機(jī)械制造中數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用

韓洪元

(新鄉(xiāng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453006)

1 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

隨著經(jīng)濟(jì)全球化的不斷深入，我國已經(jīng)逐漸成為了世界機(jī)械制造業(yè)的中心。不過，和那些發(fā)達(dá)的國家相比，我國的機(jī)械制造業(yè)的水平還是稍微有點(diǎn)落后，主要表現(xiàn)在我國的機(jī)械制造業(yè)裝備比較陳舊，而且比較缺乏科學(xué)的企業(yè)管理以及自主研發(fā)的創(chuàng)新產(chǎn)品，先進(jìn)技術(shù)也落后于發(fā)達(dá)國家。自從我國加入WTO后，國際競(jìng)爭(zhēng)力也得到了很大提高，不過跟發(fā)達(dá)國家相比，還是有一定的差距。因此，將數(shù)控技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械制造業(yè)中，是發(fā)展機(jī)械制造業(yè)的必然選擇。

就目前來看，傳統(tǒng)的制造業(yè)已經(jīng)逐漸發(fā)展成為機(jī)械化以及自動(dòng)化的現(xiàn)代制造業(yè)，現(xiàn)代制造業(yè)主要是通過操作主控制器來全面實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的加工過程。機(jī)械自動(dòng)化可以滿足更加精準(zhǔn)的加工需求，加工的效率也大大提高，最主要的是用機(jī)械代替人工，使得大批量的生產(chǎn)得以實(shí)現(xiàn)。對(duì)傳統(tǒng)制造業(yè)而言，機(jī)械自動(dòng)化的出現(xiàn)，彌補(bǔ)了其很多的缺陷，在生產(chǎn)大規(guī)模以及低成本產(chǎn)品的時(shí)候，機(jī)械自動(dòng)化可以很好地滿足市場(chǎng)的需求。

2 數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用

2.1 工業(yè)生產(chǎn)

工業(yè)機(jī)器人跟傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)是一樣的，組成的架構(gòu)都是控制單元、執(zhí)行機(jī)構(gòu)，還有驅(qū)動(dòng)單元。工業(yè)機(jī)器人可以在惡劣的生產(chǎn)環(huán)境中工作，也能在很長時(shí)間內(nèi)不間斷地進(jìn)行工作。隨著流水線上數(shù)控技術(shù)應(yīng)用得越來越廣泛，工人的工作量減少了很多，對(duì)工人而言，也能改善一下他們的工作環(huán)境，對(duì)他們的人身也提供了更多的保障，機(jī)器生產(chǎn)出來的產(chǎn)品質(zhì)量，也能有更好的保障。在機(jī)器進(jìn)行操作的時(shí)候，它的控制單元是計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)所組成的，然后對(duì)機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)單元發(fā)出指令，這個(gè)指令是提前寫好的內(nèi)核程序，在機(jī)器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的時(shí)候，預(yù)期的操作就可以完成。當(dāng)機(jī)器出現(xiàn)故障的時(shí)候，傳感系統(tǒng)和檢測(cè)系統(tǒng)會(huì)將這個(gè)結(jié)果反饋給控制單元，從而控制單元就會(huì)發(fā)出報(bào)警的信號(hào)以及采取相應(yīng)的保護(hù)動(dòng)作。

工業(yè)機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它是機(jī)械構(gòu)件還有伺服系統(tǒng)組成的，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)力是動(dòng)力部分提供的，然后機(jī)器在驅(qū)動(dòng)元件的作用下，就能夠完成執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要完成的操作[1]。

2.2 煤礦機(jī)械

目前現(xiàn)代化的經(jīng)濟(jì)正在不斷地發(fā)展進(jìn)步，對(duì)能源的需求量也在不斷增加，這就刺激了煤炭企業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，采煤的工藝比較多樣化，這就要求采煤機(jī)要滿足不同的采煤方式，速度也要不斷提升，這樣的話，采煤機(jī)就很難進(jìn)行大批量的生產(chǎn)。但是，傳統(tǒng)機(jī)械加工的工藝是比較簡陋的，而且只可以使用仿型法，制作的精度不夠精準(zhǔn)，制作的速度也不是很快，總之都比較落后，很難解決目前機(jī)械單件下單的問題。不過隨著數(shù)控氣割的大量應(yīng)用，套料選用的方案也漸漸被優(yōu)化，對(duì)現(xiàn)在的焊接工藝來說，是比較符合實(shí)際的。

2.3 汽車工業(yè)

隨著人們對(duì)出行的要求越來越高，汽車工業(yè)在近些年也發(fā)展得十分迅猛，可以在很大程度上去滿足人們追求的舒適和便捷的要求。與此同時(shí)，加工汽車零部件的技術(shù)也得到了很大發(fā)展，其中，數(shù)控技術(shù)的加入，更是提高了制造復(fù)雜零件的速度。高速數(shù)控機(jī)床和高速加工中心的組合，形成了一個(gè)高速的生產(chǎn)線，能夠在很大程度上滿足產(chǎn)品的更新?lián)Q代需求，真正做到了投資一次，長期受益。另外，這個(gè)生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率，跟組合機(jī)床的剛性自動(dòng)線十分接近，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)汽車制造的高效化生產(chǎn)[2]。數(shù)控技術(shù)在汽車加工制造中的應(yīng)用，不僅可以滿足汽車制造業(yè)的需求，還能有效促進(jìn)數(shù)控技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展?，F(xiàn)在的汽車制造業(yè)，已經(jīng)越來越離不開數(shù)控技術(shù)。

2.4 機(jī)床設(shè)備

機(jī)械制造的重要載體就是機(jī)械設(shè)備，機(jī)械制造業(yè)迫切地需要現(xiàn)代化的操作技術(shù)，現(xiàn)在的機(jī)床設(shè)備具備了控制能力，就可以滿足現(xiàn)代化的操作技術(shù)需求，與此同時(shí)，對(duì)研發(fā)現(xiàn)代的機(jī)電一體化的產(chǎn)品也具有促進(jìn)作用。目前，機(jī)械數(shù)控技術(shù)可以稱得上是機(jī)械制造業(yè)當(dāng)中的主宰，機(jī)械數(shù)控技術(shù)的出現(xiàn)，讓以往很多難以實(shí)現(xiàn)的技術(shù)都變成了現(xiàn)實(shí)。在機(jī)床設(shè)備中應(yīng)用數(shù)控技術(shù)，就可以利用計(jì)算機(jī)的控制裝置，讓機(jī)床設(shè)備更加具備控制的能力，數(shù)控機(jī)床可以快速并且精準(zhǔn)地去控制刀具和工件的位置，對(duì)于冷卻泵的操作還有主軸變速等內(nèi)容也都可以做到快速有效地處理。因此，數(shù)控技術(shù)在機(jī)床設(shè)備中的應(yīng)用，提高了機(jī)床設(shè)備的生產(chǎn)效率，還提高了加工的精度，對(duì)機(jī)床加工要求的精細(xì)化、復(fù)雜化也能很好地去滿足。

3 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

3.1 性能發(fā)展方向

(1)更加高速高效高精化。機(jī)械制造技術(shù)的判定指標(biāo)主要有3種，分別是速度、效率和精度。在采用高速的CPU芯片還有多CPU的控制系統(tǒng)以及高分辨率的絕對(duì)式檢測(cè)元件后，再加上采取了有效的措施，對(duì)機(jī)床的性能進(jìn)一步進(jìn)行了完善，機(jī)床在動(dòng)態(tài)還有靜態(tài)時(shí)候的特性也有所改善，機(jī)床的效率就會(huì)朝著更加高速、高效、高精化的方向去發(fā)展。

(2)更加柔性化。柔性化主要包括數(shù)控技術(shù)的可塑性、可操作性都比較強(qiáng)。數(shù)控系統(tǒng)本身就具備柔性，加上采用了模塊化的設(shè)計(jì)后，功能的覆蓋面也有所增大，對(duì)功能區(qū)也可以進(jìn)行隨意地裁減，從而對(duì)客戶的不同需求也能很好地進(jìn)行滿足。數(shù)控系統(tǒng)本身具備的柔性，加上群控系統(tǒng)的柔性，使得群控系統(tǒng)的柔性可以依照不同的生產(chǎn)流程要求，對(duì)物流還有信息流的動(dòng)態(tài)進(jìn)行調(diào)整，這樣群控系統(tǒng)的效能就可以更好地發(fā)揮出來。

(3)實(shí)時(shí)智能化。早期的制造業(yè)采用的是傳統(tǒng)的實(shí)時(shí)系統(tǒng)，不過它的作用是比較單一的，對(duì)復(fù)雜的環(huán)境沒法應(yīng)對(duì)，只能進(jìn)行簡單的時(shí)間控制和任務(wù)的調(diào)度。但是，人工智能有效地運(yùn)用了高科技的手段，通過計(jì)算機(jī)的模型，實(shí)現(xiàn)了對(duì)人類智能行為的模擬。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，新技術(shù)也在不斷地出現(xiàn)，給企業(yè)的技術(shù)革新提供了很多借鑒的機(jī)會(huì)[3]。將人工智能和實(shí)時(shí)系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)合，可以做到優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，還可以讓人工智能朝著現(xiàn)實(shí)化領(lǐng)域進(jìn)一步發(fā)展，對(duì)它的實(shí)時(shí)響應(yīng)度也能起到一定的推動(dòng)作用。目前的實(shí)時(shí)系統(tǒng)已經(jīng)很越來越趨向于科技化還有信息化，對(duì)各種環(huán)境的應(yīng)變能力也有所提高。所以，實(shí)時(shí)智能控制這個(gè)領(lǐng)域也就應(yīng)運(yùn)而生。

(4)開放式。傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)是比較封閉式的，而且數(shù)控應(yīng)用軟件在產(chǎn)業(yè)化的生產(chǎn)中也存在一定的問題。為了解決這些問題，很多國家已經(jīng)開始研究開放式的數(shù)控系統(tǒng)。像我國的ONC和日本的OSEC等，未來的數(shù)控系統(tǒng)肯定是朝著開放式的道路前進(jìn)的，開放式的數(shù)控系統(tǒng)指的就是數(shù)控系統(tǒng)可以在統(tǒng)一的平臺(tái)上進(jìn)行開發(fā)，然后再將數(shù)控的功能進(jìn)行增加或者是裁減，從而面向使用的用戶。而且，對(duì)于用戶的特殊應(yīng)用，也可以全部集成到控制系統(tǒng)中去。當(dāng)前研究的核心就是規(guī)范開放式系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，然后就是規(guī)范通信，開發(fā)數(shù)控系統(tǒng)功能庫，還有開發(fā)數(shù)控系統(tǒng)功能軟件等。

3.2 功能發(fā)展方向

(1)科學(xué)計(jì)算可視化?？茖W(xué)計(jì)算可視化，它主要就是用于高效地處理數(shù)據(jù)還有解釋數(shù)據(jù)這方面，這樣信息交流就不再只是用語言和文字進(jìn)行表達(dá)，科學(xué)可視化后，信息交流就可以直接用圖像和動(dòng)畫等可視的信息。將可視化技術(shù)還有虛擬環(huán)境技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，可以讓應(yīng)用領(lǐng)域得到進(jìn)一步地拓寬。

(2)用戶界面圖形化。數(shù)控系統(tǒng)還有使用者之間的對(duì)話接口就是用戶界面，為了可以滿足不同用戶對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的要求，對(duì)用戶界面開發(fā)的力度就要進(jìn)一步加強(qiáng)，但是，在計(jì)算機(jī)軟件研制中，用戶界面可以稱得上是最困難的一個(gè)部分。目前科學(xué)計(jì)算可視化、虛擬現(xiàn)實(shí)還有多媒體等技術(shù)，對(duì)用戶界面也提出了更高的要求。圖形用戶界面對(duì)非專業(yè)用戶而言，具有很大的方便性。人們可以直接通過窗口還有菜單操作，對(duì)于藍(lán)圖編程還有快速編程，都是極為方便的，還可以實(shí)現(xiàn)不同方向的視圖進(jìn)行比例縮放的功能。

4 結(jié)語

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，也在一定程度上促進(jìn)了機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展。機(jī)械制造業(yè)需要不斷進(jìn)行技術(shù)的革新，這是安定社會(huì)以及發(fā)展多樣化的社會(huì)經(jīng)濟(jì)的需求。數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)中的有機(jī)應(yīng)用，讓機(jī)械制造業(yè)又上升到了一個(gè)全新的高度。隨著數(shù)控技術(shù)不斷變得成熟，機(jī)械制造業(yè)也完成了歷史性的轉(zhuǎn)變。隨著數(shù)控技術(shù)的不斷改進(jìn)，機(jī)械制造業(yè)定會(huì)變得越來越強(qiáng)，我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展必然也可以邁向一個(gè)全新的高度。