數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用

伊犁職業(yè)技術(shù)學(xué)院 楊濤

傳統(tǒng)的機(jī)械加工制造中，起著主要作用的是物理機(jī)械理論以及在其指導(dǎo)下的機(jī)械組裝與裝配。但隨著我國工業(yè)產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，傳統(tǒng)機(jī)械已經(jīng)無法滿足社會(huì)發(fā)展的需求，而數(shù)控技術(shù)也隨著現(xiàn)代科技的進(jìn)步而不斷發(fā)展，進(jìn)一步取代了人工操作技術(shù)。數(shù)控技術(shù)的誕生，很大程度上解決了加工機(jī)械領(lǐng)域中加工產(chǎn)品精度不足、加工人員緊缺等問題，顯著提高了機(jī)械加工的產(chǎn)品質(zhì)量以及加工效率。

1 數(shù)控技術(shù)的概述及特點(diǎn)

1.1 數(shù)控技術(shù)的概述

數(shù)控技術(shù)，簡而言之就是用數(shù)字信息對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)和工作過程進(jìn)行控制的技術(shù)，主要用數(shù)字、字母和符號(hào)對(duì)某一工作過程進(jìn)行可編程的自動(dòng)控制技術(shù)。數(shù)控機(jī)床更是將現(xiàn)今的傳感器技術(shù)、光電技術(shù)以及計(jì)算機(jī)和通信組網(wǎng)技術(shù)融入其中，從而使得數(shù)控機(jī)床更具有信息化、智能化，不僅是數(shù)據(jù)處理速度更快，同時(shí)數(shù)控機(jī)床的加工精度更高。數(shù)控銑床使用更是廣泛，在數(shù)控銑床的基礎(chǔ)上，經(jīng)過技術(shù)改變，從而產(chǎn)生數(shù)控加工中心，數(shù)控加工中心是由數(shù)控銑床發(fā)展而來，它與數(shù)控銑床最大的區(qū)別就在于加工中心具有自動(dòng)交換加工刀具的能力，通過在刀庫上安裝不同用途的刀具，可以在一次裝夾中通過自動(dòng)換刀裝置改變主軸上的加工刀具，實(shí)現(xiàn)多種加工功能。

1.2 數(shù)控技術(shù)的特點(diǎn)

1.2.1 有效提高加工精度

數(shù)控機(jī)床是實(shí)現(xiàn)數(shù)控技術(shù)的載體，而數(shù)控機(jī)床是用數(shù)字化信號(hào)通過伺服機(jī)構(gòu)對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)及其加工過工程進(jìn)行控制，從而使機(jī)床能自動(dòng)完成零件加工。數(shù)控機(jī)床的加工主要依靠計(jì)算機(jī)進(jìn)行運(yùn)算控制，可實(shí)現(xiàn)精密加工，而普通機(jī)床主要依靠加工工人完成加工，在加工過程中，會(huì)產(chǎn)生一定的精度誤差，從而使產(chǎn)品的表面精度無法得到有效保證，數(shù)控機(jī)床可很大程度的提高加工精度，從而改變產(chǎn)品的質(zhì)量問題。

1.2.2 有效提高生產(chǎn)效率

數(shù)控機(jī)床為了有效地節(jié)省加工時(shí)間，通?？梢圆捎幂^大的切削用量，高效率完成加工。數(shù)控加工中心更是加入了自動(dòng)換刀、自動(dòng)換速等操作功能，使其輔助時(shí)間進(jìn)一步縮短。同時(shí)，一旦形成固定的加工程序，在加工過程中就無須對(duì)每個(gè)工件進(jìn)行檢驗(yàn)與測(cè)量，從而進(jìn)一步節(jié)省加工時(shí)間，而普通機(jī)床加工，耗費(fèi)的時(shí)間是數(shù)控機(jī)床的幾倍，數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)效率相對(duì)于普通機(jī)床提高3～4 倍，甚至更多。

1.2.3 有效提高經(jīng)濟(jì)效益

機(jī)械制造業(yè)是制造業(yè)中較大的產(chǎn)業(yè)，2019 年，機(jī)械制造業(yè)占制造業(yè)比重30.65%。要有效提高經(jīng)濟(jì)效益，一方面可以從收入出發(fā)，另一方面也可以盡可能地減少成本。數(shù)控技術(shù)的出現(xiàn)，能使得機(jī)械制造業(yè)的成本大幅度降低。在成本方面，數(shù)控機(jī)床的出現(xiàn)可以減少其他種類的機(jī)床的消耗，同時(shí)，一名工人可同時(shí)操作4臺(tái)數(shù)控機(jī)床，相較于普通機(jī)床，節(jié)省了人力。大多數(shù)的機(jī)械制造業(yè)是以盈利為目的的，數(shù)控技術(shù)的出現(xiàn)能為機(jī)械生產(chǎn)企業(yè)創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)效益，所以說，數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用必定會(huì)越來越廣泛。

2 數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用

從實(shí)際生產(chǎn)加工方面來看，數(shù)控技術(shù)在各類裝備應(yīng)用中，都比較多，其主要應(yīng)用領(lǐng)域有以下幾個(gè)方面：

2.1 工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用

數(shù)控技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛，工業(yè)生產(chǎn)中機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用量也是最大的，在工業(yè)生產(chǎn)中，對(duì)各種機(jī)械設(shè)備的控制和管理尤為關(guān)鍵。同時(shí)，很多工業(yè)生產(chǎn)中，生產(chǎn)環(huán)境較為復(fù)雜，以及工業(yè)生產(chǎn)本身的危險(xiǎn)無法預(yù)知，很多工人在工作期間存在很大安全隱患，同時(shí)也對(duì)工作人員的人身安全造成很大威脅。

如何對(duì)各種機(jī)械設(shè)備進(jìn)行控制管理，同時(shí)提高工人生產(chǎn)操作的安全性，成為工業(yè)生產(chǎn)中的關(guān)鍵問題。而數(shù)控技術(shù)的出現(xiàn)，進(jìn)一步解決了工業(yè)生產(chǎn)中的問題。技術(shù)人員利用數(shù)控技術(shù)，通過計(jì)算機(jī)對(duì)各個(gè)生產(chǎn)線發(fā)出指令，將驅(qū)動(dòng)控制和執(zhí)行的相關(guān)信息傳送給機(jī)械設(shè)備，使機(jī)械設(shè)備按照指令完成相關(guān)操作。

借助控制單元、驅(qū)動(dòng)單元和執(zhí)行單元，數(shù)控技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中，有效的采用信息技術(shù)，發(fā)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)中潛在危機(jī)，代替人工完成一些高風(fēng)險(xiǎn)工作，同時(shí)根據(jù)實(shí)際情況，有針對(duì)性地對(duì)安全管理方案進(jìn)行編制，從而有效地降低安全風(fēng)險(xiǎn)，也可以保證工作人員在生產(chǎn)期間的安全。

2.2 汽車制造業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的日益提高，我國的汽車行業(yè)也迅速增長，人們對(duì)于汽車的需求量逐漸提高，從而汽車制造業(yè)也在蓬勃發(fā)展。在汽車制造的過程中，數(shù)控技術(shù)更是應(yīng)用廣泛，由于汽車零件多且精細(xì)化要求較高，汽車零件的加工主要依靠數(shù)控機(jī)床完成，例如我國的國產(chǎn)汽車第一汽車解放，他們所生產(chǎn)的汽車零件主要依靠數(shù)控機(jī)床完成，利用數(shù)控技術(shù)的智能化和精細(xì)化的優(yōu)勢(shì)，對(duì)汽車零件的制造做到了進(jìn)一步的精細(xì)化。數(shù)控技術(shù)的出現(xiàn)，很好地滿足了當(dāng)前汽車消費(fèi)市場(chǎng)的需求，加快企業(yè)行業(yè)穩(wěn)定發(fā)展的同時(shí)，也為社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益的整體提升創(chuàng)造了良好的條件。

2.3 煤礦工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用

煤礦產(chǎn)業(yè)是我國工業(yè)的重要組成部門，經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)于礦產(chǎn)資源的需求量也與日俱增，采用傳統(tǒng)的開發(fā)技術(shù)，無法保證完全開采同時(shí)導(dǎo)致資源的極度浪費(fèi)，也給企業(yè)的整體帶來不利的影響。數(shù)控技術(shù)在煤礦工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)煤礦的數(shù)控切割，大大提高了煤礦開采的效率。同時(shí)，數(shù)控技術(shù)為煤礦領(lǐng)域高質(zhì)量的輪廓切割提供了可能，借助現(xiàn)代化的數(shù)據(jù)分析和處理系統(tǒng)，也有助于優(yōu)化零部件的設(shè)計(jì)和制造方案。數(shù)控技術(shù)在煤礦工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，不僅能夠大大提升煤礦行業(yè)生產(chǎn)的效能，而且能夠更加安全高效地完成各項(xiàng)生產(chǎn)過程，有助于保證工人的人身安全，有效杜絕了傳統(tǒng)生產(chǎn)模式下的安全隱患。

2.4 其他行業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用

數(shù)控技術(shù)在工業(yè)、汽車制造業(yè)、煤礦業(yè)等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，也在其他領(lǐng)域有一定的應(yīng)用，比如信息行業(yè)，從計(jì)算機(jī)到網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)通信、遙測(cè)等設(shè)備，都需要采用超精技術(shù)、納米技術(shù)的制造裝備，而這些裝備的控制都需要采用數(shù)控技術(shù)。再如醫(yī)療設(shè)備行業(yè)，口腔醫(yī)學(xué)中的正畸及牙齒修復(fù)等方面，需要采用高精度數(shù)控機(jī)床對(duì)牙齒進(jìn)行生產(chǎn)加工；其他輕工行業(yè)，都采用數(shù)控技術(shù)較多，藝術(shù)品的加工、床上用品的加工以及印刷機(jī)械、紡織機(jī)械、包裝機(jī)械等應(yīng)用均比較多。

3 數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)中的發(fā)展前景

數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，不單單只停留在當(dāng)前的階段，國內(nèi)外相關(guān)研究者的不斷研究使得數(shù)控技術(shù)向著更精準(zhǔn)、更高效、更微型的方向發(fā)展。同時(shí)，五軸聯(lián)動(dòng)技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了復(fù)合主軸頭類型五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床和復(fù)合加工機(jī)床的發(fā)展。

數(shù)控技術(shù)的關(guān)鍵為數(shù)控機(jī)床，數(shù)控機(jī)床作為機(jī)床的主流產(chǎn)品，進(jìn)一步取代了普通機(jī)床，實(shí)現(xiàn)了裝備制造業(yè)現(xiàn)代化的關(guān)鍵設(shè)備，制造業(yè)的各個(gè)行業(yè)均需要由數(shù)控機(jī)床完成作業(yè)。產(chǎn)業(yè)升級(jí)的工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械等傳統(tǒng)的制造業(yè)，更是需要大量數(shù)控機(jī)床進(jìn)行裝備制造；我國的航天航空、國防軍工方面也需要大量的高精度、精密數(shù)控機(jī)床完成制造；其他的各個(gè)行業(yè)對(duì)于數(shù)控機(jī)床的需要更為廣泛。因此，加快發(fā)展數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)也是我國裝備制造業(yè)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)要求。

4 結(jié)語

數(shù)控技術(shù)不僅給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，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)制造業(yè)的發(fā)展起著越來越重要的作用，盡管在數(shù)十年前數(shù)控技術(shù)已經(jīng)向高精度、高速度的趨勢(shì)發(fā)展，但是科學(xué)技術(shù)的發(fā)展是無止境的，數(shù)控技術(shù)的未來將會(huì)向著高精度、高速度的極限去發(fā)展，在機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用也將更為廣泛。