機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)在機(jī)械加工中的應(yīng)用

計(jì)輝

摘要：機(jī)電一體化數(shù)控加工技術(shù)的應(yīng)用在很大程度上促進(jìn)了行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，對(duì)于進(jìn)一步提升我國(guó)機(jī)械加工行業(yè)的信息化水平以及自動(dòng)化水平具有重要意義。在機(jī)電一體化技術(shù)不斷發(fā)展完善的過程中，我國(guó)機(jī)械加工的工藝水平也在不斷進(jìn)步，不僅提升了機(jī)械加工的精度，同時(shí)機(jī)械加工的效率也有很大提升。借助成熟的編程技術(shù)，將編輯好的加工程序輸入到一體化設(shè)備中就可以自動(dòng)完成機(jī)械加工任務(wù)，一方面能防止人為因素對(duì)機(jī)械加工的精度造成影響，另一方面能夠降低機(jī)械加工中的人力資源成本，因此需要加強(qiáng)對(duì)該技術(shù)的應(yīng)用研究。

Abstract： The application of mechatronics CNC machining technology has greatly promoted the transformation and upgrading of the industry， and is of great significance for further improving the information level and automation level of my country's machining industry. In the process of continuous development and improvement of mechatronics technology， the technological level of my country's machining is also constantly improving， which not only improves the precision of machining， but also greatly improves the efficiency of machining. With the help of mature programming technology， input the edited processing program into the integrated equipment to automatically complete the machining tasks. On the one hand， it can prevent human factors from affecting the accuracy of machining， and on the other hand， it can reduce the manpower in machining. Resource cost， so it is necessary to strengthen the application research of this technology.

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化;數(shù)控技術(shù);機(jī)械加工;應(yīng)用分析

Key words： mechatronics;numerical control technology;machining;application analysis

中圖分類號(hào)：TG596? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）15-0095-02

0  引言

現(xiàn)代科技發(fā)展為機(jī)械加工行業(yè)向智能化以及自動(dòng)化的發(fā)展創(chuàng)造了良好的條件，同時(shí)機(jī)械加工市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)也更加激烈，在國(guó)家大力推動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)轉(zhuǎn)型的背景下，傳統(tǒng)的機(jī)械加工方式由于精度低、效率低、成本高已經(jīng)很難在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中獲得優(yōu)勢(shì)，針對(duì)這一問題，機(jī)械加工領(lǐng)域需要重視機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用，以現(xiàn)代化的技術(shù)手段提升加工的精度以及加工的效率，促進(jìn)行業(yè)的信息化發(fā)展。在這個(gè)過程中需要重視對(duì)機(jī)械加工進(jìn)行系統(tǒng)化的分析，優(yōu)化相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用以及配置，保證機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)能夠在機(jī)械加工中充分的發(fā)揮作用，提升相關(guān)企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，并促進(jìn)我國(guó)產(chǎn)業(yè)升級(jí)轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略的實(shí)施。

1? 機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)技術(shù)概述

從機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)的構(gòu)成上來(lái)看，該技術(shù)具有比較強(qiáng)的綜合性，融合了多領(lǐng)域?qū)W科的技術(shù)，將現(xiàn)代的微電子技術(shù)，信息技術(shù)以及機(jī)電控制技術(shù)進(jìn)行了有機(jī)的結(jié)合，在生產(chǎn)實(shí)踐中，相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用能夠有效的提升工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的自動(dòng)化水平，具有比較強(qiáng)的適用性。在系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，該技術(shù)能夠根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)采取有針對(duì)性的控制策略來(lái)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制，從而優(yōu)化系統(tǒng)的資源配置，進(jìn)一步降低相關(guān)生產(chǎn)機(jī)械的能耗，將提高相關(guān)機(jī)械運(yùn)行的精度，并且能夠在很大程度上提升機(jī)械運(yùn)行的自動(dòng)化水平，是一種現(xiàn)代化的、信息化的工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)。

數(shù)控技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于能夠以數(shù)字化的指令對(duì)機(jī)械進(jìn)行控制，與傳統(tǒng)的人工控制方式相比，數(shù)控技術(shù)往往具有更高的控制精度，同時(shí)能夠避免人工操作所導(dǎo)致的誤差，在提升機(jī)械運(yùn)行效率的同時(shí)，也能節(jié)省人力資源成本。通過將機(jī)電一體化技術(shù)與數(shù)控技術(shù)相結(jié)合能夠保證二者的優(yōu)勢(shì)得到最大化的發(fā)揮，進(jìn)一步提升工業(yè)生產(chǎn)的智能化、自動(dòng)化以及網(wǎng)絡(luò)化水平，在該技術(shù)支撐下的工業(yè)生產(chǎn)往往具有高精度以及高柔性的特點(diǎn)。

2? 機(jī)電一體化及數(shù)控技術(shù)的差異

具體來(lái)說(shuō)，機(jī)電一體化包括可編程控制技術(shù)，與生產(chǎn)相關(guān)的電氣控制設(shè)備、機(jī)械制圖、單片機(jī)的應(yīng)用，機(jī)械制造技術(shù)，液壓傳動(dòng)技術(shù)，電子電工技術(shù)以及傳感器技術(shù)等。機(jī)電一體化技術(shù)在設(shè)備制造、設(shè)備調(diào)試等方面能夠發(fā)揮重要的作用。

而數(shù)控技術(shù)主要包括計(jì)算機(jī)繪圖、電子電工技術(shù)、機(jī)械制圖、MasterCAM、公差配合與測(cè)量、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、Pro/E、模具設(shè)計(jì)與制造、數(shù)控機(jī)床電氣控制、傳感器與檢測(cè)技術(shù)等，在技術(shù)上與機(jī)電一體化技術(shù)有一定的重合性，該技術(shù)在金屬加工、編程設(shè)計(jì)等方面能夠發(fā)揮重要的作用，相關(guān)領(lǐng)域的人才主要集中在數(shù)控機(jī)床操作，模具制作以及設(shè)計(jì)等崗位。在生產(chǎn)實(shí)踐中將機(jī)電一體化技術(shù)與數(shù)控技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，對(duì)于提升工業(yè)生產(chǎn)水平能夠起到重要的作用。

3? 機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)在機(jī)械加工中的應(yīng)用

3.1 在故障排查中的應(yīng)用

在機(jī)械加工中應(yīng)用機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)在線監(jiān)控、故障診斷以及自動(dòng)報(bào)警的功能。該技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械加工設(shè)備關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，在生產(chǎn)實(shí)踐中主要對(duì)系統(tǒng)傳動(dòng)裝置，電動(dòng)機(jī)以及液壓系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，在系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，一旦相關(guān)的模塊出現(xiàn)故障，系統(tǒng)就能及時(shí)的發(fā)現(xiàn)故障并報(bào)警，同時(shí)還能提供故障的位置信息，系統(tǒng)操作人員在完善的系統(tǒng)服務(wù)下更好的進(jìn)行操作，及時(shí)的發(fā)現(xiàn)故障并解決故障，提升系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，并一步提升工作的效率，在降低維修時(shí)間以及維修成本的同時(shí)也能有效延長(zhǎng)機(jī)械的使用壽命。

3.2 提升資源利用率節(jié)約成本

在應(yīng)用機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)的過程中機(jī)械加工所產(chǎn)生的能耗也會(huì)降低。由于機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)能夠有效的提升系統(tǒng)的自動(dòng)化水平，根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)，采取科學(xué)的策略對(duì)機(jī)械運(yùn)行的狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，保證相關(guān)機(jī)械能夠始終以較高的效率進(jìn)行運(yùn)行，因此系統(tǒng)運(yùn)行的能耗能夠得到有效的降低，同時(shí)由于系統(tǒng)的自動(dòng)化水平提高，有相當(dāng)一部分生產(chǎn)流程能夠由機(jī)械自主完成，因此能夠有效避免人工誤操作導(dǎo)致的加工精度不足，造成材料浪費(fèi)，因此機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于降低能耗，節(jié)約成本也能起到作用。

3.3 提升相關(guān)設(shè)備內(nèi)部模塊的配合水平

機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于機(jī)械加工的提升作用是顯而易見的。在進(jìn)行機(jī)械加工的過程中，系統(tǒng)配置的傳感器會(huì)對(duì)機(jī)械的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，相關(guān)的檢測(cè)數(shù)據(jù)能夠上傳到系統(tǒng)的控制中心，系統(tǒng)的智能算法能夠?qū)ο嚓P(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而對(duì)機(jī)械進(jìn)行智能化控制。從現(xiàn)代機(jī)械加工領(lǐng)域的發(fā)展情況上來(lái)看，智能化的發(fā)展趨勢(shì)十分明顯。而應(yīng)用機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)機(jī)械的智能化控制，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)輔助制造以及設(shè)計(jì)，進(jìn)一步提升設(shè)計(jì)制造的合理性以及科學(xué)性。機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)的優(yōu)勢(shì)能夠在制造環(huán)節(jié)，系統(tǒng)集成以及柔性生產(chǎn)制造中得到充分的體現(xiàn)，促進(jìn)系統(tǒng)各個(gè)模塊之間有機(jī)結(jié)合，提升系統(tǒng)運(yùn)行的協(xié)調(diào)水平。

機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用還能提升制造以及加工環(huán)節(jié)的網(wǎng)絡(luò)化水平。加工制造的環(huán)節(jié)往往較為復(fù)雜，需要系統(tǒng)各個(gè)模塊之間的有機(jī)配合。在機(jī)械控制車間內(nèi)往往存在上百臺(tái)設(shè)備，想要上百臺(tái)的設(shè)備協(xié)調(diào)運(yùn)行具有相當(dāng)?shù)碾y度。而在機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)的支撐下，能夠利用網(wǎng)絡(luò)對(duì)各個(gè)設(shè)備的執(zhí)行單元的進(jìn)行連接，相關(guān)的生產(chǎn)指令能夠通過網(wǎng)絡(luò)下達(dá)到每一臺(tái)設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工過程的精密控制。想要進(jìn)一步提升機(jī)械加工的網(wǎng)絡(luò)化水平，就需要提升電子化設(shè)計(jì)水平，進(jìn)一步提升控制系統(tǒng)的集成度，保證控制總機(jī)能夠?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行有效的控制，同時(shí)在每臺(tái)生產(chǎn)設(shè)備中都需要設(shè)置電子控制單位，從而能夠接收系統(tǒng)發(fā)出的的指令信息，并方便對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行控制。

3.4 提升機(jī)械加工自動(dòng)化以及智能化水平

從傳統(tǒng)的數(shù)控加工形式上來(lái)看，在很大程度上需要依靠設(shè)置好的加工程序來(lái)提升機(jī)床的自動(dòng)化加工水平，但是這種加工模式也具有一定的繁瑣性，對(duì)于程序的編寫往往需要耗費(fèi)大量的時(shí)間，在加工的過程中需要嚴(yán)格的按照編寫的程序來(lái)進(jìn)行，一旦在加工過程中出現(xiàn)了意外情況，系統(tǒng)并沒有自主判斷的能力，往往還會(huì)按照編寫的程序來(lái)執(zhí)行操作，這就很大程度上加大事故所造成的損失。而隨著機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展成熟，智能化的算法開始應(yīng)用于機(jī)械加工中，在精密傳感器以及智能算法的支撐下，已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)加工過程中的自我分析以及自我測(cè)量，系統(tǒng)能夠根據(jù)采集的數(shù)據(jù)及時(shí)的發(fā)現(xiàn)加工過程存在的問題，能夠有效的避免加工事故的出現(xiàn)，對(duì)于降低相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)的損失具有重要的意義。而這一功能的實(shí)現(xiàn)需要較高的系統(tǒng)集成水平，而機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)能夠有效提升人與機(jī)械生產(chǎn)實(shí)踐中的一體化水平，并促進(jìn)了柔性生產(chǎn)概念引入到機(jī)械生產(chǎn)制造中，機(jī)械加工的自動(dòng)化水平有了很大的提升，這對(duì)于我國(guó)產(chǎn)業(yè)升級(jí)轉(zhuǎn)型具有重要的意義。

4? 機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)在機(jī)械加工中應(yīng)用的意義

在科技不斷發(fā)展的過程中，機(jī)械加工領(lǐng)域出現(xiàn)了很多的新技術(shù)以及新工藝，在相關(guān)技術(shù)的支撐下，現(xiàn)代生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)更加復(fù)雜對(duì)精度要求更高的機(jī)械加工。盡管目前我國(guó)機(jī)械加工領(lǐng)域已經(jīng)獲得了很大的發(fā)展，但是與一些發(fā)達(dá)國(guó)家相比在機(jī)械加工的水平上仍有一定的差距。主要的原因在于，我國(guó)有相當(dāng)一部分中小型的機(jī)械加工企業(yè)，受資金技術(shù)的限制，無(wú)法將機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐中，目前很多企業(yè)在生產(chǎn)實(shí)踐中用的都是傳統(tǒng)的機(jī)床設(shè)備，而如果想要將這批設(shè)備進(jìn)行替換無(wú)疑需要花費(fèi)大量的資金。因此在將傳統(tǒng)機(jī)械加工模式向現(xiàn)代機(jī)械加工模式轉(zhuǎn)型的過程中，需要對(duì)資源進(jìn)行合理的配置，保證機(jī)械加工相關(guān)企業(yè)能夠逐步將生產(chǎn)方式進(jìn)行過渡。

在機(jī)械加工中應(yīng)用機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)能夠有效的提升加工的精度以及加工的效率，并進(jìn)一步提升資源的利用率，避免在機(jī)械加工的過程中產(chǎn)生大量的浪費(fèi)，同時(shí)能夠保證設(shè)備穩(wěn)定的運(yùn)行，對(duì)于提升設(shè)備的使用壽命也能起到作用，并且能夠縮短加工的周期，保證加工的精度。

在機(jī)械加工生產(chǎn)實(shí)踐中，機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)取得了良好的成果，為機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)更廣泛的應(yīng)用打下了良好的基礎(chǔ)。目前我國(guó)的機(jī)械加工領(lǐng)域已經(jīng)基本掌握了現(xiàn)代化的機(jī)械加工技術(shù)，同時(shí)原本處于科研階段的技術(shù)，也成功的應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐中，目前已經(jīng)初步形成了數(shù)控生產(chǎn)基地，相關(guān)技術(shù)不僅在航天工程以及航海領(lǐng)域也得到了廣泛的應(yīng)用，相關(guān)技術(shù)已經(jīng)基本成熟，支持進(jìn)行批量的產(chǎn)品生產(chǎn)。

5? 機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)在機(jī)械加工領(lǐng)域的發(fā)展應(yīng)用趨勢(shì)

目前來(lái)看，機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)逐漸性提高精度以及提高自動(dòng)化水平方向發(fā)展。對(duì)于相關(guān)產(chǎn)品的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)主要集中在精度，以及效率上。同時(shí)智能化的算法并廣泛的應(yīng)用于機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)中，尤其近些年5G技術(shù)以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)更加，已經(jīng)開始與機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)相結(jié)合，并在機(jī)械加工領(lǐng)域初步發(fā)揮作用。

另外機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)開始向柔性方向發(fā)展，在這個(gè)過程中，數(shù)控技術(shù)本身的柔性特征得到了加強(qiáng)，并將相關(guān)的特征拓展至群體控制。對(duì)于數(shù)控技術(shù)來(lái)說(shuō)，功能性是該技術(shù)的基本屬性，現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)的功能性得到了極大的加強(qiáng)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)的模塊化特征相對(duì)明顯，使得系統(tǒng)具有比較高的可塑性。同時(shí)在生產(chǎn)實(shí)踐中，群體控制能夠?qū)π畔⒘鬟M(jìn)行調(diào)整，保證能夠適應(yīng)不同的生產(chǎn)條件。

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