數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用研究

高明慧

（江蘇省南京工程高等職業(yè)學(xué)校，江蘇 南京 210000）

科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展，推動了我國機(jī)械加工產(chǎn)業(yè)的不斷創(chuàng)新發(fā)展，使傳統(tǒng)的加工生產(chǎn)模式發(fā)生了明顯的變化，而數(shù)控技術(shù)能夠利用各種數(shù)字化程序指令，對機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行控制，結(jié)合計算機(jī)、光電傳感器等多種設(shè)備，實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，確保機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)工藝水平全面提升[1]。降低原材料生產(chǎn)成本，為我國機(jī)械設(shè)備制造加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展做出重要貢獻(xiàn)。在現(xiàn)代機(jī)械工程中，應(yīng)用數(shù)控技術(shù)可以提高加工自動性標(biāo)準(zhǔn)性，顯著提高產(chǎn)品質(zhì)量，擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模[2]。

1 數(shù)控技術(shù)

（1）數(shù)控技術(shù)原理，數(shù)控技術(shù)也被稱之為NC，通過運(yùn)用計算機(jī)和機(jī)械加工技術(shù)的融合，來提高對機(jī)械加工程序的合理優(yōu)化與控制。數(shù)控技術(shù)具有效率高、精度高、自動化優(yōu)勢，也是實現(xiàn)機(jī)械設(shè)備自動化制造的關(guān)鍵所在。在數(shù)控系統(tǒng)組成中包括輸出設(shè)備、CNC設(shè)備、控制速度、單元檢測執(zhí)行單元等[3]。CNC作為電子式計算機(jī)，能夠確保整個數(shù)控系統(tǒng)自動化運(yùn)行。在數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)行期間，需要將控制信息輸入至機(jī)床中，利用信息設(shè)備對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行自動化處理，并且將所處理的結(jié)果轉(zhuǎn)換成電信號，從驅(qū)動電路輸出中保證對機(jī)床進(jìn)行精準(zhǔn)操控，也可以提高各個環(huán)節(jié)的生產(chǎn)效率。

（2）我國數(shù)控技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀。數(shù)控技術(shù)作為高科技產(chǎn)業(yè)在我國發(fā)展經(jīng)歷許多階段。其中大部分技術(shù)都能夠?qū)崿F(xiàn)商品化自主化生產(chǎn)，形成了數(shù)控產(chǎn)業(yè)基地。但我國數(shù)控技術(shù)發(fā)展還存在很多方面的不足，尤其是在高精尖技術(shù)方面差距顯著。在產(chǎn)業(yè)化不斷發(fā)展背景下，我國目前數(shù)控系統(tǒng)缺乏品牌效應(yīng)，競爭實力不高，導(dǎo)致用戶信心不足，數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)制定明顯落后。在今后數(shù)控技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，要根據(jù)我國實際國情進(jìn)行分析，提高數(shù)控技術(shù)產(chǎn)品的市場占有率，加強(qiáng)對高精尖裝備的投入研發(fā)力度，促進(jìn)產(chǎn)學(xué)研一體化發(fā)展，保證數(shù)控技術(shù)研發(fā)水平得到有效提高。

2 現(xiàn)代化機(jī)械工程中應(yīng)用數(shù)控技術(shù)的主要意義

（1）提高生產(chǎn)效率。數(shù)控技術(shù)能夠有效取代人工操作，對機(jī)械設(shè)備進(jìn)行自動化控制，不僅能夠極大節(jié)省人力成本，也可以大幅度提升生產(chǎn)質(zhì)量，有效減少控制誤差，保證產(chǎn)品制造精度顯著提高。減少材料浪費(fèi)，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。數(shù)控技術(shù)經(jīng)濟(jì)性，在數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用中，解放生產(chǎn)力的同時加強(qiáng)對整體的管理，降低企業(yè)對人力資源的投資，加強(qiáng)了企業(yè)的生產(chǎn)力，從而提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

（2）保證產(chǎn)品的可觀賞性和精密性。隨著機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展，客戶對機(jī)械產(chǎn)品的外觀要求不斷提高，在新時期要想保證產(chǎn)品更加精致，必須要提高數(shù)控加工技術(shù)的控制精度，盡量減少產(chǎn)品誤差。滿足更高品質(zhì)要求，同樣利用數(shù)控技術(shù)還能夠充分運(yùn)用計算機(jī)軟件對設(shè)計方案進(jìn)行全面優(yōu)化。通過編程控制實現(xiàn)產(chǎn)品多樣化生產(chǎn)。對于用戶個性化需求，也可以直接利用數(shù)控技術(shù)進(jìn)行精細(xì)化控制，確保產(chǎn)品外觀的多樣性發(fā)展。

（3）有助于自動化產(chǎn)品發(fā)展。在自動化生產(chǎn)制造中，通過運(yùn)用數(shù)控系統(tǒng)能夠快速提高生產(chǎn)規(guī)模，保證產(chǎn)品更新?lián)Q代的頻率顯著提高。傳統(tǒng)的機(jī)械自動化制造產(chǎn)業(yè)中，機(jī)械制造模式單一，生產(chǎn)效率相對較低，導(dǎo)致制造出機(jī)械的精密度也不高。通過利用數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)編程，可以實現(xiàn)對機(jī)械加工的自動化生產(chǎn)管理。數(shù)控技術(shù)的便捷性使數(shù)控技術(shù)的操作比傳統(tǒng)機(jī)械制造更加便捷，它能在一定程度上減少機(jī)械的制造工序，而且數(shù)控技術(shù)相對于人工來說更能降低產(chǎn)品的出錯率。

3 數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造中的具體應(yīng)用

3.1 數(shù)控技術(shù)在工業(yè)產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用

在我國工業(yè)產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展的背景下，由于惡劣勞動環(huán)境，導(dǎo)致工業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量不高，存在許多安全隱患，不利于工人生命安全。在長時間生產(chǎn)中，機(jī)械設(shè)備也會出現(xiàn)故障，致使停工。針對這一情況，利用數(shù)控技術(shù)能夠在機(jī)械操作的過程中實現(xiàn)同步檢測，如果發(fā)現(xiàn)故障隱患能夠通過傳感器立即將故障信息發(fā)送給控制中心，做出相應(yīng)技術(shù)措施，保障工業(yè)生產(chǎn)效果全面提高，減少因為機(jī)械設(shè)備故障而引發(fā)安全事故。在數(shù)控加工控制中運(yùn)用計算機(jī)技術(shù)對工業(yè)生產(chǎn)能夠進(jìn)行全面控制，為廣大生產(chǎn)者提供更安全高效的工作環(huán)境，減少對人身安全造成的威脅，而且利用數(shù)控系統(tǒng)還能夠提高工業(yè)生產(chǎn)的整體效果，減少員工工作負(fù)擔(dān)。

3.2 數(shù)控技術(shù)在礦業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

在我國目前采礦行業(yè)發(fā)展的背景下，各種機(jī)殼毛坯制造依然采用傳統(tǒng)加工，使得單件下料問題無法解決。通過數(shù)控切割技術(shù)可以有效優(yōu)化套料選用方案，同時可以提高采煤機(jī)的切割速度，保證采煤整體質(zhì)量全面提升，避免人工采煤產(chǎn)生的危險性。

3.3 數(shù)控技術(shù)在汽車加工行業(yè)中的應(yīng)用

在我國汽車加工行業(yè)不斷發(fā)展的背景下，數(shù)控技術(shù)實際應(yīng)用也非常的復(fù)雜，不僅可以快速成型制造方便各種零部件加工，也能夠應(yīng)用柔性技術(shù)集成技術(shù)和虛擬制造技術(shù)，提高汽車加工的整體效率。在汽車制造生產(chǎn)中為了保證汽車元件的生產(chǎn)效率，需要充分利用數(shù)控系統(tǒng)提高對汽修零部件的快速生產(chǎn)轉(zhuǎn)變，人工操作存在的不足，增強(qiáng)汽修生產(chǎn)線的應(yīng)變能力，也能夠保證汽車行業(yè)實現(xiàn)多樣化和高效化發(fā)展，真正為汽修行業(yè)轉(zhuǎn)型升級提供重要支持。

3.4 數(shù)控加工在機(jī)床設(shè)備中的應(yīng)用

機(jī)床設(shè)備是現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備加工關(guān)鍵，在機(jī)床設(shè)備中安裝計算機(jī)控制裝置，能夠?qū)C(jī)床的實時加工狀況進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，保證各種操作步驟和刀具的相對位移。通過數(shù)字代碼表示加強(qiáng)數(shù)字信息的合理控制，快速將信息輸入到計算機(jī)系統(tǒng)之中，對于機(jī)床伺服系統(tǒng)和其他執(zhí)行元件做出相應(yīng)指令，保證零件加工效果。在機(jī)床設(shè)備加工中，數(shù)控機(jī)床也發(fā)揮了非常重要的作用，通過對加工零部件的精度進(jìn)行合理優(yōu)化，能夠提高生產(chǎn)效率，對設(shè)備創(chuàng)新升級提供重要支持，減少人力資本。在機(jī)床設(shè)備數(shù)控加工制造中，隨著科技快速發(fā)展各種設(shè)備創(chuàng)新，人們對機(jī)器零部件的加工精度要求也在不斷增加，為了進(jìn)一步提高機(jī)械設(shè)備加工生產(chǎn)的總體質(zhì)量，必須對數(shù)控加工技術(shù)進(jìn)行全面優(yōu)化，提高零部件加工的整體精度，充分發(fā)揮機(jī)械設(shè)備的整體性能。

3.5 數(shù)控加工在模具加工中的應(yīng)用

在我國工業(yè)產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展背景下，有許多領(lǐng)域都需要通過模具進(jìn)行生產(chǎn)制造，因為不同的生產(chǎn)產(chǎn)品具有多樣化的特點(diǎn)。要想實現(xiàn)批量化生產(chǎn)，就必須利用模具進(jìn)行快速制造，對于模具的質(zhì)量要求也在不斷增加，通過利用數(shù)控技術(shù)能夠保證模具成型質(zhì)量，還可以對模具進(jìn)行不斷的優(yōu)化，增強(qiáng)模具制造的整體效果，為客戶提供更高效加工方案，提高企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益。

3.6 數(shù)控加工在航空制造業(yè)的應(yīng)用

在我國航空制造業(yè)不斷發(fā)展背景下，為了滿足航空市場實際要求，必須要全面提高航空制造的整體質(zhì)量，充分落實航空市場發(fā)展要求。我國目前航空市場具有非常廣闊的發(fā)展前景，通過運(yùn)用航空機(jī)械加工技術(shù)，可以有效取代傳統(tǒng)生產(chǎn)技術(shù)產(chǎn)能低下問題，將先進(jìn)科學(xué)技術(shù)融入到機(jī)械制造加工中，確保相關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)得到準(zhǔn)確控制，滿足航空發(fā)展實際需求，促進(jìn)航空產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)定持續(xù)發(fā)展。

4 數(shù)控技術(shù)未來主要發(fā)展趨勢

4.1 高精度

在數(shù)控技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，要想進(jìn)一步增強(qiáng)數(shù)控加工的整體質(zhì)量，就必須要提高現(xiàn)代制造技術(shù)的精度。速度和精度作為最重要指標(biāo)，與生產(chǎn)效率和生產(chǎn)品質(zhì)具有密切關(guān)聯(lián)，通過提高數(shù)控技術(shù)的高精度發(fā)展，能夠保證現(xiàn)代制造產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量得到全面升級。也可以縮短生產(chǎn)周期，提高管理控制的整體效果，全面提高企業(yè)自身競爭水平。

4.2 柔性化

柔性化包含兩方面含義，一方面是數(shù)控系統(tǒng)柔性化設(shè)計，另一方面是群控系統(tǒng)柔性化管理，在數(shù)控系統(tǒng)柔性化設(shè)計中，主要采用模塊式設(shè)計方案，通過對關(guān)鍵零部件進(jìn)行模塊化設(shè)計能夠根據(jù)不同產(chǎn)品設(shè)計要求更換設(shè)備，確保整個柔性化系統(tǒng)功能覆蓋范圍更廣闊，提高可裁剪性能，符合不同個性化設(shè)計要求。

4.3 開放化

當(dāng)前數(shù)控系統(tǒng)的開放化已經(jīng)成為未來發(fā)展的必然趨勢，在傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)中封閉性數(shù)控系統(tǒng)缺乏兼容性，使得技術(shù)升級存在困難。開放化的數(shù)控系統(tǒng)，則能夠?qū)φ麄€數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行妥善運(yùn)行，通過適當(dāng)?shù)母淖儾眉?，被加工對象能夠保證生產(chǎn)管理的效果，全面提高，同時也可以面向廠家和用戶提供更完善的服務(wù)。

4.4 多軸化

當(dāng)前數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)行效率不高，主要原因在于數(shù)控系統(tǒng)的軸向單一。通過多軸聯(lián)動能夠保證零部件在一臺數(shù)控機(jī)床上裝夾后，就能夠?qū)崿F(xiàn)自動換刀轉(zhuǎn)頭旋轉(zhuǎn)等操作，全面提升設(shè)備整體的利用效率，保證零部件加工的光潔度更高。

4.5 集成化

在數(shù)控技術(shù)未來發(fā)展的趨勢下，利用IC和NC系統(tǒng)可以實現(xiàn)立體化安裝，盡量減少數(shù)控設(shè)備的占地空間，同時也能夠增強(qiáng)設(shè)備的可靠性，能利用光纜傳遞信號，減少銅線或者利用無線連接的方式可以減少對系統(tǒng)的控制數(shù)目增強(qiáng)，集成化設(shè)計的整體質(zhì)量。

4.6 智能化

在數(shù)控技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，通過將專家技術(shù)前饋技術(shù)學(xué)習(xí)技術(shù)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行有效融合，能夠滿足制造企業(yè)信息集成的發(fā)展需求，確保制造模式全面創(chuàng)新。

5 結(jié)語

數(shù)控技術(shù)能夠?qū)⒂嬎銠C(jī)技術(shù)測量技術(shù)傳感技術(shù)，微電子技術(shù)信息處理技術(shù)等多樣化的技術(shù)手段進(jìn)行有機(jī)融合，真正提高技術(shù)管理創(chuàng)新的整體質(zhì)量，使得傳統(tǒng)機(jī)械加工產(chǎn)業(yè)發(fā)生翻天覆地的變化，也可以確保數(shù)控加工技術(shù)水平全面升級到滿足社會發(fā)展實際需要。