機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)在機(jī)械加工中的應(yīng)用

張祝強(qiáng)

（廣東省嶺南工商第一技師學(xué)院 ,廣東 廣州 510800）

機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)在機(jī)械加工中的應(yīng)用

張祝強(qiáng)

（廣東省嶺南工商第一技師學(xué)院 ,廣東 廣州 510800）

本文對(duì)機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)進(jìn)行介紹，對(duì)其在機(jī)械加工中的具體應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)分析，指出了機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)在機(jī)械加工中應(yīng)用的重要意義，并指明了其發(fā)展的方向。

機(jī)電一體化；數(shù)控技術(shù)；機(jī)械加工；應(yīng)用；研究

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，傳統(tǒng)的機(jī)械加工制造行業(yè)已經(jīng)沒法滿足需要。為了順應(yīng)這種現(xiàn)象，機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)開始在機(jī)械加工過程中應(yīng)用起來，實(shí)現(xiàn)制造加工的智能化、網(wǎng)絡(luò)化以及自動(dòng)化的發(fā)展進(jìn)程。通過對(duì)系統(tǒng)的組織及結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的優(yōu)化配置，使設(shè)備更加合理運(yùn)用，提升機(jī)械加工質(zhì)量及效率，使企業(yè)可以在競(jìng)爭(zhēng)者中處于不敗的地位，獲取最大的經(jīng)濟(jì)效益。

1 機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)簡(jiǎn)介

機(jī)電一體化技術(shù)指的是把電工電子、機(jī)械、微電子、信息機(jī)電的一體化、接口、傳感器、信號(hào)變換等諸多技術(shù)有機(jī)進(jìn)行結(jié)合，并在實(shí)際中予以運(yùn)用的綜合性很強(qiáng)的技術(shù)。它可以合理地對(duì)資源進(jìn)行配置，可以在高質(zhì)量、低能耗以及多功能等意義上將特定的功能方面的價(jià)值予以實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的最優(yōu)化配置的技術(shù)。

數(shù)控技術(shù)指的是通過數(shù)字信息對(duì)工作的過程以及機(jī)械的運(yùn)動(dòng)予以控制的相關(guān)技術(shù)，平時(shí)所說的數(shù)控裝備指的是通過利用數(shù)控技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)和新型的制造業(yè)進(jìn)行相互滲透而形成的新產(chǎn)品。

機(jī)電一體化和數(shù)控技術(shù)的有機(jī)結(jié)合叫做機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)，這一結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)制造加工的智能化、網(wǎng)絡(luò)化及自動(dòng)化，數(shù)控技術(shù)具有非常高的效率、高精度、高柔性且自動(dòng)化特點(diǎn)。

2 機(jī)電一體化及數(shù)控技術(shù)的區(qū)別

機(jī)電一體化主要包括可編程控制器（PLC）技術(shù)、工廠電氣控制設(shè)備、機(jī)械制圖、AutoCAD、單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)、機(jī)械制造技術(shù)、數(shù)控加工與編程、液壓與氣動(dòng)技術(shù)、電工電子技術(shù)、電機(jī)及拖動(dòng)、機(jī)電一體化系統(tǒng)技術(shù)、工廠供配電技術(shù)、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、傳感器與檢測(cè)技術(shù)等課程。就業(yè)方向主要是機(jī)電設(shè)備的維護(hù)、調(diào)試及安裝、操作和控制，技術(shù)和生產(chǎn)管理、機(jī)電產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制造、質(zhì)量管理及檢測(cè)、銷售及售后的服務(wù)。

數(shù)控技術(shù)主要包括計(jì)算機(jī)繪圖、電工電子技術(shù)、機(jī)械制圖、數(shù)控機(jī)床、CAXA、機(jī)械制造基礎(chǔ)、MasterCAM、公差配合與測(cè)量、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、Pro/E、模具設(shè)計(jì)與制造、數(shù)控機(jī)床電氣控制、傳感器與檢測(cè)技術(shù)、金屬工藝學(xué)、數(shù)控加工編程與操作等課程。就業(yè)方向主要是數(shù)控編程方面的工藝人員、數(shù)控機(jī)床方面的操作人員、數(shù)控設(shè)備方面的維修人員以及銷售人員、模具制造及設(shè)計(jì)方面人員。此技術(shù)的目標(biāo)是培養(yǎng)出可以熟練對(duì)數(shù)控加工工藝予以掌握及對(duì)數(shù)控程序予以編制的專業(yè)人員，培養(yǎng)出操作及維護(hù)數(shù)控加工設(shè)備技術(shù)方面的應(yīng)用型專業(yè)人才，更好地為社會(huì)服務(wù)。

3 機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)在機(jī)械加工中的應(yīng)用

（1）實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)控、故障的自診以及自動(dòng)報(bào)警。也就是說，在線對(duì)機(jī)械傳動(dòng)的系統(tǒng)、裝置、電動(dòng)機(jī)、液壓及制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，一旦故障發(fā)生，可以自動(dòng)進(jìn)行報(bào)警并將故障確切的位置找出來，操作員工作的條件也因?yàn)楣收媳话l(fā)現(xiàn)而變得更加完善，機(jī)械工作的效率因此也會(huì)得到更大的提高，設(shè)備檢查及維修工作也變得更加簡(jiǎn)化，維修費(fèi)用降低，維修時(shí)間縮減，設(shè)備的使用壽命也相應(yīng)得到延長(zhǎng)。

（2）實(shí)現(xiàn)了節(jié)能及降耗，提高了生產(chǎn)效率和自動(dòng)化或半自動(dòng)化的程度。由于實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化或半自動(dòng)化的生產(chǎn)進(jìn)程，操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度被降低，生產(chǎn)效率被提高。

（3）制造加工的智能化。未來制造及加工需要智能化，它可以實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)算機(jī)的輔助制造和設(shè)計(jì)、運(yùn)籌分析及機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)學(xué)等很多學(xué)科的綜合?？梢栽谥圃靻挝?、計(jì)算機(jī)集成化及柔性的制造系統(tǒng)里面體現(xiàn)出來，使它們之間有效結(jié)合，最終達(dá)到加工目的。

（4）制造加工的網(wǎng)絡(luò)化。在制造加工過程中需要很多方面的互相合作并全方面的溝通，一臺(tái)總的機(jī)械控制車間里面上百個(gè)設(shè)備，經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)將指令下達(dá)到執(zhí)行單元，依據(jù)指令相關(guān)的執(zhí)行單元就可以有序配合加工過程。數(shù)控加工在實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化的過程中，需要電子化的設(shè)計(jì)，把控制系統(tǒng)總體集合到控制總機(jī)上，每臺(tái)相關(guān)設(shè)備之間需要電子控制單元，這體現(xiàn)了機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)的有機(jī)結(jié)合過程。

（5）智能加工的自動(dòng)化。傳統(tǒng)數(shù)控加工是通過加工程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)機(jī)床自動(dòng)化的加工過程。但是這種加工過程是非常模式化的操作過程，程序?qū)懞昧司腿ゾ帉?，加工也是按照程序編寫去開展，即使加工操作過程出現(xiàn)了問題，在執(zhí)行程序的過程中機(jī)床還是會(huì)按部就班地進(jìn)行，事故發(fā)生了也沒法提早自我去停止整個(gè)操作的過程。隨著高質(zhì)量、高效率以及高科技化的發(fā)展進(jìn)程，加工過程已經(jīng)上升到需要自我分析與測(cè)量，及時(shí)將問題在萌芽狀態(tài)發(fā)現(xiàn)并及時(shí)予以處理。這就對(duì)其提出了更高的要求，需要系統(tǒng)和集成技術(shù)做輔助。機(jī)電一體化可以實(shí)現(xiàn)人和機(jī)械的一體化制造系統(tǒng)，將柔性及制造單位這些技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，制造出現(xiàn)代化的自動(dòng)化生產(chǎn)模式，來適應(yīng)現(xiàn)代化的發(fā)展需要。這也是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化、敏捷化的前提條件。

4 機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)在機(jī)械加工中應(yīng)用的重要意義

科技在不斷發(fā)展，在機(jī)械加工過程中增加了更多新的工藝和技術(shù)，企業(yè)可以獨(dú)立完成零部件的各種復(fù)雜且精細(xì)的加工活動(dòng)。相比發(fā)達(dá)國(guó)家，我國(guó)的機(jī)械加工仍存在很多不足。我國(guó)的中小型企業(yè)資金不是很充足，沒法承擔(dān)安裝機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)的費(fèi)用?，F(xiàn)在一些企業(yè)使用的都是傳統(tǒng)機(jī)床，若是用機(jī)電一體化數(shù)控把這些傳統(tǒng)設(shè)備替換下來勢(shì)必需要很多資源，所以一定要加大傳統(tǒng)機(jī)械向機(jī)床機(jī)電一體化的發(fā)展進(jìn)程，合理對(duì)資源進(jìn)行優(yōu)化配置，確保加工進(jìn)度。

機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)可有效增加機(jī)械加工的速度，提高資源的利用效率，減少資源浪費(fèi)，設(shè)備使用的次數(shù)也能明顯減少，加工周期也縮短了很多，零部件的精準(zhǔn)度也得到有效提高。

機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)已經(jīng)取得了很大的成績(jī)：基本奠定了數(shù)控技術(shù)的基礎(chǔ)，對(duì)現(xiàn)代化的數(shù)控技術(shù)已經(jīng)基本掌握，部分技術(shù)更加產(chǎn)業(yè)化及商業(yè)化；初步的數(shù)控產(chǎn)業(yè)基地開始形成，慢慢建立起像航天及華中等方面的數(shù)控技術(shù)，已經(jīng)可以批量對(duì)數(shù)控產(chǎn)品進(jìn)行生產(chǎn)，生產(chǎn)技術(shù)不斷提升；已經(jīng)建立起一個(gè)可以對(duì)機(jī)電一體化數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行研究、開發(fā)、管理的綜合素質(zhì)很高的隊(duì)伍。

5 機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)發(fā)展方向概述

（1）機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)運(yùn)用向更高效及精度方向發(fā)展。產(chǎn)品質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)是精度、效率及速度，很多像 CPU 控制系統(tǒng)及芯片等的大量應(yīng)用提高了制造效率及精度，伴隨控制技術(shù)及計(jì)算機(jī)等技術(shù)的發(fā)展也大大促進(jìn)了機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)的高速度發(fā)展。

（2）機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)向更加柔軟的方向發(fā)展。其技術(shù)柔軟的特性具體表現(xiàn)為：數(shù)控技術(shù)本身是具有柔軟的特性以及群體整體是具有柔軟的特性。對(duì)數(shù)控技術(shù)來說，其功能非常豐富，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有模塊化且很高的可塑特性，這些特性可以滿足很多客戶的不同需求。此外，在實(shí)際操作過程中，群體的控制系統(tǒng)可動(dòng)態(tài)對(duì)信息流進(jìn)行調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同生產(chǎn)的條件予以適應(yīng)。

（3）機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)向?qū)崟r(shí)的智能化方向發(fā)展。一些剛出現(xiàn)的實(shí)時(shí)性系統(tǒng)普遍適合的是比較理想的環(huán)境，所以只能解決掉一些比較簡(jiǎn)單的問題。人工智能技術(shù)的出現(xiàn)，研究人員著手研究智能化的產(chǎn)品相對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)過程，這些研究普遍建立在研究計(jì)算的模型上。研究人員嘗試將人工智能和實(shí)時(shí)系統(tǒng)進(jìn)行巧妙結(jié)合，可以使這兩項(xiàng)技術(shù)之間互相促進(jìn)，人工智能促進(jìn)實(shí)時(shí)系統(tǒng)順應(yīng)時(shí)代的革新，而實(shí)時(shí)系統(tǒng)則促進(jìn)人工智能更加高效率的向前發(fā)展。

6 結(jié)語(yǔ)

隨著制造業(yè)不斷發(fā)展，機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)在機(jī)械加工過程中得到廣泛運(yùn)用，這一技術(shù)的應(yīng)用可以有效提高生產(chǎn)效率，將機(jī)械維修的次數(shù)減少，出現(xiàn)故障可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并合理解決，降低企業(yè)投資成本和生產(chǎn)周期，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，有效降低產(chǎn)品生產(chǎn)周期，促進(jìn)企業(yè)發(fā)展。所以，企業(yè)一定要從實(shí)際出發(fā)，加大投資引進(jìn)新的技術(shù)，加大技改力度，將企業(yè)自身的競(jìng)爭(zhēng)力提升起來，將生產(chǎn)效率及質(zhì)量不斷提高，促進(jìn)企業(yè)快速向前發(fā)展。

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