加工機械中數(shù)控技術應用及其發(fā)展

崔繼云　卞雷峰　陳仙峰　張兆宏

摘 要：本文簡單闡述了我國數(shù)控技術和加工機械制造業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，重點介紹了數(shù)控技術在汽車、煤礦、車床、宇航等機械制造中的應用，并對數(shù)控技術的未來發(fā)展趨勢作出了預測。

關鍵詞：加工機械；數(shù)控技術；應用；發(fā)展

1 前言

數(shù)控技術是集機械制造技術、現(xiàn)代化自動控制技術、計算機技術、網(wǎng)絡通訊技術、伺服驅動技術、光機電技術、傳感器技術等于一體的，以數(shù)字化為基礎，對機械運動、機床運作及整個生產加工過程進行智能化控制的制造業(yè)基礎技術[1]。

2 我國機械制造業(yè)和數(shù)控技術的現(xiàn)況

2.1 機械制造業(yè)現(xiàn)狀

機械制造，是指制造由機械部件為主組成的產品。機械加工，是指利用機械設備對機械零件進行加工的一種工序[2]。機械制造包括從產品選材、加工、裝配、調試、包裝、運輸?shù)恼麄€過程。近年來我國的機械制造業(yè)得到了長足的發(fā)展，但是在技術方面，我國的機械制造技術水平遠遠落后于西方發(fā)達國家，對外國技術還存在很大的依賴性，許多核心技術和部件都依賴于進口。目前，現(xiàn)代機械制造業(yè)早已從傳統(tǒng)的制造業(yè)發(fā)展成為自動化、機械化的現(xiàn)代制造業(yè)，依靠機械進行高精度、高危險度、高速度的復雜加工，通過操作主控制器來實現(xiàn)加工過程的自動化。機械自動化彌補了傳統(tǒng)制造業(yè)的缺陷，夠保證加工精度的要求，還可以避免人工操作的危險，提高加工效率，使機械制造業(yè)得以大批量、高質量的規(guī)?；?/p>

2.2 我國數(shù)控技術的現(xiàn)況

數(shù)控技術涉及到計算機、自動化控制、測量、現(xiàn)代機械制造、微電子、信息處理等許多學科，是一門綜合性的技術。經(jīng)歷了五個發(fā)展階段——電子管數(shù)控階段、晶體管數(shù)控階段、中小規(guī)模 IC數(shù)控階段、小型計算機數(shù)控階段、微處理器數(shù)控階段。目前的數(shù)控技術發(fā)展進入了一個良性的發(fā)展模式，以超大集成電路板主板為主，以單片機或 PLC 處理器為主，控制核心單元以 PC機專業(yè)軟件系統(tǒng)為主的發(fā)展模式。

3 數(shù)控技術在加工機械中的應用和發(fā)展

數(shù)控技術在機械制造中的應用，幾乎涵蓋了國民經(jīng)濟的各個領域，本文主要從以下幾個方面來探討加工機械中數(shù)控技術的應用和發(fā)展：

3.1 工業(yè)生產

數(shù)控技術在工業(yè)生產線上，尤其是高危復雜的勞動環(huán)境中得到了廣泛的應用。例如金屬冶煉、農藥加工等，加工車間常配有機械手，由計算機系統(tǒng)控制單元指揮機械手，按照寫入內核的程序向驅動單元發(fā)出指令，并由執(zhí)行機構完成相應操作。數(shù)控技術不僅改善了工業(yè)生產的勞動條件，使工業(yè)生產線實現(xiàn)了機械化，降低了勞動強度，減少了工作量，提高了工作效率，降低了生產成本，還為生產人員提供了安全保障。在生產中，數(shù)控技術通過計算機系統(tǒng)對生產加工進行控制，使整個生產過程按照既定的程序進行。假如發(fā)現(xiàn)錯誤或故障，傳感檢測系統(tǒng)的同步檢測功能及時發(fā)現(xiàn)，還可以根據(jù)運行狀態(tài)采取相應的處理措施，從而保證系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。

3.2 汽車工業(yè)

數(shù)控技術的應用加快了汽車零部件制造的工作效率，提升了我國的汽車工業(yè)發(fā)展的速度。數(shù)控技術的出現(xiàn)帶來了集高柔性和高效率于一體的高速柔性生產線，加工的汽車零部件，建線投入少，生產效率卻與組合機床自動線相當，能夠實現(xiàn)多品種及中小批量產品的高效生產，加速了產品的更新?lián)Q代。將汽車工業(yè)從傳統(tǒng)的經(jīng)濟規(guī)模轉變?yōu)槎嗥贩N的高效生產，為復雜零部件的快速制造提供了便利的條件，虛擬制造、柔性制造、集成制造等數(shù)控技術的應用更是極大的推動了汽車工業(yè)的發(fā)展步伐。

3.3 煤礦機械

煤炭是我國的主要能源，為煤炭系統(tǒng)生產高質量、高可靠性的煤炭開采及保護裝備是我國的煤機企業(yè)的主要任務。目前，我國煤礦企業(yè)在采取普通機床和數(shù)控機床相結合的生產模式：選擇國產或進口數(shù)控機床對舊機床實行改造，通過數(shù)控化使之成為全新概念的數(shù)控機床。數(shù)控化改造投入少，改造后的設備易操作，而且充分發(fā)揮了數(shù)控機床精度重復性好、加工質量穩(wěn)定等優(yōu)勢。數(shù)控技術對于煤礦機械的應用能有力促進煤礦行業(yè)生產效率的提高。采煤業(yè)對采煤機的要求較高，而且受開采環(huán)境的制約，人工操作的危險性也比較大。數(shù)控技術在煤礦機械中應用實現(xiàn)計算機輔助制造，不僅能夠對生產進行精確控制，提高采煤機工作效率，保證機械加工的效果，使采礦任務更快更好的完成；還能將加工機械半脫離人工操作[3]，避免了人工操作的危險，降低了煤礦生產事故的發(fā)生率，數(shù)控技術在煤礦機械中的應用，在保障人員的安全情況下大幅度提高煤礦生產的經(jīng)濟效益。

3.4 機床設備

數(shù)控機床把刀具和工件之間的相對位置、刀具的選擇、主軸變速、冷卻泵的起停等各種操作和順序動作數(shù)字碼記錄在控制介質上，從而發(fā)出控制指令來控制機床的伺服系統(tǒng)或其他執(zhí)行元件，使機床能夠自動加工出所需零件，是以代碼實現(xiàn)機床控制的機電一體化產品。機床設備是機械制造的重中之重，在現(xiàn)代機械制造業(yè)中，占據(jù)了極其重要的地位。數(shù)控技術的機床設備是機電一體化產品的關鍵組成部分。數(shù)控加工技術與傳統(tǒng)傳統(tǒng)的加工技術相比，有以下特點：可以完成一般機床難以完成的復雜加工；改變加工工藝參數(shù)便利，有利于換批加工和新產品的研制；可實現(xiàn)一次裝夾工件完成多道工序加工，在減少加工時間的同時保證質量；采用模塊化標準工具，減少了加工時間，提高工具標準化程度。數(shù)控技術在機床設備中的應用是利用計算機控制裝置使機床設備具備更好的控制能力，使數(shù)控機床能夠快速、精準控制刀具與工件的位置，精確冷卻泵的操作，主軸變速等內容，從而在保證并提高了加工精度的同時提高機床設備生產效率，滿足了機床加工日益精細化、復雜化的要求應用。

3.5 在宇航工業(yè)中的應用

宇航工業(yè)的特殊性決定了它有許多零部件需要進行特殊加工，傳統(tǒng)制造技術難以滿足宇航工業(yè)對加工精度和柔性的要求。在航空設備制造過程中往往會遇到鋁或其他剛度較差的金屬合金，如果使用傳統(tǒng)的制造工藝進行加工的話往往不會達到令人滿意的效果，利用數(shù)控技術就會使得材料的切割工藝更加精細，零件的曲線性和柔性更能滿足生產要求，同時可以節(jié)省許多資源與能源。

4 結語

數(shù)控技術對加工機械乃至機械制造業(yè)的發(fā)展都具有舉足輕重的作用，在機械制造中有著廣泛的應用領域和前景。相信隨著科學技術的發(fā)展，我國的數(shù)控技術必將得到長足的發(fā)展，對于加工機械的應用將更加深入，從而提高整體機械制造水平，為我國國力的增強和人民生活水平的提高做出巨大貢獻。

參考文獻

[1] 吳福貴.數(shù)控技術新進展以及未來發(fā)展趨勢分析[J].山東農業(yè)工程院學報，2015，32（2）：18—30

[2]徐安靜.淺析加工機械中數(shù)控技術應用及發(fā)展[J].中國高新科技企業(yè)，2013，22（21）：51—52

[3]刁文軍.機械制造及自動化的現(xiàn)狀及發(fā)展方向淺析[J]. 硅谷，2013，11（07）：1—3