數(shù)控機(jī)床自動(dòng)化控制應(yīng)用研究

吳曉明

（廣西廣播電視大學(xué)防城港市分校，廣西 防城港 538000）

在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域內(nèi)，數(shù)控機(jī)床的運(yùn)用早已司空見(jiàn)慣，而對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行自動(dòng)化控制，則直接影響著機(jī)床的操作效率和質(zhì)量?？傮w來(lái)看，運(yùn)用該技術(shù)有利于降低機(jī)械制造成本、提高機(jī)械制造產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)效率、提高資源利用率，因此，如何對(duì)其技術(shù)進(jìn)行全面推廣及優(yōu)化創(chuàng)新，值得思考。

1 數(shù)控機(jī)床及其自動(dòng)化控制概述

（1）數(shù)控機(jī)床。數(shù)控機(jī)床是數(shù)字控制機(jī)床(Computer numerical control machine tools)的簡(jiǎn)稱，是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動(dòng)化機(jī)床。該控制系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號(hào)指令規(guī)定的程序，并將其譯碼用代碼化的數(shù)字表示，通過(guò)信息載體輸入數(shù)控裝置。究其實(shí)質(zhì)，數(shù)控機(jī)床是涵蓋機(jī)械、電氣、液壓、氣動(dòng)、微電子和信息等不同領(lǐng)域技術(shù)和原理等豐富內(nèi)容的機(jī)電一體化產(chǎn)品，在整個(gè)機(jī)械制造設(shè)備體系中，屬于精度高、效率高且自動(dòng)化水平出眾的工作母機(jī)。它與普通機(jī)床不同，不必制造，更換許多模具、夾具，不需要經(jīng)常重新調(diào)整機(jī)床，因此，數(shù)控機(jī)床適用于所加工的零件頻繁更換的場(chǎng)合，從而縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，節(jié)省了大量工藝裝備的費(fèi)用。且其加工精度一般可達(dá)0.05 ～0.1mm，數(shù)控機(jī)床是按數(shù)字信號(hào)形式控制的，數(shù)控裝置每輸出一脈沖信號(hào)，則機(jī)床移動(dòng)部件移動(dòng)一具脈沖當(dāng)量(一般為0.001MM)，而且機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)鏈的反向間隙與絲桿螺距平均誤差可由數(shù)控裝置進(jìn)行曲補(bǔ)償，因此，數(shù)控機(jī)床定位精度比較高。在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和工業(yè)生產(chǎn)能力評(píng)估中，數(shù)控機(jī)床的完善程度及其在金屬切削加工機(jī)床產(chǎn)量中所占的比例是相當(dāng)重要的評(píng)估指標(biāo)，因此，機(jī)床的生產(chǎn)毋庸置疑對(duì)工業(yè)發(fā)展有著至關(guān)重要的影響。

（2）數(shù)控機(jī)床自動(dòng)化。數(shù)控車(chē)床自動(dòng)化是當(dāng)前運(yùn)用范圍極廣的一種機(jī)床控制技術(shù)，它更多地運(yùn)用在軸類零件或盤(pán)類零件的內(nèi)外圓柱面、任意錐角的內(nèi)外圓錐面、復(fù)雜回轉(zhuǎn)內(nèi)外曲面和圓柱、圓錐螺紋等切削加工領(lǐng)域，同時(shí)，完成切槽、鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔及鏜孔等作業(yè)程序。數(shù)控車(chē)床自動(dòng)化是根據(jù)前期設(shè)定好的加工流程，自動(dòng)完成零件的快速加工。在具體的操作過(guò)程中，技術(shù)人員會(huì)對(duì)零部件的加工技術(shù)及路線、工藝參數(shù)、刀具運(yùn)動(dòng)軌跡、位移量、切削參數(shù)以及輔助功能根據(jù)機(jī)床方面明確要求的指令代碼進(jìn)行整合，從而編制出統(tǒng)一的加工程序單，此程序單的內(nèi)容可以被更進(jìn)一步地轉(zhuǎn)移到控制介質(zhì)上，最終寫(xiě)入特定的數(shù)控裝置內(nèi)，完成加工作業(yè)的指導(dǎo)任務(wù)。而數(shù)控車(chē)床自動(dòng)化控制借助數(shù)字化手段，達(dá)到了數(shù)控機(jī)床總數(shù)的25%，是運(yùn)用最為普遍的一種技術(shù)類型。

2 數(shù)控車(chē)床自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

（1）降低機(jī)械制造成本。在傳統(tǒng)的機(jī)械制造領(lǐng)域，工業(yè)企業(yè)往往借助人力操作的方法實(shí)現(xiàn)工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)及機(jī)床制造等，受制于各種客觀條件，難免存在操作失誤的問(wèn)題，加上龐大的工作量給工人造成了巨大壓力，極易出現(xiàn)疲勞生產(chǎn)現(xiàn)象，這會(huì)直接降低生產(chǎn)的效率和質(zhì)量，繼而使得生產(chǎn)成本隨之上升，企業(yè)效益隨之下降。而自動(dòng)化技術(shù)的科學(xué)運(yùn)用，能夠有效地規(guī)避人力操作的不足，確保工業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量和產(chǎn)品的精度達(dá)標(biāo)。

（2）提高機(jī)械制造產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)效率。隨著機(jī)床自動(dòng)化控制技術(shù)的推廣，機(jī)械制造自動(dòng)化能力也明顯提升，由于產(chǎn)品生產(chǎn)可以在預(yù)設(shè)程序指導(dǎo)下自動(dòng)進(jìn)行，這就在無(wú)形中改善了生產(chǎn)的實(shí)際效率。其次，由于自動(dòng)化技術(shù)的大范圍推廣，機(jī)械設(shè)計(jì)與制造的技術(shù)也隨之得到了優(yōu)化與升級(jí)，這在很大程度上克服了傳統(tǒng)模式中機(jī)械生產(chǎn)的不足，使得自動(dòng)化程度得到了提升，產(chǎn)品質(zhì)量得到了明顯優(yōu)化。

（3）提高資源利用率。自動(dòng)化技術(shù)本身作為機(jī)械加工與制造環(huán)節(jié)中一種重要的技術(shù)資源，就有著取代人力資源、節(jié)省人力操作帶來(lái)的人力、物力資源消耗的作用。同時(shí)，通過(guò)自動(dòng)化技術(shù)的推廣，資源的調(diào)配和優(yōu)化利用得以實(shí)現(xiàn)，這就使得利用率得到顯著提升。而且，正是因?yàn)樽詣?dòng)化技術(shù)的加入，使得各種現(xiàn)代化新材料得以進(jìn)入工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，這能直接轉(zhuǎn)變工業(yè)產(chǎn)品的功能，并且符合現(xiàn)代化社會(huì)綠色環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的時(shí)代潮流。

3 數(shù)控機(jī)床中自動(dòng)化技術(shù)的具體應(yīng)用

（1）虛擬技術(shù)。虛擬技術(shù)是指高度融合人工智能、電子信息技術(shù)等多樣化先進(jìn)科技的一種綜合性技術(shù)門(mén)類，因此，綜合了多類技術(shù)工藝的優(yōu)點(diǎn)。該技術(shù)在數(shù)控機(jī)床加工、制造、控制方面的作用重點(diǎn)表現(xiàn)在仿真、模擬上。在正式的機(jī)床設(shè)計(jì)階段，借助虛擬技術(shù)可以對(duì)機(jī)床的制造加工流程展開(kāi)動(dòng)態(tài)仿真模擬，這就有利于技術(shù)操作人員提前預(yù)估到后期生產(chǎn)時(shí)可能面對(duì)的風(fēng)險(xiǎn)和障礙，從而設(shè)想出針對(duì)性的風(fēng)險(xiǎn)防患措施，避免在生產(chǎn)時(shí)面臨重大事故及嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。正是因?yàn)樘摂M技術(shù)的加入，使得風(fēng)險(xiǎn)把控能力直線上升，數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)得以順利進(jìn)行，產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率因此得到進(jìn)一步的保證。

（2）柔性自動(dòng)化技術(shù)。當(dāng)代中國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)了快速騰飛式的發(fā)展，市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)日益加劇，工業(yè)領(lǐng)域的機(jī)械生產(chǎn)商們?yōu)榱酥\求較高的經(jīng)濟(jì)效益和優(yōu)勢(shì)競(jìng)爭(zhēng)地位，在機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)效率和產(chǎn)品性能方面設(shè)置了更嚴(yán)格的要求與標(biāo)準(zhǔn)，這就給數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)與控制帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。其中，柔性自動(dòng)化技術(shù)作為數(shù)控機(jī)床自動(dòng)化控制領(lǐng)域中的關(guān)鍵性工藝技術(shù)，其顯著優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)在完成了柔性生產(chǎn)，也就是在該技術(shù)的幫助下實(shí)現(xiàn)了機(jī)床生產(chǎn)及控制流水線的人機(jī)交互，相關(guān)的自動(dòng)化管理系統(tǒng)經(jīng)過(guò)科學(xué)的改造后，能夠達(dá)到多元化的生產(chǎn)要求，最終實(shí)現(xiàn)了需求與生產(chǎn)協(xié)調(diào)的偉大目標(biāo)，賦予企業(yè)更多的市場(chǎng)活力和適應(yīng)力，以免發(fā)生供求不適應(yīng)的后果。

（3）集成化技術(shù)。集成化技術(shù)已經(jīng)成為機(jī)械設(shè)計(jì)制造與控制方面的核心技術(shù)類型，對(duì)于數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)化控制也有著舉足輕重的作用。該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)集中體現(xiàn)在有助于工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的資源共享，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)工業(yè)系統(tǒng)的集中式高效管理。得益于現(xiàn)代化集成化技術(shù)的全面推廣，技術(shù)、功能模式等得到了進(jìn)一步優(yōu)化整合，這就使得機(jī)床制造、運(yùn)行過(guò)程中所有對(duì)應(yīng)的分離設(shè)備、生產(chǎn)數(shù)據(jù)等得到了全面統(tǒng)籌，確保不同設(shè)備、數(shù)據(jù)等緊密聯(lián)系，最終完成了系統(tǒng)的統(tǒng)一、高效管理。此外，集成化技術(shù)還可以在對(duì)多種自動(dòng)化技術(shù)做綜合運(yùn)用的基礎(chǔ)上，優(yōu)化工業(yè)制造和管理流程，對(duì)機(jī)床生產(chǎn)環(huán)節(jié)等進(jìn)行重塑，進(jìn)一步提升自動(dòng)化水平。

（4）數(shù)控技術(shù)。數(shù)控技術(shù)作為數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)和控制技術(shù)領(lǐng)域的重中之重，其概念是指通過(guò)在機(jī)械設(shè)備內(nèi)輸入多元化的程序代碼，完成對(duì)機(jī)床的高效管控。由于數(shù)控技術(shù)的語(yǔ)言，機(jī)床自動(dòng)化生產(chǎn)成為可能，工業(yè)生產(chǎn)成本得以大幅度降低。而數(shù)據(jù)技術(shù)的參與，則能夠進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)技術(shù)人員和控制技術(shù)的高度融合，通過(guò)程序代碼的編制和其在機(jī)械設(shè)備中的輸入，機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)能夠進(jìn)一步達(dá)到自動(dòng)化標(biāo)準(zhǔn)，使得機(jī)床控制效率明顯提升。此外，考慮到社會(huì)發(fā)展對(duì)生產(chǎn)力進(jìn)步的要求，按照傳統(tǒng)的機(jī)床控制理念，根本達(dá)不到人們不斷提升的物質(zhì)需求，唯有數(shù)控技術(shù)等現(xiàn)代化智慧結(jié)晶的運(yùn)用，才能夠?qū)崿F(xiàn)信息的全面存儲(chǔ)及信息的快速處理，在對(duì)其編輯時(shí)，進(jìn)一步提高機(jī)床制造的工作效率，確保產(chǎn)品質(zhì)量。

4 數(shù)控機(jī)床自動(dòng)化控制技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

機(jī)床數(shù)控技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用發(fā)展過(guò)程中，隨著市場(chǎng)對(duì)機(jī)械加工的多樣化需求的發(fā)展，機(jī)械數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用就會(huì)向著復(fù)合化、智能化、精度化的方向進(jìn)行轉(zhuǎn)變。復(fù)合化發(fā)展將有助于零件加工的流轉(zhuǎn)加工，從而有效降低加工難度；其次，智能化技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用中，在拓展的發(fā)展方面愈來(lái)愈明顯，智能化的發(fā)展就意味著和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的緊密集合，通過(guò)在機(jī)床數(shù)控生產(chǎn)中的應(yīng)用，能從整體上提升操作的質(zhì)量水平。此外，得益于數(shù)控技術(shù)的精度化進(jìn)步，工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)更進(jìn)一步地強(qiáng)化了加工和制造能力，將加工的精度不斷地提升，從整體上提升了機(jī)床數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用質(zhì)量水平。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，加強(qiáng)對(duì)數(shù)控機(jī)床自動(dòng)化控制的應(yīng)用研究，意義重大。相關(guān)工作人員需要明確數(shù)控機(jī)床及其自動(dòng)化控制概況，同時(shí)，把握數(shù)控車(chē)床自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)及具體應(yīng)用要點(diǎn)——包括虛擬技術(shù)、柔性自動(dòng)化技術(shù)、集成化技術(shù)、數(shù)控技術(shù)的運(yùn)用，在此基礎(chǔ)上，對(duì)數(shù)控機(jī)床自動(dòng)化控制技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)展開(kāi)深入探討。