機(jī)械制造中數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用研究

李燦均

【摘 要】隨著機(jī)械制造技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用范圍在不斷拓展。數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造的進(jìn)步和競(jìng)爭力中起著重要作用，可以更好地解決機(jī)械制造中出現(xiàn)的問題。文章通過論述數(shù)控技術(shù)的特點(diǎn)及發(fā)展，數(shù)控技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械制造中的優(yōu)勢(shì)及存在的缺陷，以及機(jī)械制造中數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，并就如何更好地推動(dòng)數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用提出了一些建議。

【關(guān)鍵詞】機(jī)械制造;數(shù)控技術(shù);數(shù)控機(jī)床

【中圖分類號(hào)】TG659 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2021）03-0100-03

0 引言

改革開放以來，我國工業(yè)轉(zhuǎn)型速度較快，在這一過程中，我國機(jī)械制造業(yè)對(duì)機(jī)械制造技術(shù)的要求在不斷提高。我國機(jī)械制造業(yè)要想朝更好的方向長足發(fā)展，就要在傳統(tǒng)機(jī)械制造技術(shù)上進(jìn)行大刀闊斧的改革。隨著技術(shù)的逐步完善，自動(dòng)化技術(shù)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，其中數(shù)控技術(shù)在促進(jìn)我國機(jī)械制造業(yè)發(fā)展的同時(shí)，也提高了機(jī)械制造業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。國家也從戰(zhàn)略高度出發(fā)大力促進(jìn)數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展[1]。企業(yè)通過這項(xiàng)技術(shù)，可以最大限度地提高機(jī)械產(chǎn)品的加工精度并確保產(chǎn)品質(zhì)量。對(duì)數(shù)控技術(shù)的分步討論不僅可以促進(jìn)機(jī)械制造領(lǐng)域發(fā)展，而且可以帶動(dòng)我國機(jī)械化生產(chǎn)，進(jìn)而推動(dòng)我國實(shí)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

1 數(shù)控技術(shù)的特點(diǎn)及發(fā)展

1.1 數(shù)控技術(shù)的特點(diǎn)

（1）智能制造。數(shù)控技術(shù)可以通過計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的工程科學(xué)，并且可以通過人工智能機(jī)器人進(jìn)行決策，并在此過程中運(yùn)用大數(shù)據(jù)智能算法進(jìn)行合理預(yù)測(cè)，不斷提高機(jī)械的制造水平 [2]。

（2）節(jié)能減耗。數(shù)控技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)出色的節(jié)能效果。水泵電機(jī)使用變頻調(diào)速和恒壓供水技術(shù)后取得了較好的效果，在充分滿足設(shè)備用水需求的同時(shí)，大大提高了節(jié)電率。數(shù)控技術(shù)在自動(dòng)車輛機(jī)械制造中的應(yīng)用節(jié)能且高效，提高了機(jī)械制造的整體效率和質(zhì)量，縮短了機(jī)械制造周期，實(shí)現(xiàn)對(duì)人工成本的有效控制。

（3）提高經(jīng)濟(jì)效益。數(shù)控技術(shù)經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)，促進(jìn)了機(jī)械系統(tǒng)的規(guī)?；蜆?biāo)準(zhǔn)化發(fā)展制造，能在有限的時(shí)間內(nèi)完成盡量多的生產(chǎn)任務(wù)，同時(shí)降低生產(chǎn)成本，使機(jī)械制造經(jīng)濟(jì)價(jià)值得到有效提高 [3]。

1.2 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展

機(jī)械制造企業(yè)需要提高生產(chǎn)效率和降低生產(chǎn)成本，這不可避免地要求在機(jī)械制造中應(yīng)用自動(dòng)化和數(shù)字技術(shù)來提高加工過程的自動(dòng)化水平。通過技術(shù)整合形成有機(jī)體系。一方面，機(jī)械制造給人們的生產(chǎn)生活帶來了一定程度的影響;另一方面，它反映了某個(gè)國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和工業(yè)化技術(shù)水平 [4]。近年來，隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)控技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，給機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展帶來了新的機(jī)遇。

2 數(shù)控技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械制造中的優(yōu)勢(shì)

第一，智能優(yōu)化整體結(jié)構(gòu)。智能系統(tǒng)控制可以及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)方法，釋放更多的勞動(dòng)力資源。在電子控制系統(tǒng)的支持下，動(dòng)作和功能之間的關(guān)系不斷協(xié)調(diào)，使系統(tǒng)具有更多自主性，能靈活應(yīng)對(duì)各種生產(chǎn)環(huán)節(jié)。計(jì)算機(jī)軟件通過數(shù)控技術(shù)來控制和調(diào)節(jié)機(jī)床的切削規(guī)律。作為主要的應(yīng)用方法，數(shù)控技術(shù)促進(jìn)了電子、機(jī)械和軟件的集成，實(shí)現(xiàn)了整體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。第二，提高產(chǎn)品精度。數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用可以對(duì)產(chǎn)品加工的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，確保每個(gè)加工環(huán)節(jié)的加工精度。在某些珍貴物品的加工制造過程中，可能會(huì)遇到一些材質(zhì)特殊或價(jià)格較為昂貴的材料，對(duì)此數(shù)控技術(shù)可以進(jìn)行科學(xué)的參數(shù)計(jì)算和嚴(yán)格的精度控制，避免造成材料浪費(fèi)，為生產(chǎn)商節(jié)約經(jīng)濟(jì)成本。第三，實(shí)現(xiàn)虛擬制造。在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域中，虛擬制造技術(shù)是使用最廣泛的技術(shù)之一。虛擬制造技術(shù)可以通過結(jié)合信息技術(shù)、模擬技術(shù)等高科技，對(duì)整個(gè)生產(chǎn)制造過程進(jìn)行真實(shí)化的情景模擬，向生產(chǎn)人員直觀反映產(chǎn)品設(shè)計(jì)在生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)中存在的缺陷。

3 機(jī)械制造中數(shù)控技術(shù)發(fā)展存在的缺陷

目前，數(shù)控技術(shù)水平較低，在整個(gè)機(jī)械制造領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用過程仍然存在很多缺陷。例如，低級(jí)產(chǎn)品的競(jìng)爭越來越激烈，大多數(shù)產(chǎn)品及具有更高水平和更強(qiáng)大功能的產(chǎn)品組件、配件等都必須依靠進(jìn)口 [5]。由于技術(shù)和人力資源缺乏，國內(nèi)數(shù)控技術(shù)仍然存在很大缺陷，數(shù)控系統(tǒng)還不完善。我國科學(xué)技術(shù)革命起步晚，盡管近年來逐漸縮小與國際先進(jìn)水平的差距，并取得了初步成就，但目前仍然不能與先進(jìn)國家的實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)相提并論。零件工藝適應(yīng)性弱和產(chǎn)品質(zhì)量差是亟待解決的問題，而核心技術(shù)的缺乏使我國數(shù)控技術(shù)的發(fā)展變慢，數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用尚未真正熟練。這表明我國缺乏自我發(fā)展和研究能力，一些自主開發(fā)的技術(shù)和生產(chǎn)技術(shù)仍然存在許多問題。另外，機(jī)械制造中數(shù)控技術(shù)還存在專業(yè)設(shè)置過細(xì)，不利于復(fù)合型人才培養(yǎng)，從業(yè)人員存在總體素質(zhì)不高、學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí)薄弱、缺乏創(chuàng)新、發(fā)展?jié)摿Σ蛔愕葐栴}。

4 機(jī)械制造中數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用

4.1 在傳感領(lǐng)域的應(yīng)用

傳感器技術(shù)是機(jī)電一體化技術(shù)的重要組成部分，其在可操作性和準(zhǔn)確性方面有許多優(yōu)點(diǎn)。使用過程中，應(yīng)用傳感器技術(shù)可以隨時(shí)監(jiān)視外部情況以防止設(shè)備運(yùn)行受外部環(huán)境影響。在智能生產(chǎn)中使用傳感器技術(shù)，可以充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。在生產(chǎn)過程中，必須創(chuàng)建傳感器的智能制造，相應(yīng)的傳感器終端網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可以有效處理傳感器設(shè)備獲取的信號(hào)，并且還能使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)傳感器信號(hào)進(jìn)行處理，因此可以合理地控制各種傳感器信號(hào)與信息，為生產(chǎn)過程提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

4.2 在生產(chǎn)線仿真技術(shù)中的應(yīng)用

機(jī)電一體化可以智能監(jiān)視機(jī)械設(shè)計(jì)的初始建模階段，同時(shí)還能增加仿真的價(jià)值。在實(shí)際操作中，機(jī)器功率集成計(jì)算整個(gè)制造過程中的能耗、工時(shí)和輸出，以及集成管理、運(yùn)營、監(jiān)督和控制，然后通過信息技術(shù)進(jìn)行升級(jí)，獲得最佳的生產(chǎn)模式。同時(shí)，通過仿真技術(shù)和機(jī)械設(shè)計(jì)的結(jié)合，確保行業(yè)模擬技術(shù)的可視化，并幫助技術(shù)人員掌握機(jī)械設(shè)計(jì)制造的整體過程內(nèi)容，有效提高生產(chǎn)效率。

4.3 在車床加工技術(shù)中的應(yīng)用

數(shù)控車床加工技術(shù)在整個(gè)加工環(huán)節(jié)中的重要性不言而喻。該技術(shù)常用于常規(guī)模具加工，最常見的情況是針?biāo)芰虾洼S類器具的加工與改造。其建造過程相對(duì)簡單，可以應(yīng)用于飛機(jī)模具的加工或其他桿零件的加工，但有一定的水平局限性。因此，數(shù)控車床加工技術(shù)盡管應(yīng)用頻率相對(duì)較大，但只能用于小規(guī)模的零件加工。

4.4 在航天領(lǐng)域的應(yīng)用

航空航天技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)和國防現(xiàn)代化中的地位和作用不可替代。航天技術(shù)對(duì)航天用品的設(shè)計(jì)和功能有著嚴(yán)格的要求，產(chǎn)品不論來自何處，對(duì)性能、產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性都有很高的要求。在數(shù)量、精度、功能和加工尺寸范圍方面，航空航天產(chǎn)品制造對(duì)數(shù)控機(jī)床技術(shù)、設(shè)備的需求非常明確和迫切。傳統(tǒng)的機(jī)床加工設(shè)備無法生產(chǎn)航天用品，這就要用到現(xiàn)代化的數(shù)控機(jī)械制造技術(shù)。

4.5 利用數(shù)控技術(shù)建立各領(lǐng)域的數(shù)控機(jī)床

在工業(yè)零件加工中，設(shè)計(jì)人員需要分析零件的幾何形狀和尺寸，了解零件加工和加工要求中應(yīng)注意的事項(xiàng)并制訂可行的加工方案，為加工工作的順利開展提供依據(jù)和技術(shù)支持。數(shù)控系統(tǒng)和機(jī)床的實(shí)際功能可以發(fā)揮最大的能力，并根據(jù)實(shí)際情況選擇有效的對(duì)刀點(diǎn)及調(diào)整插入方法，避免換位過程中浪費(fèi)大量時(shí)間。操作員在使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)編程之前，有必要根據(jù)零件的幾何特征建立構(gòu)造零件的坐標(biāo)系，然后根據(jù)零件圖的要求明確特定的加工線。在已建立的工件坐標(biāo)系中，可以精確計(jì)算刀具的移動(dòng)路徑。

5 機(jī)械制造中數(shù)控技術(shù)發(fā)展新趨勢(shì)

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了不同領(lǐng)域技術(shù)的融合，數(shù)控技術(shù)也通過計(jì)算機(jī)技術(shù)的融合達(dá)到傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新目標(biāo)。由于使用了具有高分辨率絕對(duì)檢測(cè)元件的高速芯片，因此機(jī)械制造業(yè)中數(shù)控技術(shù)必然向更高速、精密和高效的發(fā)展方向。隨著全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨勢(shì)不斷深化，數(shù)控技術(shù)也獲得了持續(xù)改進(jìn)和發(fā)展的機(jī)會(huì)。自動(dòng)化和智能化程度將繼續(xù)提高，復(fù)合機(jī)械制造的主要目的是減少工序和輔助時(shí)間，其數(shù)控技術(shù)需要朝著多軸和多系列控制功能的方向發(fā)展，這將提高機(jī)械制造的質(zhì)量和效率。

數(shù)控技術(shù)從傳統(tǒng)的工業(yè)制造封閉技術(shù)逐步過渡到現(xiàn)代計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化和智能化發(fā)展，并在各個(gè)領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用，贏得巨大的發(fā)展機(jī)會(huì)。隨著實(shí)時(shí)智能控制在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域的研究和應(yīng)用，機(jī)械制造的數(shù)控技術(shù)必然會(huì)朝著實(shí)時(shí)智能的方向發(fā)展。智能的內(nèi)容包括：追求加工效率和加工質(zhì)量;方便使用和連接以改善駕駛性能;智能診斷和智能，監(jiān)視內(nèi)容以方便系統(tǒng)診斷與維護(hù)。

為了提高加工質(zhì)量和效率，特別是加強(qiáng)加工階段的自適應(yīng)控制，簡化操作和編程，增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)力并實(shí)現(xiàn)智能診斷和監(jiān)控要求，許多國家都開放了數(shù)控系統(tǒng)并投入巨大的研究力量。聯(lián)網(wǎng)的數(shù)控設(shè)備也成為近年來的熱點(diǎn)和亮點(diǎn)，聯(lián)網(wǎng)將極大地滿足生產(chǎn)線、制造系統(tǒng)和制造公司的信息集成需求，它反映了數(shù)控機(jī)床加工的發(fā)展趨勢(shì)，并首次出現(xiàn)在著名的國際機(jī)床展覽會(huì)上。數(shù)控設(shè)備網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展最大限度地滿足了生產(chǎn)線的制造系統(tǒng)和制造公司的信息集成需求，同時(shí)也成為當(dāng)前多元化制造模式的基礎(chǔ)。我國數(shù)控技術(shù)的發(fā)展應(yīng)認(rèn)真分析基本國情，堅(jiān)持以市場(chǎng)發(fā)展需要為指導(dǎo)，滿足市場(chǎng)發(fā)展和轉(zhuǎn)型所需的技術(shù)基礎(chǔ)，為提高總體水平打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

6 如何更好地推動(dòng)機(jī)械制造中數(shù)控技術(shù)的發(fā)展

6.1 擴(kuò)大應(yīng)用范圍，進(jìn)一步提升經(jīng)濟(jì)效益

近年來，各種新技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械制造業(yè)，在一定程度上提高了機(jī)械制造的效率和質(zhì)量，推動(dòng)了機(jī)械制造企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提升。但是，一些機(jī)械制造公司對(duì)機(jī)械制造信心不足，不愿在數(shù)控技術(shù)上投入過多，這嚴(yán)重影響了數(shù)控技術(shù)的發(fā)展。造成這種情況的主要原因是國內(nèi)自動(dòng)化機(jī)械制造的發(fā)展存在很多不成熟之處，無法給機(jī)械制造公司帶來幫助，為企業(yè)帶來信心。面對(duì)這種情況，有必要積極改善數(shù)控技術(shù)的利用效率，不斷提高產(chǎn)業(yè)效率，逐漸擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。與此同時(shí)，要聯(lián)合政府，推進(jìn)機(jī)械制造當(dāng)中數(shù)控技術(shù)的宣傳，讓更多的生產(chǎn)區(qū)域了解數(shù)控技術(shù)并積極引進(jìn)先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)，以有效提高機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)效率。

6.2 政府支持和人才培養(yǎng)

一方面，政府應(yīng)加大財(cái)政扶持力度，鼓勵(lì)數(shù)控加工技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展，需要適當(dāng)增加資本投資，對(duì)其他數(shù)控技術(shù)發(fā)展較好的國家進(jìn)行技術(shù)上的借鑒和經(jīng)驗(yàn)上的學(xué)習(xí)，促進(jìn)我國數(shù)控技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，不斷提高我國數(shù)控技術(shù)水平。另一方面，數(shù)控技術(shù)能夠推動(dòng)我國機(jī)械制造業(yè)發(fā)展。要進(jìn)一步推動(dòng)我國工業(yè)發(fā)展向前邁進(jìn)，就要積極提高數(shù)控技術(shù)的人才素質(zhì)，使其能夠積極參與數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用和研究活動(dòng)，從而充分發(fā)揮數(shù)控技術(shù)在工業(yè)制造行業(yè)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。要把更多的優(yōu)秀數(shù)控人才投入到數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用和研究中，以促進(jìn)數(shù)控技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，使其能夠滿足我國的發(fā)展需求。行業(yè)內(nèi)部要定期舉行機(jī)械制造數(shù)控技術(shù)交流，與各大高校聯(lián)合舉辦數(shù)控技術(shù)應(yīng)用大賽，促進(jìn)整個(gè)行業(yè)內(nèi)部良性競(jìng)爭，也讓從業(yè)人員進(jìn)行思想碰撞，共同推進(jìn)數(shù)控技術(shù)不斷突破與創(chuàng)新。

7 結(jié)語

總而言之，在機(jī)械制造行業(yè)中數(shù)控技術(shù)的作用不言而喻，其不僅能夠有力推動(dòng)機(jī)械制造行業(yè)進(jìn)步，還能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)械制造領(lǐng)域中核心技術(shù)的創(chuàng)新，使生產(chǎn)線技術(shù)集成，提高整個(gè)制造業(yè)的生產(chǎn)效率，進(jìn)一步降低機(jī)械制造的投入成本，同時(shí)確保產(chǎn)品質(zhì)量和增長率。現(xiàn)代制造業(yè)正在發(fā)生革命性的變化，這給在機(jī)械制造業(yè)應(yīng)用數(shù)控技術(shù)帶來了機(jī)遇和挑戰(zhàn)。然而，在數(shù)控領(lǐng)域仍然有許多問題需要解決。我們應(yīng)抓住機(jī)遇，迎接挑戰(zhàn)，充分發(fā)揮數(shù)控技術(shù)的有效性，逐步縮小與發(fā)達(dá)國家的差距。此外，我國還應(yīng)注意對(duì)相關(guān)技術(shù)人員的培訓(xùn)，提高從業(yè)人員素養(yǎng)，使其能夠更好地勝任工作，并為我國現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展做貢獻(xiàn);還要注意建立健全行業(yè)法規(guī)，更好地為機(jī)械制造業(yè)應(yīng)用數(shù)控技術(shù)保駕護(hù)航。

參 考 文 獻(xiàn)

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