數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造中的實(shí)際運(yùn)用

文/高君濤，河南省鞏義市第三中等專(zhuān)業(yè)學(xué)校

數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造中的實(shí)際運(yùn)用

文/高君濤，河南省鞏義市第三中等專(zhuān)業(yè)學(xué)校

數(shù)控技術(shù)是實(shí)現(xiàn)機(jī)械制造自動(dòng)化的關(guān)鍵，直接影響到國(guó)家工業(yè)的發(fā)展和綜合國(guó)力的提高。以數(shù)控技術(shù)為核心的機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)和運(yùn)用已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家技術(shù)水平和戰(zhàn)略地位的重要標(biāo)準(zhǔn)。因此廣泛采用數(shù)控技術(shù)運(yùn)用于制造業(yè)，無(wú)論從戰(zhàn)略角度還是發(fā)展策略，都是我國(guó)實(shí)現(xiàn)工業(yè)經(jīng)濟(jì)大國(guó)必須要大力提倡和廣泛發(fā)展的。

機(jī)械制造數(shù)控技術(shù)

在機(jī)械制造業(yè)中，數(shù)控加工技術(shù)已經(jīng)越來(lái)越受到重視。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)為主流的現(xiàn)代科技技術(shù)發(fā)展和市場(chǎng)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)的加劇，傳統(tǒng)的機(jī)械制造技術(shù)很難滿(mǎn)足現(xiàn)代產(chǎn)品多樣化的發(fā)展和日新月異的換代速度。面對(duì)多品種小批量生產(chǎn)比重的加大，產(chǎn)品交貨質(zhì)量和成本要求的提高，要求現(xiàn)代的制造技術(shù)具有很高的柔性。如何能增強(qiáng)機(jī)械制造業(yè)對(duì)外界因素的適應(yīng)能力以及產(chǎn)品適應(yīng)市場(chǎng)的變化能力，就需要我們能利用現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)的靈活性，最大限度的運(yùn)用于機(jī)械制造行業(yè)。將機(jī)械設(shè)備的功能、效率、可靠性和產(chǎn)品質(zhì)量提高到一個(gè)新的水平，從而滿(mǎn)足現(xiàn)代市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)需求。

1 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

數(shù)控技術(shù)，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是運(yùn)用數(shù)字化信息進(jìn)而對(duì)機(jī)械制造過(guò)程的產(chǎn)品生產(chǎn)進(jìn)行一種自動(dòng)化控制的方法，這門(mén)技術(shù)包括了計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)以及通信技術(shù)，是一項(xiàng)綜合性的多學(xué)科技術(shù)。精度高、效率高是數(shù)控技術(shù)的最為突出的有點(diǎn)。現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)中數(shù)控技術(shù)的有效運(yùn)用已經(jīng)得到普及，傳統(tǒng)的機(jī)械制造業(yè)已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足人們的日常需求。

就目前數(shù)控技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)說(shuō)，可以大致分為三個(gè)階段：第一，現(xiàn)階段我國(guó)在生產(chǎn)小型儀器儀表和重型機(jī)床上，以及一些具有高精度、高自動(dòng)化的機(jī)械產(chǎn)品上對(duì)機(jī)床的要求都很高，我國(guó)的在一些機(jī)床生產(chǎn)上以及達(dá)到了世界領(lǐng)先的水平。第二，目前我國(guó)所生產(chǎn)的數(shù)控系統(tǒng)中大多數(shù)是以PC為其核心控制，在數(shù)控技術(shù)系統(tǒng)相關(guān)的軟件系統(tǒng)方面上依然擁有較為領(lǐng)先的技術(shù)，硬件系統(tǒng)也得到了優(yōu)化提高，增強(qiáng)其競(jìng)爭(zhēng)力。第三，我國(guó)能夠生產(chǎn)多道一百多種數(shù)控機(jī)床，六軸五聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床是我國(guó)最新研制出的數(shù)控機(jī)床一體化系統(tǒng)，在機(jī)械制造中被廣泛使用，其制造水平已經(jīng)基本達(dá)到了較為領(lǐng)先的水平，在產(chǎn)品的便捷性、安全性以及穩(wěn)定性上都得到了大幅度的提高。近年來(lái)我國(guó)在機(jī)械制造工業(yè)中已經(jīng)取得了令人驕傲的成就，但是同國(guó)外先進(jìn)的水平相比還是有一定差距的。

2 機(jī)械制造中數(shù)控技術(shù)的運(yùn)用

2.1 工業(yè)生產(chǎn)。工業(yè)機(jī)器人和傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)一樣是由控制單元、驅(qū)動(dòng)單元和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成的。主要運(yùn)用機(jī)器設(shè)備的生產(chǎn)線上，或者運(yùn)用于復(fù)雜惡劣的勞動(dòng)環(huán)境下下，完成人類(lèi)難以完成的工作，很大程度上改善了勞動(dòng)條件，保證了生產(chǎn)質(zhì)量和人身安全。在實(shí)際操作中，控制單元是由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成，指揮機(jī)器人按照寫(xiě)入內(nèi)核的程序向驅(qū)動(dòng)單元發(fā)出指令，完成預(yù)想的操作，同時(shí)同步檢測(cè)執(zhí)行動(dòng)作，一旦出現(xiàn)錯(cuò)誤或發(fā)生故障，由傳感系統(tǒng)和檢測(cè)系統(tǒng)反饋到控制單元，發(fā)出報(bào)警信號(hào)和相應(yīng)的保護(hù)動(dòng)作。而執(zhí)行機(jī)構(gòu)是由伺服系統(tǒng)和機(jī)械構(gòu)件組成。有動(dòng)力部分向執(zhí)行機(jī)構(gòu)提供動(dòng)力，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)在驅(qū)動(dòng)元件的作用下完成規(guī)定操作。

2.2 汽車(chē)工業(yè)。汽車(chē)工業(yè)近20年來(lái)發(fā)展尤為迅猛，在快速發(fā)展的過(guò)程中，汽車(chē)零部件的加工技術(shù)也在快速發(fā)展，數(shù)控技術(shù)的出現(xiàn)，更加快了復(fù)雜零部件快速制造的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。將高速加工中心和其它高速數(shù)控機(jī)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(mǎn)足產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代的要求，做到一次投資，長(zhǎng)期受益，又有接近于組合機(jī)床剛性自動(dòng)線的生產(chǎn)效率，從而打破汽車(chē)生產(chǎn)中有關(guān)“經(jīng)濟(jì)規(guī)?！钡膫鹘y(tǒng)觀念，實(shí)現(xiàn)了多品種、中小批量的高效生產(chǎn)。數(shù)控加工技術(shù)中的快速成形制造技術(shù)在復(fù)雜的零部件加工制造中可以很輕易方便的實(shí)現(xiàn)，不僅如此，數(shù)控技術(shù)中的虛擬制造技術(shù)、柔性制造技術(shù)、集成制造技術(shù)等等，在汽車(chē)制造工業(yè)中都得到了廣泛深入的運(yùn)用。21世紀(jì)的汽車(chē)加工制造業(yè)已經(jīng)離不開(kāi)數(shù)控加工技術(shù)的運(yùn)用了。

2.3 機(jī)床設(shè)備。機(jī)械設(shè)備是機(jī)械制造中的重中之重，面對(duì)現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)的需求，具備了控制能力的機(jī)床設(shè)備是現(xiàn)代機(jī)電一體化產(chǎn)品的重要組成部分。計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)為機(jī)械制造業(yè)提供了良好的機(jī)床控制能力，即把計(jì)算機(jī)控制裝置運(yùn)用到機(jī)床上，也就是用數(shù)控技術(shù)對(duì)機(jī)床的加工實(shí)施控制，這樣的機(jī)床就是數(shù)控機(jī)床。它是以代碼實(shí)現(xiàn)機(jī)床控制的機(jī)電一體化產(chǎn)品，它把刀具和工件之間的相對(duì)位置、主軸變速、刀具的選擇、冷卻泵的起停等各種操作和順序動(dòng)作數(shù)字碼記錄在控制介質(zhì)上，從而發(fā)出控制指令來(lái)控制機(jī)床的伺服系統(tǒng)或其他執(zhí)行元件，使機(jī)床自動(dòng)加工出所需零件。

3 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來(lái)了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，它對(duì)國(guó)計(jì)民生的一些重要行業(yè)（IT、汽車(chē)、輕工、醫(yī)療等)的發(fā)展起著越來(lái)越重要的作用，因?yàn)檫@些行業(yè)所需裝備的數(shù)字化已是現(xiàn)代發(fā)展的大趨勢(shì)。當(dāng)前數(shù)控車(chē)床呈現(xiàn)以下發(fā)展趨勢(shì)：

3.1 數(shù)控技術(shù)向高速高精高效化發(fā)展。速度、精度和效率是機(jī)械制造技術(shù)的關(guān)鍵性能指標(biāo)。由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系統(tǒng)以及帶高分辨率絕對(duì)式檢測(cè)元件的交流數(shù)字伺服系統(tǒng)，同時(shí)采取了改善機(jī)床動(dòng)態(tài)、靜態(tài)特性等有效措施，機(jī)床的高速高精高效化已大大提高。

3.2 數(shù)控技術(shù)向開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)發(fā)展。20世紀(jì)90年代以來(lái)，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，推動(dòng)數(shù)控技術(shù)更快的更新?lián)Q代。世界上許多數(shù)控技術(shù)生產(chǎn)廠家利用PC機(jī)豐富的軟、硬件資源開(kāi)發(fā)開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)的新一代數(shù)控技術(shù)。開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)使數(shù)控技術(shù)有更好的通用性、柔性、適應(yīng)性、可擴(kuò)展性，并可以較容易的實(shí)現(xiàn)智能化、網(wǎng)絡(luò)化。

我國(guó)正處于經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，制造技術(shù)是我們的薄弱環(huán)節(jié)。PC機(jī)進(jìn)入數(shù)控領(lǐng)域，極大的促進(jìn)了數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，也為我國(guó)在數(shù)控生產(chǎn)領(lǐng)域趕超發(fā)達(dá)國(guó)家提供了機(jī)遇。跟上發(fā)展先進(jìn)數(shù)控制造技術(shù)的世界潮流，將其放在戰(zhàn)略?xún)?yōu)先地位，并以足夠的力度予以實(shí)施，盡快縮小與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距，在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地。同時(shí)，數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展孕育產(chǎn)生大量的數(shù)控專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才，進(jìn)而推動(dòng)我國(guó)現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)進(jìn)一步走向繁榮。

[1]陳光明.基于數(shù)控加工的工藝設(shè)計(jì)原則及方法研究[J].制造業(yè)自動(dòng)化.2012(09).

[2]孫榮創(chuàng).數(shù)控技術(shù)及裝備的發(fā)展趨勢(shì)及策略[J].中國(guó)科技信息.2015(12).