機電一體化數控技術在機械制造中的應用分析

謝芳

摘要：當前在各行各業(yè)中均開始使用各種機械設備，轉變了傳統(tǒng)單一的人工工作模式，提高了作業(yè)效率和作業(yè)質量，使得部分精密操作變得更加精準、有效。機電一體化數控技術是常用的新型技術之一，有效促進了機械制造行業(yè)的發(fā)展，為了能夠提高技術應用效果，需要制定合理的應用策略。本文分析了機電一體化數控技術在機械制造中的應用，以期可以為機械制造發(fā)展提供參考。

Abstract： At present， all kinds of mechanical equipment are used in all walks of life， which changes the traditional single manual working mode， improves the work efficiency and work quality， and makes part of the precision operation more accurate and effective. Mechatronics engineering technology is one of the new technology in common use， which has promoted the development of machinery manufacturing industry effectively. In order to improve the effect of technology application， a reasonable application strategy needs to be made. In this paper， the application of mechatronics engineering technology in mechanical manufacturing is analyzed in order to provide reference for the development of mechanical manufacturing.

關鍵詞：機電一體化數控技術;機械制造;應用研究

Key words： mechatronics engineering;machine building;applied research

中圖分類號：TH122? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）24-0088-03

1? 機電一體化數控技術概述

機電一體化數控技術所能完成的生產任務以及加工任務難度更高，可以解決以往普通機床在工作過程中無法解決的問題，打破普通機床在應用過程中存在的局限性。機電一體化數控技術能夠及時對加工工藝的參數數值進行調整，提高了加工的效率和便利性。在針對多個工序實施加工的過程中，需要使用一次裝夾工件即可完成加工任務，同時目前所使用的標準工具具有模塊化的優(yōu)勢，能夠提升工具應用效率，機電一體化數控技術內融合了多種不同的技術類型，包括通信技術、信息技術、光電技術以及遠程控制技術等，能夠通過控制程序對加工設備實施遠程監(jiān)控和管理，減少了人工成本的投入。

2? 數控加工的價值

2.1 實現多坐標聯動

隨著工業(yè)制造領域的快速發(fā)展，很多重要零部件都呈現出較為復雜的多面體和高階曲面形態(tài)，三個直線軸的數控機床在精密度和曲面質量方面都難以滿足預期標準，因此對于多軸加工技術的需求不斷上升。運用數控技術可以將各類零部件的加工流程和加工質量進行準確的掌握，多軸聯動加工中心的應用可以滿足復雜、多面體零件加工需求，可以在添加的機床回轉軸進行基面安裝之外的相關工作。此外，多軸聯動加工中心能夠將回轉軸用于分度定位，無需采取切割路徑插補運動。多軸聯動中心加工中心技術在加工復雜結構零件時需要五個獨立軸進行數控插補，可以避免變形曲面與加工曲面的互相干涉，進而確保工件曲面的平滑度，滿足復雜零部件的加工標準。

2.2 提高模具性能

由于汽車、航空航天、軌道飛行器等領域的快速發(fā)展，對于各類復雜部件的需求越來越高。為了保證各個領域能夠得到良好的發(fā)展，盡快實現技術領域的突破，就需要確保模具性能方面達到相應的要求。以往傳統(tǒng)的機械制造加工很可能會因工作人員的人為因素影響模具的性能，進而降低了模具在實際應用過程的作用。運用數控技術來進行機械加工，可以運用先進技術將加工過程中的各項數據進行精準把控，對模具性能進行多方位的分析，進而確保模具性能能夠滿足相應的標準。

2.3 推動模具自動化生產

機電一體化數控技術目前在機械制造領域中發(fā)展速度較快，成功帶領機械制造行業(yè)進入了新的發(fā)展階段[1]。在計算機集成制造過程中，眾多行業(yè)都開始利用機電一體化數控技術，例如電子領域、輕工業(yè)領域以及機械領域等。為了在今后的發(fā)展過程獲得更大的發(fā)展空間，需要將數控加工的優(yōu)勢充分發(fā)揮出來。運用數控技術進行機械制造加工，能夠借助計算機系統(tǒng)對各個制造加工流程進行準確把控。將各個工作的工藝要求、制造流程、制造標準輸入到操作程序當中，使其在生產過程中按照相應要求進行自動化加工制造，無需過多的人為操控，不僅能夠降低對于人力的依賴，還能避免人為因素帶來的不良影響。推動模具自動化生產不僅可以有效促進工作效率的提升，還能夠有效保障模具的質量與性能，為機械制造行業(yè)的發(fā)展帶來推進動力。

3? 機電一體化數控技術在機械制造中應用優(yōu)勢

3.1 保證機械制造精度

機電一體化數控技術在機械制造中應用，能夠對整個制造過程中所產生的數據以及參數進行采集和分析，確保機械制造過程中數據以及參數的準確性。機電一體化數控技術，通過對機械制造中的數據進行分析，能夠及時發(fā)現機械制造數據存在的問題，保證機械制造質量。數控技術能夠對機械制造過程進行管理，保證機械制造工作能夠正常開展。機械制造生產過程中，會出現信號干擾等情況，導致機械制造參數以及數據出現問題，數控技術能夠消除信號干擾，保證機械造精度。數控技術還能夠儲蓄機械制造過程中產生的數據參數，為工作人員提供機械制造數據依據，工作人員可以通過數據以及參數對比，對機械制造數據參數進行調節(jié)，保證機械制造生產質量。

3.2 提高加工效率

機電一體化數控技術在機械制造中應用，不僅能夠保證機械制造精度，對機械制造參數進行控制，還能夠保證整個生產流程的完整性。在機械制造生產流程中，能夠實現機械制制造系統(tǒng)與加工系統(tǒng)之間的聯系，提高機械制造加工效率。在進行機械零件加工的過程中，能夠保證零件加工質量，有效避免了人工進行機械零件加工出現的失誤，導致零件不能使用的情況。數控技術在機械制造中應運用，能夠縮短機械設備制造加工時間，提高機械制造加工效率，有利于機械制造企業(yè)經濟效益的提升。

3.3 完善工業(yè)化系統(tǒng)

雖然我國工業(yè)機械制造行業(yè)不斷發(fā)展，工業(yè)機械制造水平也有明顯提升，但是在整個工業(yè)機械制造系統(tǒng)中還存在較多的不足，在機械制造控制系統(tǒng)以及機械加工方面還存在較多的不足。在機械制造中應用數控技術，能夠完善機械制造控制系統(tǒng)，有利于促進我國機械制造水平不斷提升。數控技術在機械制造中應用，能夠推動技術人員對機械制造踐行分析以及研究，發(fā)現工業(yè)機械制造發(fā)展中存在穩(wěn)定問題以及阻礙，并能夠利用數控技術解決工業(yè)機械制造中存在問題，不斷完善以及優(yōu)化機械制造系統(tǒng)，保證機械制造行業(yè)水平能夠穩(wěn)步提升。

4? 機電一體化數控技術在機械制造中應用

4.1 數控技術在機床中的應用

在機械加工過程中使用數控技術，主要是使機床的生產運作由計算機管控系統(tǒng)來完成，借助計算機技術的優(yōu)勢嚴格管控各個零部件制造加工過程的質量與工作流程（如圖1所示）。數控機床作為一種新型生產設備，其工作模式是通過計算機數字代碼程度在各個生產加工環(huán)節(jié)中展現作用的管控模式，可以將生產流程中的各項數據輸入到計算機數字程序當中，由計算機系統(tǒng)對各項數據信息進行整理、分析和記載，使機床生產過程中的各個環(huán)節(jié)信息得到有效掌控。在計算機程序下達制定可以實現機床中執(zhí)行設施與系統(tǒng)的高效控制，進而確保機床加工工作設計的零部件可以滿足相應的制造標準[2]。

4.2 機電一體化數控技術在航空領域的應用

數控機床在航空領域的應用航空制造業(yè)對于各類零部件的精度具有較高的要求，并且需要確保零部件的質量具有。在當前階段，飛機零部件的發(fā)展正在向著多樣化和整體化的方向發(fā)展，因此飛機機械制造生產加工工作擁有了更高的要求。飛機的機體由多個部件組成，主要包括梁、蒙皮、接頭、滑軌等等，這些飛機部件會使飛機的機翼、起落架、發(fā)動機等進行關聯起來。由于飛機整體架構較為復雜，零部件樣式較為繁雜，因此對于零部件的生產制造要求也會存在一定的差別。梁上零部件的形狀通常為扁平或者細長的，很多梁上零件的長度超出了13m。而飛機的框架零部件重要比較大，例如一些大型飛機的框架部件會占據整體種類的50%左右。蒙皮材料通常為鋁合金材料，但是鋁合金材料在加工制造過程中通常會因高溫條件出現變形。除此之外，飛機接頭、滑軌等處的架構較為復雜，一般會采取整體性毛坯來加工，這樣的加工過程容易出現毛刺，不能夠滿足飛機零部件嚴格的加工要求。將數控技術應用于飛機零部件制造工作中可以有效保證整個加工制造的精度與標準。在加工制造過程中，利用數控技術對各個部件整體結構、尺寸、精密度等信息進行整體分析，確保各個部件設計的科學合理，并且運用數控技術進行飛機零部件的加工制造可以提升零部件加工的切削效果，借助技術優(yōu)勢形成規(guī)范科學的飛機零部件加工技藝流程，確保零部件加工過程保持較高的精密度，提升零部件加工的生產效果與質量。

4.3 數控技術在汽車行業(yè)的應用

將數控技術應用與汽車制造生產過程中，可以有效保證制造過程的安全性和穩(wěn)定性，確保復雜部件的制造精密度。在當前階段，數據技術在汽車生產制造的運用主要在焊接、涂裝、裝配等流程當中，不僅能夠保障汽車制造產業(yè)的生產精密度，還可以有效促進工作效率和工作質量的提升。通過相關數據可以知道，在汽車生產制造的焊接流程當中，每輛汽車都有4000余個焊接點。如果采取人工焊接的方法不僅難以保證焊接效果，還會對工作人員的身體健康造成負面影響。如果運用數據技術操控焊接機器人，可以有效彌補人工焊接工作的缺陷。焊接機器人可以通過激光傳感基礎與視覺傳感基礎對整個焊接過程進行追蹤監(jiān)控，正確掌握焊接工作的各個焊接縫和焊眼，并且自動調整焊接機器人的工作行為，使其能夠順利完成焊接工作，達到標準的焊接效果。汽車縱梁數控沖孔設施如圖2所示。

4.4 數控技術在工業(yè)生產中的應用

現階段，我國工業(yè)經濟迅速發(fā)展的同時，也給工業(yè)生產企業(yè)帶來較大的市場競爭壓力，工業(yè)企業(yè)想要在市場競爭中占有一席之地，需要加強企業(yè)生產效率，提高企業(yè)的核心競爭力。數控技術在工業(yè)生產中應用，有利提高企業(yè)生產效率，為工業(yè)企業(yè)奠定市場競爭基礎。數控技術在工業(yè)生產中應用，能夠通過計算機技術對工業(yè)生產設備進行控制，通過信息數據向工業(yè)生產設備傳達指令，工業(yè)生產設備子在接收到指令之后，自動進行工業(yè)生產，促進工業(yè)機械設備同時進行生產工作，有效提升工業(yè)企業(yè)生產工作效率。數控技術在工業(yè)生產中應用，能夠對工業(yè)生產流程中出現的故障以及問題進行預警，保證工作人員能夠及時發(fā)現問題，采取相關手段對工業(yè)設備進行維修，確保工業(yè)生產設備能夠穩(wěn)定運行，為工業(yè)生產企業(yè)的經濟利益提供保障。工業(yè)生產中應用數控技術，不僅能夠提高工業(yè)企業(yè)的生產效率，還能夠為工業(yè)企業(yè)降低人工成本，數控技術通過計算機對生產設備進行控制，改變了工業(yè)傳統(tǒng)人工生產的方式，實現工業(yè)自動生產，減少了工業(yè)企業(yè)在人力資源方面的投入，有效保證了工業(yè)企業(yè)的經濟效益。數控技術不僅使工業(yè)生產操作更加簡單，還能夠保證工作人員的人身安全，避免由于設備故障給工作人員造成較大的傷害，數控技術加強了生產設備之間的聯系，轉變了傳統(tǒng)工業(yè)設備的生產模式，為加強工業(yè)企業(yè)市場競爭力做出了重要貢獻。

4.5 數控技術在煤礦機械領域的應用

隨著我國社會經濟水平的不斷提升，人民的生活質量不斷提升，對于煤礦需求越來越大，煤礦行業(yè)的發(fā)展也越來越迅速。煤礦企業(yè)在進行煤礦采集時，需要采集人員根據不同煤礦環(huán)境，選擇合適的采集設備。先進的采集機械設備能夠加快煤礦企業(yè)的采集速度，提高煤礦機械設備采集效率。數控技術在煤礦采集機械設備中應用，能夠優(yōu)化以及完善煤礦采集機械設備，進一步加強煤礦采集機械設備應用效果。數控技術能夠有效提升采集設備的切割速度，從而促進煤礦采集速度的提升。數控技術在煤礦機械領域中應用，與傳統(tǒng)的煤礦采集技術相比，能夠有效提升煤礦采集機械設備的采集效率，還能使采集工作操作方式更加便捷，緩解采集人員的工作壓力，不僅如此，數控技術在煤礦機械領域應用，還能夠完成煤礦采集過程中的其他工作，使煤礦采集工作更加規(guī)范。

5? 數控技術工作原理和數控在機械加工中的應用優(yōu)勢

5.1 數控技術工作原理

數控系統(tǒng)的運行主要依賴中控平臺即CNC進行各類機械設備的操作，能夠從不同的方面對機械的運行裝備進行控制和調控，包括信號、運轉數量、檢測定位等。數控系統(tǒng)編制軟件操控程序，使各類硬件設備的運行能夠根據軟件設置的操控流程逐步推進，進而完成各項操作任務。CNC會將輸入的信號進行整體分析，將分析結果進行反饋形成操作指令，數控機床的機械設備會根據操作指令完成操作。對于一些精密度較強較高的設備需要引入插補算法，促進控制效果的提升，并且結合CPU響應數量調控參數，保證機械系統(tǒng)運行的高效與穩(wěn)定。

5.2 數控在機械加工中的應用優(yōu)勢

5.2.1 技術精細要求

如今，各個領域對于零部件的要求逐漸提供，為了確保零部件加工的精細度，人工操作的生產制造方式已經不能迎合當前的實際需求，已經被機械制造領域所淘汰。數控設備可以將各類部件的生產制造信息、質量標準錄入到控制系統(tǒng)當中，由數控系統(tǒng)進行數據的處理，這樣可以有效降低操作失誤情況的發(fā)生，并且能夠有效保證加工制造的精細度。在當前階段，數控技術的應用和機床設計中能夠在精細控制方面達到較為理想的效果，使數控技術在機械制造領域發(fā)揮的作用越來越大。數控技術在生產應用過程中還能與電子繪圖技術進行融合，優(yōu)化編程流程，加工繁瑣的三維結構生產分解為更加直觀詳細的機械加工方案。

5.2.2 工作效率要求

在機械制造過程中應用數控技術可以對機械加工尺寸等方面進行精準控制，依據平整度、形位公差等要求確定切削尺寸和加工措施[3]。運用數控技術對加工路線進行全面的固化，在保證質量和精細的同時減少程序度，令刀具能在切削工序中發(fā)揮良好的作用，降低走到和返回過程的空程時間。運用數控管理掌握各類設備的運行參數，尤其是在銑床切削工作中能夠滿足加工需求。在實際生產和應用時促進產品的批量化生產，為生產企業(yè)帶來更加可觀的經濟效益。

6? 結束語

機電一體化數控技術目前是機械制造過程中經常使用的技術類型之一，改變了傳統(tǒng)機械制造的方式，有效提高了制造效率和制造精度，能夠為各個行業(yè)的發(fā)展提供有效基礎。當前我國機電一體化數控技術發(fā)展時間較短，在發(fā)展過程中仍然存在著角度不完善的問題，需要在之后的發(fā)展進程中融入新型理念和技術。當前機電一體化數控技術在煤礦機械制造領域、機床設備制造領域、汽車、航天制造領域的應用、工業(yè)生產制造領域中有著廣泛的應用，推動了這些行業(yè)和領域的快速發(fā)展，保證機械制造的質量。在未來的發(fā)展過程中，機電一體化數控技術會向著高精度、高效率、柔性化、復合型、多軸化控制、智能化方向發(fā)展。

參考文獻：

[1]薛小晶.智能控制的價值分析及其在機電一體化系統(tǒng)中的應用[J].中小企業(yè)管理與科技（中旬刊），2021（10）：191-193.

[2]程尤亞，王明月.機電一體化技術在機械設計制造中的應用研究[J].南方農機，2020，51（20）：141-142.

[3]李倩云.智能制造中機電一體化技術的應用[J].中小企業(yè)管理與科技（下旬刊），2019（07）：132，134.