數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用研究

徐靈巖/太原理工大學(xué)

數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用研究

徐靈巖/太原理工大學(xué)

進(jìn)入新時(shí)期以來，隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和社會(huì)的不斷進(jìn)步，機(jī)械制造業(yè)以其廣泛的應(yīng)用范圍影響著國家工業(yè)的發(fā)展，而數(shù)控技術(shù)作為機(jī)械制造自動(dòng)化的關(guān)鍵，直接關(guān)系著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。所以我們要大力發(fā)展壯大機(jī)械制造業(yè)，以適應(yīng)不斷發(fā)展的現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)環(huán)境和不斷擴(kuò)大的市場需求。

數(shù)控技術(shù)；機(jī)械制造；應(yīng)用

前言

在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的過程中，機(jī)械制造業(yè)越來越引起大家的關(guān)注，其影響力逐步加大。在機(jī)械制造技術(shù)自動(dòng)化中，數(shù)控技術(shù)是關(guān)鍵。數(shù)控技術(shù)的不斷進(jìn)步能夠更好的推動(dòng)機(jī)械制造業(yè)的蓬勃發(fā)展，也能帶動(dòng)相關(guān)技術(shù)水平的穩(wěn)步提高。所以說，進(jìn)一步探討數(shù)控技術(shù)能夠帶來很多益處，不僅僅可以帶動(dòng)機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展，還能提升我國的綜合國力。

一、數(shù)控技術(shù)的原理及技術(shù)裝備

數(shù)控技術(shù)(簡稱CNC)指傳統(tǒng)機(jī)械加工技術(shù)與現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，通過計(jì)算機(jī)控制機(jī)械設(shè)備的角度、速度和位置等機(jī)械量以及與機(jī)械能量流向有關(guān)的開關(guān)量。CNC系統(tǒng)主要包括以下幾個(gè)部分：CNC裝置、輸入裝置、輸出裝置、軟件和速度控制單元等。作為CNC的核心CNC裝置的工作原理是把機(jī)床加工相關(guān)信息輸入其中，經(jīng)過專用電子計(jì)算機(jī)處理，再輸出到各個(gè)驅(qū)動(dòng)電路；同時(shí)，應(yīng)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，以實(shí)現(xiàn)整個(gè)過程操作的精準(zhǔn)化。先進(jìn)的數(shù)控裝備是保證數(shù)控加工精度、效率和自動(dòng)話的基礎(chǔ)。數(shù)控裝備主要包括自動(dòng)控制及智能化的數(shù)字伺服技術(shù)、精密機(jī)械技術(shù)、精密檢測及智能化的傳感技術(shù)等。

二、數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用

結(jié)合實(shí)踐來看，數(shù)控技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，并涉及到國民經(jīng)濟(jì)的多種領(lǐng)域，對此筆者將對一些重點(diǎn)應(yīng)用進(jìn)行探究。

（一）數(shù)控技術(shù)在機(jī)械設(shè)備上的應(yīng)用

機(jī)械設(shè)備是機(jī)械制造行業(yè)的物質(zhì)基礎(chǔ)和重要組成部分，具有無可替代的重要地位，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，為機(jī)械制造行業(yè)帶來了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，機(jī)械制造業(yè)向著自動(dòng)化和數(shù)字化的方向發(fā)展，使機(jī)電一體化成為現(xiàn)實(shí)，對于數(shù)控機(jī)床的控制能力也提出了更高的要求。數(shù)控機(jī)床是機(jī)械設(shè)備和計(jì)算機(jī)相結(jié)合的產(chǎn)物，通過代碼實(shí)現(xiàn)控制，將生產(chǎn)相關(guān)的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在介質(zhì)中，然后發(fā)出相應(yīng)的指令，控制系統(tǒng)接收到指令后，完成對機(jī)床生產(chǎn)的控制。很多繁雜的操作，如啟動(dòng)冷卻泵、刀具選擇、主軸速度等，都可以通過軟件設(shè)置來實(shí)現(xiàn)。數(shù)控技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械設(shè)備，不僅帶動(dòng)了制造行業(yè)的發(fā)展，同時(shí)實(shí)現(xiàn)批量化生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)的繁榮與發(fā)展。

（二）在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

在實(shí)際生產(chǎn)中，數(shù)控技術(shù)主要用在各種機(jī)器設(shè)備的生產(chǎn)線上（例如：食品加工制造、造紙印刷、玩具制造等等），或者運(yùn)用于不利于人類操作的環(huán)境下（例如：金屬冶煉業(yè)、煤礦勘探業(yè)、石油開采業(yè)、有毒化學(xué)品制造業(yè)等），完成人類難以完成的各種工作。工業(yè)生產(chǎn)中，數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用有各種各樣的好處：可以很好改善勞動(dòng)條件，提高安全生產(chǎn)的效率，節(jié)省勞動(dòng)力成本，用最少的成本實(shí)現(xiàn)高收益，機(jī)械自動(dòng)化生產(chǎn)出來的產(chǎn)品，是由統(tǒng)一的系統(tǒng)發(fā)出相同的原始數(shù)據(jù)，由數(shù)據(jù)指導(dǎo)設(shè)備生產(chǎn)出來的產(chǎn)品，所以產(chǎn)品基本無差異。在實(shí)際生產(chǎn)中，主要是由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行控制，讓生產(chǎn)設(shè)備按照既定的程序，產(chǎn)生制造的動(dòng)作，如果在生產(chǎn)的過程中出現(xiàn)錯(cuò)誤或者發(fā)生故障，傳感系統(tǒng)和檢測系統(tǒng)會(huì)把錯(cuò)誤的信息傳達(dá)給計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，并發(fā)出報(bào)警信號(hào)和相應(yīng)的停止保護(hù)動(dòng)作。所以一部分企業(yè)在使用數(shù)控技術(shù)之后，仍然聘用一小部分工人對設(shè)備實(shí)施監(jiān)督，幫助設(shè)備更好地完成規(guī)定的操作，并及時(shí)在故障出現(xiàn)的時(shí)候，進(jìn)行檢修或者使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行保護(hù)動(dòng)作。

（三）在煤礦機(jī)械中的應(yīng)用

采煤業(yè)的利潤通常情況下非?？捎^，這在一定程度上促進(jìn)了采煤業(yè)的迅猛發(fā)展，也帶動(dòng)了采煤機(jī)械自動(dòng)生產(chǎn)設(shè)備的生產(chǎn)與發(fā)展；但是由于開采環(huán)境的各異，現(xiàn)代自動(dòng)化采煤設(shè)備更新速度快，采煤生產(chǎn)設(shè)備的品種也復(fù)雜多樣，而且大多是小批量生產(chǎn)，如果使用數(shù)控切割，代替過去傳統(tǒng)的方法，用龍骨板程序?qū)Σ擅簷C(jī)葉片、滾筒等下料，很好地解決傳統(tǒng)工藝無法解決的下料等問題。在實(shí)際煤礦生產(chǎn)中，使用數(shù)控技術(shù)的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在：提高采煤機(jī)的切割速度，提高采煤的速度，在一定時(shí)間內(nèi)，采煤機(jī)的切割葉片可以完成更多的采集工作，而且質(zhì)量一般非?？煽?，比傳統(tǒng)的采煤方式效果更好，從而更好完成采礦工作。另外，機(jī)械自動(dòng)化采煤也避免了煤礦安全事故，因?yàn)槎际菣C(jī)械化采煤，降低了工人生命財(cái)產(chǎn)事故發(fā)生的概率，提高了安全生產(chǎn)效率。與此同時(shí)，數(shù)控氣割機(jī)通常情況下都有自動(dòng)可調(diào)的切縫補(bǔ)償裝置，這樣可以通過人工調(diào)節(jié)切縫的補(bǔ)償情況來精確控制產(chǎn)品毛坯件加工的余量。更好地完成資源配置，提高利潤。

（四）在汽車工業(yè)中的應(yīng)用

近年來，汽車工業(yè)發(fā)展的勢頭不可阻擋。通過加入數(shù)控技術(shù)，讓制作汽車零部件變得輕松起來，大大提高了制作速度，展現(xiàn)了汽車工業(yè)強(qiáng)大競爭力。通過使用高速數(shù)控機(jī)床，實(shí)現(xiàn)了最先進(jìn)的汽車工業(yè)生產(chǎn)線，性能更佳、效率更高，讓產(chǎn)品更新的速度越來越快。汽車工業(yè)開始走高效生產(chǎn)的路線，完全舍棄了以往的經(jīng)濟(jì)規(guī)模，并實(shí)現(xiàn)了快速制造繁瑣零部件的功能。通過集成制造、柔性制造、虛擬制造等數(shù)控技術(shù)的廣泛使用，汽車工業(yè)開始向更高、更快發(fā)展。

（五）航空和宇航工業(yè)

數(shù)控技術(shù)還在航空和宇航工業(yè)領(lǐng)域中有所應(yīng)用，有一些特殊的零部件為薄壁和薄筋需要加工，材料可能為鋁或者鋁合金，質(zhì)地要比一般金屬軟，所以我們通常在高切削速度和切削力很小的情況下，才能很好地對這些筋壁進(jìn)行加工，這是我國傳統(tǒng)切削工藝很難做到的，正因?yàn)槿绱?，?shù)控技術(shù)高速、高精、高柔性的特點(diǎn)正符合這種切削工藝的要求，應(yīng)用數(shù)控技術(shù)，可以使切割能夠順利地進(jìn)行，節(jié)省了資源，提高了效率。

三、數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造領(lǐng)域中的發(fā)展趨勢

數(shù)控技術(shù)已經(jīng)擁有了五十多年的歷史，如今開放式計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)已經(jīng)完全取代了以往的封閉式數(shù)控系統(tǒng)。它的優(yōu)勢更是不容忽視，不一樣的平臺(tái)上都可以應(yīng)用自如，同時(shí)，還能讓管理和操作變得更加便利，性價(jià)比較優(yōu)。面對未來，數(shù)控技術(shù)依然會(huì)不斷發(fā)展進(jìn)步，開始走智能化、自動(dòng)化的道路，從而以高效的質(zhì)量來占據(jù)市場。高柔性、高精度、高速度將是未來的發(fā)展方向，這也是機(jī)械制造技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果，最終不斷趨于人性化和智能化。不斷提升自動(dòng)控制能力和處理能力，改進(jìn)機(jī)床的原始構(gòu)造，轉(zhuǎn)動(dòng)精度和剛度不斷提升，減少重量和體積，并不斷增加使用壽命，確保物美價(jià)廉，這就是未來的走向。同時(shí)，還要研發(fā)出最先進(jìn)的傳感技術(shù)，確保速度、精度、實(shí)時(shí)控制力都能得到最佳。

四、結(jié)束語

總而言之，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)械制造行業(yè)對數(shù)控技術(shù)的要求也越來越嚴(yán)格，數(shù)控技術(shù)應(yīng)用的有效管理也是機(jī)械制造產(chǎn)品質(zhì)量的保障，所以我們應(yīng)充分重視數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造企業(yè)中的應(yīng)用及發(fā)展問題，解決現(xiàn)階段數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造企業(yè)中技術(shù)難關(guān)，保證數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造行業(yè)的快速穩(wěn)定發(fā)展，生產(chǎn)出更好的產(chǎn)品，為人類提供服務(wù)。

[1] 周春雷. 數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用研究[J]. 科技創(chuàng)業(yè)家, 2014(4).

[2] 向中平. 數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用研究[J]. 科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊, 2015(9).