機(jī)械制造技術(shù)中數(shù)控技術(shù)應(yīng)用分析及研究

馬雅坤

摘要：在我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)以及科技的快速發(fā)展的帶領(lǐng)下，推動(dòng)了我國(guó)各個(gè)行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，特別是機(jī)械制造行業(yè)與數(shù)控技術(shù)都得到了快速的發(fā)展，從而促進(jìn)了我國(guó)工業(yè)的發(fā)展水平，大幅度的增長(zhǎng)了我國(guó)經(jīng)濟(jì)。伴隨著機(jī)械制造行業(yè)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的加工模式已經(jīng)逐漸的無(wú)法滿足市場(chǎng)生產(chǎn)中所需要的各種需求，因此，為了有效的將生產(chǎn)質(zhì)量以及生產(chǎn)效率提高，許多企業(yè)都開(kāi)始注重對(duì)數(shù)控技術(shù)的研究與應(yīng)用。

Abstract： Under the leadership of China's social economy and the rapid development of science and technology， it has promoted the further development of various industries in China， especially the mechanical manufacturing industry and numerical control technology have been rapidly developed， thus promoting the development level of China's industry and greatly increasing China's economy. With the rapid development of the machinery manufacturing industry， the traditional processing mode has gradually failed to meet the various needs of the market production. Therefore， in order to effectively improve the production quality and production efficiency， many companies have begun to pay attention to the research and application of numerical control technology.

關(guān)鍵詞：機(jī)械技術(shù);數(shù)控技術(shù);應(yīng)用分析

Key words： mechanical technology;numerical control technology;application analysis

中圖分類號(hào)：TG659 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006-4311（2019）23-0270-02

0 ?引言

在機(jī)械制造的行業(yè)中，科學(xué)的運(yùn)用數(shù)控技術(shù)，不僅僅可以全面適應(yīng)市場(chǎng)所提出的各種需求，如多樣化的現(xiàn)代產(chǎn)品、速度化的產(chǎn)品換代，并且還能在市場(chǎng)快速的變化下，不斷的增強(qiáng)機(jī)械制造行業(yè)的應(yīng)對(duì)能力，提高工程機(jī)械設(shè)備的產(chǎn)能效率以及產(chǎn)品的質(zhì)量，不斷對(duì)產(chǎn)品功能進(jìn)行優(yōu)化，從而進(jìn)一步的提高自身對(duì)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。因此，為了能讓產(chǎn)品滿足市場(chǎng)的需求，應(yīng)從各個(gè)方面對(duì)其進(jìn)行完善，促使企業(yè)能最大化的滿足市場(chǎng)所提出的各種需求，從而適應(yīng)市場(chǎng)的變化。本文首先對(duì)數(shù)控技術(shù)的原理進(jìn)行分析，其次對(duì)數(shù)控設(shè)備的應(yīng)用進(jìn)行研究，希望能促進(jìn)機(jī)械行業(yè)的發(fā)展。

1 ?數(shù)控技術(shù)的原理

1.1 數(shù)控技術(shù)原理 ?數(shù)控技術(shù)是現(xiàn)代數(shù)字控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱，主要依靠程序儲(chǔ)存功能實(shí)現(xiàn)對(duì)各類機(jī)床的控制工作，其整個(gè)系統(tǒng)主要由：“控制程序、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備、速度控制單元、可變控制單元、計(jì)算機(jī)數(shù)字控制裝置以及主軸控制單元”等這些部位組成的。人們一般將這種系統(tǒng)稱為CNC系統(tǒng)，這種設(shè)備對(duì)輸入設(shè)備上所給的數(shù)值，能自動(dòng)進(jìn)行閱讀工作，并且還能自動(dòng)的解碼數(shù)值，從而保障機(jī)床處于正常運(yùn)行的狀態(tài)且加工出合格零件[1]。

1.2 數(shù)控技術(shù)工作原理 ?裝置是數(shù)控技術(shù)的主要核心部位，實(shí)際上裝置指的是一種計(jì)算機(jī)，但是這種計(jì)算機(jī)是系統(tǒng)專用計(jì)算機(jī)，它不僅具備著普通計(jì)算機(jī)中的所有基本功能以及結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，而且還具備與數(shù)控機(jī)床功能有關(guān)的功能，以及專用接口單元。這個(gè)裝置主要有兩個(gè)重要部位：硬件以及軟件，主要是通過(guò)在硬件設(shè)備對(duì)裝置的支持下，對(duì)軟件進(jìn)行操作的一個(gè)過(guò)程。裝置進(jìn)行工作的原理是通過(guò)采集工作時(shí)輸入設(shè)備以及輸入機(jī)床的相關(guān)數(shù)據(jù)，并編碼翻譯采集數(shù)據(jù)，將所得到的數(shù)據(jù)命令通過(guò)使用計(jì)算機(jī)的處理運(yùn)算，在驅(qū)動(dòng)電路裝置里合理的分配數(shù)據(jù)命令，并且對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的放大以及轉(zhuǎn)換工作，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的電機(jī)，并帶動(dòng)坐標(biāo)軸的運(yùn)動(dòng)，從而有效的準(zhǔn)確的讓每個(gè)坐標(biāo)軸都能移動(dòng)到指定的位置。

1.3 數(shù)控技術(shù)裝置中插補(bǔ)的原理 ?對(duì)數(shù)控機(jī)床的連續(xù)削切來(lái)講，不僅對(duì)其要求準(zhǔn)確的定位，而且還要求有效的控制道具，通過(guò)工件所給的速度對(duì)刀具的切割路徑以及切割速度進(jìn)行控制，在削切的過(guò)程中，還應(yīng)保證切割的精確度，CNC裝置中的插補(bǔ)功能在整個(gè)過(guò)程中有決定性的作用。當(dāng)數(shù)控機(jī)床在對(duì)曲線進(jìn)行加工的同時(shí)，使用小段折線接近加工曲線。插補(bǔ)實(shí)際上是指通過(guò)以控制系統(tǒng)的零件輪廓作為對(duì)刀具加工點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)計(jì)算的主要依據(jù)，同時(shí)還需要將數(shù)據(jù)致密化的工作完成。在數(shù)控系統(tǒng)當(dāng)中，插補(bǔ)器是負(fù)責(zé)處理插補(bǔ)工作的，硬件插補(bǔ)器主要是由相關(guān)集成電器以及分立元件所構(gòu)成的，它的主要特點(diǎn)是有較快的運(yùn)算速度，但其靈活性比較差，并且不易被改變，然而CPU會(huì)影響到硬件插補(bǔ)器的插補(bǔ)速度，因此，當(dāng)前所使用的數(shù)控系統(tǒng)通常都采用硬件與軟件相結(jié)合的插補(bǔ)方法。

2 ?數(shù)字控制系統(tǒng)的特點(diǎn)

數(shù)控技術(shù)是指利用相關(guān)的數(shù)字信息，全方位的控制機(jī)械運(yùn)動(dòng)以及機(jī)械加工過(guò)程。數(shù)控技術(shù)是現(xiàn)代化的機(jī)械制造行業(yè)中的基礎(chǔ)性技術(shù)，它將光機(jī)電技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、機(jī)械制造技術(shù)以及傳感檢測(cè)技術(shù)集合于一體，其主要特點(diǎn)是效率高、精度高以及柔性自動(dòng)化等。目前，主要是通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)控技術(shù)進(jìn)行控制，先將預(yù)先編程完成，再使用控制程序?qū)I(yè)設(shè)備進(jìn)行控制。因?yàn)橛袃?yōu)越的計(jì)算機(jī)軟件輔助，從而淘汰以純硬件電路構(gòu)成的傳統(tǒng)數(shù)控裝置，對(duì)于輸入數(shù)據(jù)所進(jìn)行的處理數(shù)據(jù)、判斷數(shù)據(jù)、儲(chǔ)存數(shù)據(jù)以及運(yùn)算數(shù)據(jù)等，這一系列工作都可以通過(guò)在現(xiàn)場(chǎng)編輯計(jì)算機(jī)軟件將其完成，從而很大程度上提高了機(jī)械設(shè)備工作效率以及機(jī)械制造技術(shù)靈活性。

3 ?目前我國(guó)應(yīng)用數(shù)控技術(shù)中所存在的問(wèn)題以及現(xiàn)狀

3.1 設(shè)備與技術(shù)不匹配 ?由于數(shù)控設(shè)備昂貴且運(yùn)行成本高，并且還需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)更新，很大程度上增加了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)壓力，導(dǎo)致有很多企業(yè)因?yàn)檫@個(gè)原因，并沒(méi)有將數(shù)控設(shè)備隨著技術(shù)而提升，也沒(méi)有對(duì)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)更新，反而繼續(xù)的使用以往的舊設(shè)備。但是由于舊設(shè)備無(wú)法與新技術(shù)匹配，從而導(dǎo)致在實(shí)際的操作過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題。

3.2 數(shù)控技術(shù)的提高十分明顯 ?由于當(dāng)今社會(huì)對(duì)于機(jī)械制造的產(chǎn)品有越來(lái)越高的要求，以及自動(dòng)化控制技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，如今數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造行業(yè)中占據(jù)著極其重要的地位。數(shù)控技術(shù)在實(shí)際的應(yīng)用中有明顯的效果，并且在技術(shù)方面的進(jìn)步也很明顯，以前的數(shù)控技術(shù)的覆蓋范圍很小，只能對(duì)小區(qū)設(shè)置控制系統(tǒng)，并且接收信號(hào)還得需要前段，隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展，前段已不再是必要的組成部分。數(shù)控技術(shù)正不斷的朝著實(shí)時(shí)的、智能的控制方向發(fā)展，發(fā)展趨勢(shì)良好，并朝著國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)不斷的靠攏，以此來(lái)增強(qiáng)我國(guó)在國(guó)際機(jī)械制造行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)地位。

4 ?數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造行業(yè)中的應(yīng)用

4.1 工業(yè)生產(chǎn) ?以前所使用的數(shù)控系統(tǒng)的主要構(gòu)成部位是：控制單元、執(zhí)行組成以及驅(qū)動(dòng)單元。而工業(yè)機(jī)器人的系統(tǒng)也是由三個(gè)部分所構(gòu)成的，工業(yè)機(jī)器人很大程度上幫助了工業(yè)的生產(chǎn)，它主要是被應(yīng)用在一些環(huán)境較為惡劣的勞動(dòng)中，如有毒環(huán)境、高溫環(huán)境等。在工業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中，機(jī)器人代替了人類，做一些高危的工作，在很大程度上保障了人們的生命安全。在實(shí)際應(yīng)用機(jī)器人的工業(yè)生產(chǎn)中，應(yīng)先對(duì)機(jī)器人編寫相關(guān)的程序，并在計(jì)算機(jī)所控制的控制單元中輸入程序，然后根據(jù)輸入的相應(yīng)程度，控制單元下達(dá)命令給驅(qū)動(dòng)單元，最后組織驅(qū)動(dòng)單元執(zhí)行命令。在整個(gè)過(guò)程中，各種各樣的傳感器會(huì)組成一個(gè)檢測(cè)體系，對(duì)工作的過(guò)程進(jìn)行同步檢測(cè)，一旦發(fā)生任何問(wèn)題，能及時(shí)的向相關(guān)人員報(bào)警[2]。

4.2 汽車生產(chǎn) ?近年來(lái)隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，汽車生產(chǎn)行業(yè)的發(fā)展空間越來(lái)越大，并且有良好的發(fā)展趨勢(shì)，因此，對(duì)汽車零件制造的技術(shù)也得到了良好的發(fā)展。隨著數(shù)控技術(shù)的出現(xiàn)，能有效的幫助汽車零件制造行業(yè)得到進(jìn)一步的發(fā)展。近幾年來(lái)，快速數(shù)字控制基礎(chǔ)得到了汽車零件制造行業(yè)的大力推廣，提高了其原本的汽車零件質(zhì)量的同時(shí)，還大大提高了汽車零件的生產(chǎn)效率。不僅能夠滿足當(dāng)前機(jī)械制造行業(yè)對(duì)其的市場(chǎng)要求，而且還能對(duì)其生產(chǎn)成本進(jìn)行有效的降低，實(shí)現(xiàn)了投資長(zhǎng)期且有良好收益的生產(chǎn)目標(biāo)。傳統(tǒng)汽車生產(chǎn)行業(yè)講究的是規(guī)?；c效益化，但是數(shù)控技術(shù)化的出現(xiàn)，打破了傳統(tǒng)的規(guī)律，通過(guò)在汽車生產(chǎn)行業(yè)中廣泛的應(yīng)用數(shù)控技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了很多規(guī)模小、批量小、效率高以及規(guī)格多的生產(chǎn)目標(biāo)。除此之外，數(shù)控技術(shù)中的虛擬的控制技術(shù)以及計(jì)算機(jī)的輔助制造等技術(shù)都被廣泛的應(yīng)用在汽車的生產(chǎn)工藝中。

4.3 機(jī)床設(shè)備 ?對(duì)于機(jī)械制造行業(yè)來(lái)講，擁有先進(jìn)機(jī)械設(shè)備是最重要的。面對(duì)著高科技的發(fā)展以及一體化的機(jī)電要求，對(duì)于機(jī)械制造行業(yè)的生產(chǎn)企業(yè)來(lái)講，其數(shù)字控制的機(jī)床設(shè)備必須要有良好控制能力，而先進(jìn)計(jì)算機(jī)的控制技術(shù)是數(shù)控技術(shù)的核心，能促使數(shù)控技術(shù)充分應(yīng)用在機(jī)床上，由此產(chǎn)生了數(shù)控機(jī)床設(shè)備，這種設(shè)備主軸運(yùn)轉(zhuǎn)的變化是通過(guò)計(jì)算機(jī)的控制系統(tǒng)來(lái)控制的，促使數(shù)控機(jī)床自動(dòng)的生產(chǎn)出良好質(zhì)量的機(jī)械零件。

4.4 汽車制造 ?由于車床有簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)以及低廉的價(jià)格，適合生產(chǎn)各種盤類零件以及軸類零件，因此機(jī)床廣泛的應(yīng)用于對(duì)機(jī)械零件部位的加工當(dāng)中，特別是數(shù)控車床，因?yàn)槠渚哂懈呔?、穩(wěn)定性能、低故障率等特別，所以深受汽車用戶的喜歡，在汽車制造行業(yè)中，數(shù)控車床的應(yīng)用十分廣泛且有主導(dǎo)的地位。在汽車制造行業(yè)中，數(shù)控車中主要被應(yīng)用于對(duì)軸類零件以及盤類零件的加工，例如“曲軸、凸輪軸、飛輪、前輪轂、后輪轂、制動(dòng)盤、一軸、二軸、齒輪、齒套、差殼等”。汽車零件部位大多都是由軸類零件以及盤類零件所組成的。

4.5 煤礦機(jī)械 ?目前所使用的采煤機(jī)都存在開(kāi)發(fā)速度較快且品種多，生產(chǎn)量小、焊接制造機(jī)殼毛坯等特點(diǎn)，傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)備很難去實(shí)現(xiàn)這些問(wèn)題，但是使用數(shù)控氣割就能解決這些問(wèn)題，它能替代過(guò)去的仿型法，通過(guò)使用龍骨板的程序，將料下到采煤機(jī)的葉片以及滾筒等地方，將套料的方法進(jìn)行優(yōu)化。充分將其優(yōu)勢(shì)發(fā)揮出來(lái)，如切割質(zhì)量好，切割速度快等，能直接的割出一些零件中的焊接坡口，很大程度上將生產(chǎn)效率提高了。

4.6 航空行業(yè) ?航空工業(yè)制造這個(gè)工業(yè)事業(yè)是目前我國(guó)重點(diǎn)進(jìn)行關(guān)注的對(duì)象，這個(gè)工業(yè)所含的科技量最高，在制造這個(gè)工業(yè)時(shí)，通常會(huì)使用鋁合金或者是其他剛度較差的雷系合金。在處理這些材質(zhì)的時(shí)候，如果使用傳統(tǒng)的工藝進(jìn)行處理，常常不能達(dá)到讓人滿意的效果，由于這些材質(zhì)通常會(huì)被當(dāng)作薄筋或者是薄壁使用，因此，在處理這些材質(zhì)的時(shí)候，所使用的切割工藝是極其精細(xì)的。將數(shù)控技術(shù)應(yīng)用到航空制造中，能高速度、高精度以及柔性的將這些材料進(jìn)行完美處理，從而完成對(duì)材料的切割，大大的節(jié)省了企業(yè)的時(shí)間和金錢[3]。

5 ?結(jié)束語(yǔ)

隨著社會(huì)不斷向計(jì)算機(jī)數(shù)字化的發(fā)展，在我國(guó)機(jī)械制造行業(yè)當(dāng)中，已經(jīng)廣泛的應(yīng)用數(shù)控技術(shù)，這對(duì)我國(guó)機(jī)械制造行業(yè)來(lái)講，不僅僅是一次技術(shù)上的重大改革，而且還是一個(gè)超越其他國(guó)家的機(jī)遇。目前我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)正在不斷的發(fā)展過(guò)程中，相對(duì)于西方一些發(fā)達(dá)國(guó)家，我國(guó)在制造技術(shù)中還顯得比較弱勢(shì)，所以，應(yīng)加大對(duì)對(duì)數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用與研究，盡快的縮短和其他發(fā)達(dá)國(guó)家之間的差距，不僅僅可以提高企業(yè)自身的效益與發(fā)展，而且還能增強(qiáng)我國(guó)機(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展，甚至加強(qiáng)綜合的國(guó)力，能更好的適應(yīng)時(shí)代需求。

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