機(jī)械加工中數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用以及探討

冷默

摘 要：隨著技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，數(shù)控技術(shù)也得到快速發(fā)展，數(shù)控機(jī)床朝著高速度、高性能、模塊化以及高精度的方向發(fā)展。近年來(lái)數(shù)控技術(shù)開(kāi)始應(yīng)用運(yùn)動(dòng)控制器，一方面有著處理能力強(qiáng)、控制精確以及開(kāi)放性好等方面的優(yōu)點(diǎn)，另一方面在一定程度上改進(jìn)加工制造的柔性以及精度。本研究簡(jiǎn)要介紹數(shù)控技術(shù)及其發(fā)展趨勢(shì)，并在此基礎(chǔ)上重點(diǎn)分析在機(jī)械加工當(dāng)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：機(jī)械加工 數(shù)控技術(shù) 原理 發(fā)展趨勢(shì) 應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：TG659 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）11（a）-0009-02

在機(jī)械加工行業(yè)當(dāng)中，數(shù)控加工技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步以及市場(chǎng)日益競(jìng)爭(zhēng)，傳統(tǒng)的機(jī)械加工技術(shù)無(wú)法有效滿(mǎn)足產(chǎn)品多元化以及更新?lián)Q代的要求。小批量多品種產(chǎn)品的比例越來(lái)越高，同時(shí)產(chǎn)品交貨成本以及質(zhì)量方面的要求也日益嚴(yán)格，需要機(jī)械加工技術(shù)有著相匹配的柔性[1]。要想進(jìn)一步提高機(jī)械加工行業(yè)產(chǎn)品適應(yīng)外界變化的能力，需要我們最大限度挖掘數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值，從而將機(jī)械設(shè)備的效率、功能、產(chǎn)品質(zhì)量以及可靠程度提高到新的層面，滿(mǎn)足市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的要求。

1 數(shù)控技術(shù)概述

數(shù)控技術(shù)指的是將機(jī)械加工技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，來(lái)有效控制機(jī)械加工的過(guò)程，其中主要的控制內(nèi)容包括位置、速度、角度等機(jī)械量以及同機(jī)械能量存在聯(lián)系的開(kāi)關(guān)量。數(shù)控技術(shù)可以說(shuō)是一門(mén)新興技術(shù)，有著高精度、高效率以及柔性自動(dòng)化等方面的優(yōu)點(diǎn)，是機(jī)械加工自動(dòng)化的前提條件，屬于現(xiàn)代集成系統(tǒng)必不可少的重要內(nèi)容[2]。

現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)當(dāng)中綜合應(yīng)用電氣傳動(dòng)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、精密測(cè)算技術(shù)、機(jī)械制造技術(shù)以及自動(dòng)控制技術(shù)，組成部分主要是數(shù)控系統(tǒng)（CNC系統(tǒng)）。數(shù)控系統(tǒng)借助于存儲(chǔ)程序來(lái)控制不同的機(jī)床，包括CNC裝置、軟件、輸出裝置、輸入裝置以及速度控制單元，CNC裝置可以說(shuō)是數(shù)控系統(tǒng)的核心部分。CNC裝置作為特殊化的計(jì)算機(jī)，應(yīng)用過(guò)程是確保硬件在軟件控制下進(jìn)行工作。數(shù)控技術(shù)涉及測(cè)量技術(shù)、信息處理技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、機(jī)械制造技術(shù)以及自動(dòng)化技術(shù)，能夠滿(mǎn)足機(jī)械加工行業(yè)對(duì)于安全性、精度以及速度的要求，可以說(shuō)是實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工數(shù)字化以及集成化的前提條件，有著廣闊發(fā)展前景[3]。

2 數(shù)控技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)

數(shù)控技術(shù)經(jīng)歷半個(gè)多世紀(jì)的持續(xù)發(fā)展，從最初的封閉數(shù)控系統(tǒng)逐漸發(fā)展到計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)數(shù)控的性能優(yōu)越，一方面可以應(yīng)用于不同平臺(tái)，從而實(shí)現(xiàn)方便快捷的管理與操作，另一方面性?xún)r(jià)比也越來(lái)越高。不過(guò)需要注意的是，在數(shù)控技術(shù)不斷發(fā)展進(jìn)步的過(guò)程當(dāng)中，仍然存在著一些細(xì)節(jié)問(wèn)題，例如多品種加工。與此同時(shí)，在航天工業(yè)以及航空工業(yè)當(dāng)中，加工的大多數(shù)零部件屬于薄筋零件以及薄壁零件，使用的材料為鋁合金，因此剛度比較低。在加工的過(guò)程當(dāng)中，需要確保切削速度快同時(shí)切削力度低[4]。當(dāng)前情況下，這些要求在很多航天航空零件的加工當(dāng)中都無(wú)法順利實(shí)現(xiàn)。數(shù)控技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是其他的機(jī)械加工技術(shù)難以匹敵的，因此在可以遇見(jiàn)的未來(lái)，數(shù)控技術(shù)仍然會(huì)持續(xù)發(fā)展改進(jìn)，不斷提高性?xún)r(jià)比，提高自動(dòng)化水平以及智能化水平，并在此基礎(chǔ)上改進(jìn)加工效率以及加工質(zhì)量，增強(qiáng)自身的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，從而適應(yīng)機(jī)械加工行業(yè)發(fā)展的需求。除此之外，數(shù)控加工技術(shù)還需要改進(jìn)控制系統(tǒng)以及處理系統(tǒng)，完善機(jī)床結(jié)構(gòu)，降低機(jī)床的質(zhì)量以及體積，提高傳動(dòng)精度以及剛度，延長(zhǎng)機(jī)床的使用壽命，這也是數(shù)控技術(shù)在機(jī)械加工行業(yè)當(dāng)中應(yīng)用需要進(jìn)一步改進(jìn)的領(lǐng)域[5]。

3 數(shù)控技術(shù)在機(jī)械加工中的應(yīng)用

第一，工業(yè)產(chǎn)品加工當(dāng)中的應(yīng)用。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，同時(shí)加工難度也越來(lái)越高。對(duì)現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的設(shè)備來(lái)說(shuō)，通常情況下都需要在惡劣復(fù)雜的環(huán)境當(dāng)中工作，完成工作人員無(wú)法勝任的工作。當(dāng)前情況下，數(shù)控技術(shù)的自動(dòng)化控制作用可以滿(mǎn)足這方面的要求。在工業(yè)產(chǎn)品加工的過(guò)程當(dāng)中，計(jì)算機(jī)組成控制單元，指揮機(jī)械手根據(jù)要求把程序?qū)懭氲较到y(tǒng)當(dāng)中，然后向驅(qū)動(dòng)單元發(fā)送指令，執(zhí)行程序要求的操作步驟，并且實(shí)時(shí)進(jìn)行檢測(cè)。要是發(fā)現(xiàn)不合格的動(dòng)作或者是操作，傳感裝置就會(huì)在第一時(shí)間反饋消息，控制單元采取相應(yīng)的措施做好保護(hù)，保護(hù)措施執(zhí)行方面是機(jī)械元件以及伺服系統(tǒng)共同負(fù)責(zé)的。在工業(yè)產(chǎn)品加工過(guò)程當(dāng)中應(yīng)用數(shù)控技術(shù)，能夠有效提高生產(chǎn)的效率，并且減少人力資源消耗，在此基礎(chǔ)上提高產(chǎn)品質(zhì)量以及安全性能[6]。

第二，汽車(chē)加工當(dāng)中的應(yīng)用。隨著我國(guó)交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，人們對(duì)汽車(chē)的要求也日益提高，一方面表現(xiàn)在對(duì)汽車(chē)數(shù)量的要求增加，另一方面體現(xiàn)在對(duì)汽車(chē)性能，例如環(huán)保以及速度方面要求的日益嚴(yán)格。所以汽車(chē)加工生產(chǎn)的過(guò)程當(dāng)中，日益重視復(fù)雜關(guān)鍵部件的研制以及加工。通過(guò)應(yīng)用數(shù)控技術(shù)，顯著推動(dòng)汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展，并且能夠在短時(shí)間內(nèi)加工制造復(fù)雜零部件。除此之外，汽車(chē)工業(yè)迅速改進(jìn)，但是受汽車(chē)產(chǎn)品特性的影響，對(duì)配件的要求也越來(lái)越嚴(yán)格。數(shù)控技術(shù)需要隨之發(fā)展改進(jìn)，滿(mǎn)足高速生產(chǎn)線(xiàn)以及柔性生產(chǎn)線(xiàn)的要求，從而高效經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)汽車(chē)產(chǎn)品以及零部件。

第三，機(jī)械設(shè)備加工當(dāng)中的應(yīng)用。機(jī)械設(shè)備可以說(shuō)是機(jī)械制造的重要前提條件，在機(jī)械制造當(dāng)中有著無(wú)法取代的重要地位。數(shù)控技術(shù)能夠?yàn)闄C(jī)床加工的控制提供理想的控制途徑，數(shù)控機(jī)床加工的過(guò)程是將各類(lèi)零件的幾何信息以及工藝信息實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的處理，通過(guò)程序的方式來(lái)達(dá)到一體化管理的目的，并且應(yīng)用計(jì)算機(jī)來(lái)操作數(shù)控機(jī)床。這樣一來(lái)就能夠?qū)崿F(xiàn)高精度、自動(dòng)化以及高效率的加工操作。這一過(guò)程當(dāng)中，最顯著的優(yōu)點(diǎn)是在加工零部件的時(shí)候，不需要像傳統(tǒng)的操作那樣從事多步驟的操作，僅僅需要輸入設(shè)定好的程序。這樣一來(lái)一方面改進(jìn)機(jī)械設(shè)備加工制造的效率，另一方面也顯著簡(jiǎn)化加工制造的過(guò)程，從而在確保機(jī)械設(shè)備可控的基礎(chǔ)上，加工得到想要的設(shè)備。

第四，煤礦機(jī)械加工當(dāng)中的應(yīng)用。當(dāng)前使用的采煤機(jī)有著品種多以及采煤速度快等方面的優(yōu)點(diǎn)，批量比較少，所以需要使用焊件生產(chǎn)。傳統(tǒng)上的機(jī)械加工技術(shù)無(wú)法有效滿(mǎn)足煤礦機(jī)械加工過(guò)程當(dāng)中的焊件下料，因此應(yīng)當(dāng)選擇使用數(shù)控氣割技術(shù)，替代傳統(tǒng)上使用的仿型法，使用龍骨板程序來(lái)完成滾筒下料。通過(guò)應(yīng)用數(shù)控氣割技術(shù)，可以發(fā)揮切割質(zhì)量高以及切割速度快等方面的優(yōu)點(diǎn)。某些特殊零件焊接的坡口能夠直接進(jìn)行切割，從而顯著改進(jìn)生產(chǎn)的效率。數(shù)控氣割另一個(gè)典型的優(yōu)點(diǎn)是安裝使用可以調(diào)節(jié)的補(bǔ)償裝置，原理同數(shù)控機(jī)床的銑刀補(bǔ)償比較類(lèi)似，這一裝置可以借助于調(diào)節(jié)切縫來(lái)更加準(zhǔn)確地加工毛坯件。

綜上所述，在機(jī)械加工過(guò)程當(dāng)中數(shù)控技術(shù)有著重要的應(yīng)用價(jià)值，一方面推動(dòng)機(jī)械加工業(yè)的發(fā)展，另一方面也為經(jīng)濟(jì)社會(huì)的進(jìn)步做出貢獻(xiàn)。數(shù)控技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)成為機(jī)械加工的重要象征，隨著數(shù)控技術(shù)持續(xù)發(fā)展，我國(guó)需要進(jìn)一步提高自主創(chuàng)新能力，從而為數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用創(chuàng)造條件，實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工行業(yè)的穩(wěn)定進(jìn)步。

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