試論數(shù)控技術(shù)在機(jī)械加工中的應(yīng)用及其發(fā)展前景

戴星明

摘要： 數(shù)控技術(shù)對于機(jī)械加工領(lǐng)域而言屬于主要推動力之一，通過數(shù)控技術(shù)機(jī)械加工質(zhì)量有所提高，加工管控水平與效率大幅增長，這些對于機(jī)械加工領(lǐng)域的發(fā)展都能予以巨大助力。為了明確數(shù)控技術(shù)在機(jī)械加工中的重要意義，本文先行提出數(shù)控技術(shù)在機(jī)械加工中的發(fā)展現(xiàn)狀，繼而指明數(shù)控技術(shù)在機(jī)械加工領(lǐng)域的具體應(yīng)用，最后根據(jù)發(fā)展現(xiàn)狀和具體應(yīng)用，探究了數(shù)控技術(shù)在機(jī)械加工中的發(fā)展前景。

Abstract： Numerical control technology is one of the main driving forces in the field of machining. The quality of machining through CNC technology has been improved， and the level of processing control and efficiency has increased significantly. These can give a huge boost to the development of the field of machining. In order to clarify the importance of CNC technology in machining， this article first proposes the development status of CNC technology in machining， and then points out the specific application of CNC technology in the field of machining. Finally， according to the development status and specific applications， it explores the development prospects of CNC technology in mechanical processing.

關(guān)鍵詞： 數(shù)控技術(shù);機(jī)械加工;具體應(yīng)用;發(fā)展前景

Key words： CNC technology;machining;specific application;development prospects

中圖分類號：TG659? ?   ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）20-0185-02

0? 引言

近年來，國內(nèi)加工領(lǐng)域特別是數(shù)控技術(shù)的引進(jìn)，獲得了廣闊的發(fā)展空間，加工質(zhì)量得到了顯著提高。成功應(yīng)用的數(shù)控技術(shù)在機(jī)械加工工業(yè)自動化的進(jìn)一步發(fā)展是方向，科學(xué)和技術(shù)的合理應(yīng)用，可以保證加工精度和效率的促進(jìn)國家產(chǎn)業(yè)體系發(fā)展的專業(yè)化，專業(yè)和科學(xué)的方向。自動開發(fā)方向。因此，更需進(jìn)一步探究數(shù)控技術(shù)在機(jī)械加工領(lǐng)域的應(yīng)用，根據(jù)具體應(yīng)用情況確定未來的發(fā)展前景。

1? 數(shù)控技術(shù)在機(jī)械加工中的發(fā)展現(xiàn)狀

初步掌握工業(yè)數(shù)控技術(shù)在中國近50年工業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的歷史及其歷史，2015年以后，經(jīng)過四年多的事業(yè)專項(xiàng)行動計劃，今年以來我國基本初步掌握了推動我國工業(yè)數(shù)控技術(shù)持續(xù)健康發(fā)展的重要實(shí)踐理論，現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)已掌握了工業(yè)機(jī)械從頭到腳的數(shù)控伺服驅(qū)動系統(tǒng)、伺服驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動控制、數(shù)控主機(jī)計算機(jī)控制總成、平面等數(shù)控裝配成套設(shè)備的各種技術(shù)基點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)，其中大量一些重要的關(guān)鍵技術(shù)已經(jīng)基本成熟，為形成工業(yè)數(shù)控設(shè)備商業(yè)化技術(shù)生產(chǎn)可以直接實(shí)踐理論，關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用開發(fā)的重要部分是通過數(shù)控商業(yè)化應(yīng)用完成自主產(chǎn)業(yè)化，初步建設(shè)已形成一批國家工業(yè)重點(diǎn)數(shù)控技術(shù)產(chǎn)業(yè)基地，建成了一大批數(shù)控技術(shù)研究、開發(fā)、管理等相關(guān)工業(yè)產(chǎn)品的基礎(chǔ)技術(shù)培養(yǎng)人才。

未來幾年在未來推動我國高端數(shù)控技術(shù)的健康發(fā)展，必須及時做一些社會戰(zhàn)略定位，從我們國家的未來在未來如何掌握情況的基本社會開始考慮戰(zhàn)略經(jīng)濟(jì)角度，以龐大的社會戰(zhàn)略為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃的要求，并以我國國民經(jīng)濟(jì)大的國際市場需求角度來考慮為戰(zhàn)略取向，為構(gòu)建一個可持續(xù)發(fā)展的體系奠定了基礎(chǔ)。

2? 數(shù)控技術(shù)在機(jī)械加工中的具體應(yīng)用

2.1 煤炭機(jī)械

以大型煤礦用立式鏜床、挖掘機(jī)等產(chǎn)品為例，其主體部件、蓋板大多采用人工焊接，以往的方法主要是煤炭加工和切割落料大型人工焊接線，焊縫的坡口大多采用大型人工氣割，加工效率低，不僅整體外觀不光滑，線條不美觀;此外，還可能出現(xiàn)焊接材料加工余量不均勻的不良問題，甚至出現(xiàn)大量焊接零件因加工余量不均勻而報廢的問題。數(shù)控機(jī)床氣割技術(shù)切割加工設(shè)備的廣泛應(yīng)用，極大地解決了上述技術(shù)問題：數(shù)控技術(shù)切割加工生產(chǎn)出來的銑板尺寸小、誤差小、線條流暢、生產(chǎn)加工效率高;數(shù)控機(jī)床切割落料設(shè)備還具有自動角度控制零件加工補(bǔ)償控制功能，對銑削零件加工毛坯的實(shí)際形狀輪廓點(diǎn)的影響進(jìn)行完整的過程控制，就像在數(shù)控機(jī)床上的銑刀半徑角度一樣，完成切縫寬度補(bǔ)償后，便可直接使用自動調(diào)整加工階段的角度補(bǔ)償值，精確控制毛坯加工零件的合理切削余量。數(shù)控切割設(shè)備加工廣泛應(yīng)用，數(shù)控切割技術(shù)可以直接完成各種形狀比較復(fù)雜、加工精度要求比較高的機(jī)械零件加工設(shè)備的生產(chǎn)。浮動的采煤機(jī)搖臂、跟蹤機(jī)、鏜床浮動部分切割臂行走在內(nèi)部是常見的安裝，需要采用浮動平板式油封安裝密封板，浮板安裝槽外環(huán)封閉底漆的安裝是一個復(fù)雜的表面，內(nèi)外環(huán)安裝槽調(diào)整與加工的精準(zhǔn)度。

2.2 工業(yè)機(jī)器人

站在我國工業(yè)機(jī)械加工裝備制造行業(yè)的現(xiàn)狀角度分析，工業(yè)工程機(jī)械機(jī)器人目前具有非常廣泛的工業(yè)應(yīng)用，其主要功能是通過模擬人類的各種手動操作，并嚴(yán)格按照人機(jī)相關(guān)機(jī)械運(yùn)動軌跡的操作程序?qū)崿F(xiàn)自動化操作，使我國機(jī)械工業(yè)工人現(xiàn)在可以成為機(jī)械手手動控制、搬運(yùn)的一種自動化裝置，極大地有利于改善工業(yè)機(jī)械加工工人的工作條件，保證機(jī)械加工工人的生命安全生產(chǎn)，而且不僅可以最大限度地有效提高和限制工業(yè)機(jī)械加工效率和生產(chǎn)質(zhì)量。一般來說，工業(yè)安裝機(jī)器人的主要用途是被安排在惡劣的工作和生活環(huán)境中，包括焊接、噴漆、涂裝、裝配等人體不能正常工作。工業(yè)數(shù)控機(jī)器人的主要機(jī)構(gòu)包括控制執(zhí)行系統(tǒng)機(jī)構(gòu)、動力系統(tǒng)機(jī)構(gòu)、控制系統(tǒng)機(jī)構(gòu)等主要方面，工業(yè)數(shù)控技術(shù)的主要目的是廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制系統(tǒng)機(jī)構(gòu)。同時，它經(jīng)常記錄各種控制信息，指示如何驅(qū)動控制設(shè)備，同時又能完成哪些相應(yīng)的工作任務(wù)。此外，數(shù)控技術(shù)甚至可以對各種工業(yè)通用機(jī)器人的日常工作管理過程進(jìn)行實(shí)時相應(yīng)的安全監(jiān)控。在工作中如出現(xiàn)突然故障或差錯，可及時發(fā)出緊急報警。在一些比較先進(jìn)的大型工業(yè)裝備機(jī)器人中，數(shù)控技術(shù)也已經(jīng)能夠直接實(shí)現(xiàn)傳感控制系統(tǒng)、傳感控制系統(tǒng)和檢測等功能，這對工業(yè)裝備制造業(yè)的發(fā)展有很大的技術(shù)幫助。

2.3 機(jī)床加工

在傳統(tǒng)的機(jī)械加工領(lǐng)域中，根據(jù)不同的加工要求設(shè)置不同的機(jī)床是關(guān)鍵內(nèi)容，也是影響加工質(zhì)量的主要因素。因此，為了保證加工質(zhì)量的提高，有必要加強(qiáng)機(jī)床對置的精度，但是傳統(tǒng)的技術(shù)人員通常需要人工對置，而相關(guān)參數(shù)完全依靠員工的工作經(jīng)驗(yàn)，使得加工質(zhì)量無法得到有效的控制。因此，在傳統(tǒng)的機(jī)加工工藝中，共同加工同一批次的產(chǎn)品，質(zhì)量很容易相差很大。為了避免這樣的問題，引入了數(shù)控技術(shù)，由于整個過程的主要控制對象為計算機(jī)。人為影響因素小，只有根據(jù)加工的不同要求，在計算機(jī)中輸入加工參數(shù)才能自動控制加工過程，才能促進(jìn)加工效率和加工精度的全面提高。該技術(shù)的原理是將各種加工操作要求轉(zhuǎn)換成計算機(jī)數(shù)字代碼，由計算機(jī)在加工機(jī)械上發(fā)出加工指令，嚴(yán)格按照預(yù)先設(shè)定的程序進(jìn)行加工。計算機(jī)在整個加工過程中起著關(guān)鍵的控制作用，利用計算機(jī)指令來控制整個加工系統(tǒng)，可以更精確的配置各個加工部件，可以保證各個加工部件的一致性。

2.4 汽車工業(yè)

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速健康發(fā)展，汽車工業(yè)不僅發(fā)展迅速，而且現(xiàn)代汽車制造技術(shù)的研究和開發(fā)也逐漸開始實(shí)現(xiàn)高度自動化和高規(guī)?；嚨陌l(fā)展離不開數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和完善?，F(xiàn)代汽車自動化工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)是一種將計算機(jī)現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)與自動數(shù)控技術(shù)相互配合，形成一種高柔性、高效率的新型現(xiàn)代汽車生產(chǎn)線的生產(chǎn)模式。這打破了傳統(tǒng)汽車工業(yè)生產(chǎn)的舊傳統(tǒng)觀念。高靈活性、高效率的電子產(chǎn)品更能適應(yīng)新的市場競爭環(huán)境，如當(dāng)今社會電子產(chǎn)品更新的頻率，以及國際市場越來越高的應(yīng)用要求，而且也更符合經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求。此外，數(shù)控技術(shù)可廣泛應(yīng)用于汽車生產(chǎn)，提高汽車生產(chǎn)水平。通過數(shù)控技術(shù)的虛擬操作制造和集成制造技術(shù)被廣泛應(yīng)用，通過使用加速成型技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜零件的加工。

2.5 航空航天

航空航天是我國科技發(fā)展的重要標(biāo)志，其技術(shù)成熟度也能充分體現(xiàn)我國的綜合國力，在航空航天技術(shù)的應(yīng)用中，更需要注意零件加工的精度，而在材料的選擇上都是輕質(zhì)材料，包括鈦合金和鋁合金等。對于這些輕質(zhì)材料的加工，如果采用傳統(tǒng)的方式進(jìn)行切割，會導(dǎo)致零件變形，也會對零件的精度和整體質(zhì)量產(chǎn)生很大的影響。在航空航天裝備的制造過程中，注重數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用，將使各種輕材料切割速度快、質(zhì)量高，還能實(shí)現(xiàn)各種裝備的動態(tài)加工，有效提高裝備的制造精度，滿足航空航天工業(yè)各方面的需求。從目前情況來看，在復(fù)合材料加工領(lǐng)域，數(shù)控機(jī)床技術(shù)仍處于不斷發(fā)展中。通過計算機(jī)控制，可生產(chǎn)表面復(fù)雜、精度高的工件。在保證加工質(zhì)量的前提下，生產(chǎn)工件的穩(wěn)定性也是數(shù)控技術(shù)的一大優(yōu)勢。

3? 數(shù)控技術(shù)在機(jī)械加工中的發(fā)展前景

3.1 智能化前景

隨著現(xiàn)代信息電子技術(shù)的快速發(fā)展，人工智能技術(shù)的優(yōu)勢逐漸得到充分凸顯。在系統(tǒng)的正常運(yùn)行和管理中，內(nèi)部技術(shù)專家可以對生產(chǎn)機(jī)加工產(chǎn)品的全過程進(jìn)行實(shí)時的質(zhì)量控制和工藝管理，及時研究、開發(fā)和改進(jìn)生產(chǎn)線過程中的各種技術(shù)問題，從而便于及時研究并采取有針對性的技術(shù)措施進(jìn)行改進(jìn)。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行更新調(diào)整和持續(xù)改進(jìn)，確保各類機(jī)械加工設(shè)備處于良性、安全的循環(huán)工作狀態(tài)。智能化技術(shù)進(jìn)步不僅可以充分滿足工業(yè)生產(chǎn)線對工業(yè)信息采集的技術(shù)要求和管理需求，還可以從根本上提高工業(yè)生產(chǎn)線的效率，旨在為中國經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展提供更強(qiáng)大的信息技術(shù)支持。

3.2 高精度前景

機(jī)械加工效率和被加工產(chǎn)品的使用質(zhì)量大大提高等，依靠高附加精度、快速數(shù)控機(jī)械制造加工技術(shù)的快速發(fā)展，縮短產(chǎn)品的生產(chǎn)線和制造生命周期，提高加工企業(yè)的綜合市場競爭力和能力。在大型汽車零部件制造機(jī)械行業(yè)中，數(shù)控技術(shù)也非常方便直接加工、設(shè)計制造各種相同品種的大型汽車零部件。在電子航空航天工業(yè)領(lǐng)域，機(jī)械零件加工制造的產(chǎn)品主要為數(shù)控薄壁和薄壁鋼，主要加工材料可分為鎂合金鋁或鎂合金等輕量化復(fù)合材料，剛度一般很差，只有在切削速度快或切削應(yīng)力小的情況下，才能直接進(jìn)行數(shù)控加工。這是數(shù)控生產(chǎn)設(shè)備高速、高度和精度高的基本特點(diǎn)，可以充分發(fā)揮良好的數(shù)控生產(chǎn)效果。

3.3 開放化前景

傳統(tǒng)的數(shù)控技術(shù)是一種特殊的、相對封閉的技術(shù)，具有兼容性差、技術(shù)難度低的缺點(diǎn)。因此，未來的技術(shù)人員應(yīng)該把發(fā)展集中在開放的研究上，從而在統(tǒng)一的平臺上進(jìn)行技術(shù)變革和更新。開放的數(shù)控技術(shù)可以為不同的業(yè)務(wù)需求提供多種類型的技術(shù)服務(wù)，從而促進(jìn)數(shù)控技術(shù)的發(fā)展。

4? 結(jié)束語

綜上所述，數(shù)控技術(shù)加工機(jī)械的發(fā)展提供了新的機(jī)遇，使現(xiàn)代機(jī)械加工工業(yè)不僅有權(quán)訪問的數(shù)控技術(shù)的普及和發(fā)展，而且數(shù)控技術(shù)可廣泛應(yīng)用于信息技術(shù)，這就意味其未來在市場與社會中的發(fā)展空間十分龐大，能夠從根本提高現(xiàn)代機(jī)械加工領(lǐng)域的效率、質(zhì)量。

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