fā)展將必須依靠數(shù)控技術(shù)的進(jìn)步。

將高速加工中心和其它高速數(shù)控機床組成的高速柔性生產(chǎn)線集“高柔性”與“高效率”于一體，既可滿足產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代的要求，做到一次投資，長期受益，又有接近于組合機床剛性自動線的生產(chǎn)效率，從而打破汽車生產(chǎn)中有關(guān)“經(jīng)濟(jì)規(guī)模”的傳統(tǒng)觀念，實現(xiàn)了多品種、中小批量的高效生產(chǎn)。如美國Ford汽車公司和Inger?soll機床公司合作，經(jīng)過多年的努力，研制成HVM800型臥式加工中心，同時采用高速電主軸和直線電機，主軸最高轉(zhuǎn)速為24000r/ min，工作臺最大進(jìn)給達(dá)7612m/m in，即不到1s工作臺可行程1m，瞬間完成一個工作行程。用這種高速加工中心組成的柔性生產(chǎn)線加工汽車發(fā)動機零件，其生產(chǎn)率與組合機床自動線相當(dāng)，但建線投入要減少40%。

3、采礦機械

我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中各類礦產(chǎn)資源的發(fā)掘和開采具有重要的意義，該基礎(chǔ)決定了采礦企業(yè)的首要任務(wù)為提升煤炭系統(tǒng)的生產(chǎn)質(zhì)量，提供高效優(yōu)質(zhì)的設(shè)備和開發(fā)技術(shù)。隨著市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展，行業(yè)內(nèi)部的競爭更加激烈，采礦行業(yè)領(lǐng)域綜合實力的提升關(guān)鍵在于技術(shù)設(shè)備的創(chuàng)新水平，企業(yè)綜合素質(zhì)的提升方面。企業(yè)內(nèi)部設(shè)備控制化水平是對于工業(yè)化程度的一種反應(yīng)。但設(shè)備全面數(shù)控化在成本上有一定的困難，因此不同的生產(chǎn)企業(yè)根據(jù)企業(yè)內(nèi)部的生產(chǎn)模式，結(jié)合不同采礦機械的實際狀況，利用數(shù)控技術(shù)對部分關(guān)鍵機械加工設(shè)備進(jìn)行改良，分析加工的等級，并根據(jù)精度的要求等級選擇普通機床或是數(shù)控機床，采利用普通機床和數(shù)控機床結(jié)合的生產(chǎn)方式，盤活原有的資源。在此基礎(chǔ)上逐步完善數(shù)控系統(tǒng)，持續(xù)對舊機床進(jìn)行數(shù)控改造，提升企業(yè)的綜合競爭實力。

總而言之，面對市場的需求變化，應(yīng)該結(jié)合我國目前的機械制造工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，充分利用數(shù)控技術(shù)的集成化、柔性化、自動化的特點，實現(xiàn)制機械造業(yè)的快速進(jìn)步發(fā)展。相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)研究人員應(yīng)該認(rèn)識到數(shù)控技術(shù)發(fā)展應(yīng)用對于機械制造的重要性，不斷的進(jìn)行研究和開發(fā)，各方面共同努力，促進(jìn)國內(nèi)機械工程制造業(yè)的長久發(fā)展。

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