基于機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造中的實(shí)踐研究

王靈珠

（湖南財經(jīng)工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 衡陽 421002）

隨著科技的不斷發(fā)展，機(jī)械一體化數(shù)控技術(shù)在工業(yè)制造中得到廣泛應(yīng)用。從機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)來看，很多企業(yè)已通過應(yīng)用數(shù)控技術(shù)逐步實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)自動化、智能化，有效消除了陳舊落后機(jī)械制造技術(shù)帶來的負(fù)面影響，并獲得了較好的成果。

1 機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用要求

目前，機(jī)械制造行業(yè)已逐步認(rèn)識到機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)對實(shí)際生產(chǎn)的積極作用。但大部分企業(yè)只是盲目將技術(shù)運(yùn)用到生產(chǎn)之中，而忽略生產(chǎn)特點(diǎn)對技術(shù)應(yīng)用的特殊要求[1]。在技術(shù)應(yīng)用中，首先應(yīng)保證精確性，機(jī)械產(chǎn)品最終能否投入實(shí)際應(yīng)用取決于產(chǎn)品設(shè)備在加工中是否滿足精確度要求；其次應(yīng)注重速度，在一定時間內(nèi)實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)的精確鋪排，在保證自身生產(chǎn)效率的同時，通過制定合理的生產(chǎn)方案、生產(chǎn)內(nèi)容來提高工作速度，從而完成工作任務(wù)；最后應(yīng)滿足生產(chǎn)銜接要求，在生產(chǎn)技術(shù)新陳代謝的過程中，必須合理銜接不同零件的生產(chǎn)加工過程，在較短時間內(nèi)達(dá)到對設(shè)備的整體生產(chǎn)加工要求，從而滿足系統(tǒng)化生產(chǎn)要求。

2 機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用分析

2.1 煤礦機(jī)械中的應(yīng)用

我國幅員遼闊，礦產(chǎn)資源十分豐富。雖然我國經(jīng)濟(jì)已經(jīng)進(jìn)入高質(zhì)量發(fā)展階段，但經(jīng)濟(jì)發(fā)展對能源依舊具有很大的依賴性，特別是煤礦。煤炭作為我國被廣泛應(yīng)用的天然礦產(chǎn)資源，實(shí)際存量有限，必須設(shè)法提升其利用率。將機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)融入到煤礦機(jī)械設(shè)備中，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)設(shè)備與先進(jìn)智能化技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，從而推動設(shè)備性能的不斷優(yōu)化，可以有效提高煤礦開采的效率。同時，計算機(jī)技術(shù)與煤礦機(jī)械生產(chǎn)結(jié)合，通過數(shù)據(jù)分析進(jìn)一步了解未來實(shí)際工作需要，能夠避免由于機(jī)械更新帶來的不必要投入，從而節(jié)約開發(fā)成本，實(shí)現(xiàn)綜合工作效率的有效提高。另外，在煤礦生產(chǎn)過程中煤礦開采的工作量較大，優(yōu)質(zhì)的自動化機(jī)械設(shè)備能夠降低工作人員在采煤過程中發(fā)生安全事故的可能性。將數(shù)控技術(shù)應(yīng)用到煤礦領(lǐng)域，工作人員可以使用遠(yuǎn)程操控功能下達(dá)命令，進(jìn)行自動化生產(chǎn)，進(jìn)而可以有效減少突發(fā)情況對工作人員造成的生命威脅，推動煤礦生產(chǎn)自動化發(fā)展，實(shí)現(xiàn)煤礦企業(yè)生產(chǎn)水平整體提升[2]。

2.2 工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)與機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)的結(jié)合不僅有效推進(jìn)了工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展，而且降低了人工勞動強(qiáng)度。在工業(yè)生產(chǎn)中，數(shù)控技術(shù)主要被應(yīng)用在造紙印刷、金屬冶煉、食品加工等行業(yè)，這些行業(yè)人工勞動強(qiáng)度較大，對工作人員的生理條件有較高要求。數(shù)控技術(shù)能夠有效減少危險操作對工作人員帶來的影響從而保障生產(chǎn)安全。另外，生產(chǎn)技術(shù)的不斷優(yōu)化對工作人員的素質(zhì)提升產(chǎn)生了反作用，因此能夠促進(jìn)工作人員積極主動學(xué)習(xí)自動控制技術(shù)，并將其投入到生產(chǎn)操作中，在解放雙手的同時能夠?qū)?shù)控操作進(jìn)行有效監(jiān)督，通過數(shù)控命令實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)過程的有效監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中存在的問題，最終實(shí)現(xiàn)人與技術(shù)同步進(jìn)化，工業(yè)生產(chǎn)效率得以提升。

2.3 汽車工業(yè)中的應(yīng)用

近年來，人們對汽車的需求逐漸擴(kuò)大，汽車行業(yè)在我國制造業(yè)中所占份額不斷擴(kuò)大。伴隨汽車產(chǎn)品銷售市場的擴(kuò)大以及多元化市場需求的出現(xiàn)，汽車零部件生產(chǎn)復(fù)雜難度更高。將數(shù)控技術(shù)與汽車生產(chǎn)相結(jié)合能夠滿足日益復(fù)雜的汽車零部件加工及組裝要求，并推動汽車高速柔性生產(chǎn)線規(guī)模擴(kuò)大。數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用能夠滿足當(dāng)前汽車生產(chǎn)的智能化需求，加強(qiáng)對零件加工及組裝精度的控制，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量的提升。另外，將數(shù)控技術(shù)應(yīng)用到汽車制造業(yè)中還能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜操作環(huán)節(jié)簡單化，在自動化狀態(tài)下利用計算機(jī)對生產(chǎn)過程進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，使機(jī)械設(shè)備自動投入生產(chǎn)，從而實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)生產(chǎn)模式的優(yōu)化和生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大化[3]。在此前提下，利用數(shù)控技術(shù)還可以充分挖掘汽車生產(chǎn)中蘊(yùn)含的創(chuàng)新潛力，滿足人們?nèi)找娑嘣纳钚枨蟆?/p>

2.4 航空工業(yè)中的應(yīng)用

航空工業(yè)的發(fā)展具有特殊意義，生產(chǎn)過程不僅涉及先進(jìn)的生產(chǎn)工藝，而且對產(chǎn)品具有更加精密的要求。在進(jìn)行零件加工的過程中，不同零件的要求不同，同時由于航空工業(yè)材料本身具有特殊性，只有嚴(yán)格執(zhí)行生產(chǎn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)才能生產(chǎn)出符合實(shí)際應(yīng)用需求的產(chǎn)品。在進(jìn)行航空工業(yè)生產(chǎn)時通常使用鋁合金、鋁等柔性適當(dāng)、密度較低的材料。針對此類材料，通過計算機(jī)數(shù)控技術(shù)能夠完成高精度的材料處理工作。另外，數(shù)控技術(shù)具備更高的材料切割效率，能夠有效降低材料損壞率，節(jié)約資源成本。

3 機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用方法

3.1 整體框架構(gòu)建分析

應(yīng)用機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)可分別建立主控制系統(tǒng)以及分布式控制子系統(tǒng)[4]。針對主控制系統(tǒng)，應(yīng)當(dāng)給予最高管理權(quán)限，對各個分支系統(tǒng)的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，全面控制不同區(qū)域設(shè)備以及單臺設(shè)備的制造工作。針對分支系統(tǒng)，應(yīng)當(dāng)將數(shù)據(jù)整體反饋給數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的綜合分析與應(yīng)用只在主體與分布系統(tǒng)的共同作用下進(jìn)行，從而實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)智能化水平的有效提升。在系統(tǒng)投入使用時，工作人員對加工產(chǎn)品和零件工藝進(jìn)行有效研究，解決當(dāng)前系統(tǒng)中存在的問題并完善加工方案，同時也可以在系統(tǒng)中輸入零件結(jié)構(gòu)圖。然后，工作人員通過主控制系統(tǒng)對相應(yīng)參數(shù)進(jìn)行深入研究，將合理的控制命令發(fā)布到不同區(qū)域的控制系統(tǒng)中，能夠調(diào)整生產(chǎn)方式并參與到整體加工參數(shù)控制過程中。在不同子系統(tǒng)開展工作時，則需要研究和完善主系統(tǒng)發(fā)出的信號，根據(jù)系統(tǒng)問題提出相應(yīng)解決措施，并對比所收集到的信號發(fā)出控制命令，提高結(jié)果精度。

3.2 數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)構(gòu)建

在獲取數(shù)據(jù)時應(yīng)結(jié)合參與零件加工的各類設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)的完善和優(yōu)化。目前許多企業(yè)已全面采用數(shù)控機(jī)床代替?zhèn)鹘y(tǒng)加工機(jī)床。數(shù)控機(jī)床作為一個智能化機(jī)器設(shè)備，具備將其內(nèi)部自動控制傳感器與整體控制系統(tǒng)進(jìn)行對接的能力，從而將相關(guān)數(shù)據(jù)更好地反饋到控制系統(tǒng)中。整體控制系統(tǒng)所獲取的數(shù)據(jù)通常依賴于工作人員輸入的信息，為了更好地展示數(shù)據(jù)分析成果并保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，應(yīng)當(dāng)發(fā)揮子系統(tǒng)的作用，使其在主控制系統(tǒng)中對控制數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入，從而更加全面地顯示生產(chǎn)信息，幫助工作人員發(fā)現(xiàn)具體加工過程中的問題，并找到提高生產(chǎn)效率的影響因素，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)效率的提高。

3.3 數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)構(gòu)建

在整個生產(chǎn)系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)占有重要地位，必須保證數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)能夠完成設(shè)計研究與分析工作，從而發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行中存在的問題。首先，需要注重數(shù)據(jù)對比體系的建立，要對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比研究，從而發(fā)現(xiàn)參數(shù)之間存在的誤差，進(jìn)而了解運(yùn)行狀況。其次，控制系統(tǒng)發(fā)送控制命令，控制對象根據(jù)接收的信號調(diào)整設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。最后，需注重中樞處理系統(tǒng)建設(shè)，在相關(guān)數(shù)據(jù)模型應(yīng)用之后分析獲取信號，并對比當(dāng)前加工進(jìn)度以及加工參數(shù)之間的差值。伴隨智能化系統(tǒng)的普及，當(dāng)前部分系統(tǒng)已經(jīng)能夠滿足智能化要求。工作人員輸入零件結(jié)構(gòu)圖之后，系統(tǒng)可以自動生成數(shù)控機(jī)床控制程序和加工參數(shù)體系，從而自主控制整個零件加工過程。

4 機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用價值

4.1 健全工業(yè)系統(tǒng)

我國機(jī)械制造業(yè)在發(fā)展過程中已經(jīng)獲得較多的工作經(jīng)驗，但客觀來看與國際先進(jìn)水平相比仍然有較大差距。將機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械制造業(yè)中，不僅能夠促進(jìn)技術(shù)不斷更新，而且有利于完善和優(yōu)化制造項目，從而實(shí)現(xiàn)工作效率的提升，推動工業(yè)體系發(fā)展。并且數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用能夠減少人為因素在工業(yè)生產(chǎn)中的干預(yù)，從而降低問題發(fā)生的可能性，推進(jìn)制造工業(yè)體系的整體優(yōu)化。

4.2 控制加工精度

數(shù)控技術(shù)具有自身獨(dú)特優(yōu)勢。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，運(yùn)用傳統(tǒng)生產(chǎn)方式不僅需要更復(fù)雜的技術(shù)，而且還需專業(yè)人員全程干預(yù)。運(yùn)用數(shù)控技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)，能夠最大程度縮減操作過程，實(shí)現(xiàn)制造效率的提升，避免由于人為因素降低產(chǎn)品的精度，還能夠按照事先設(shè)定好的程序，對設(shè)備以及零件生產(chǎn)過程進(jìn)行更加精準(zhǔn)的控制。另外，借助各類傳感器獲取參數(shù)，可以及時發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)中存在的問題，實(shí)現(xiàn)管理優(yōu)化。利用計算機(jī)對生產(chǎn)進(jìn)度進(jìn)行反饋，能夠有效過濾干擾信息并實(shí)現(xiàn)參數(shù)的全面對比，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的合理優(yōu)化，消除無用信息對生產(chǎn)的干擾[5]。

4.3 提升加工效率

控制精度的提升有利于與各類加工系統(tǒng)工作對接的開展，實(shí)現(xiàn)加工效率的提高。在具體的實(shí)踐過程中，加工精度與加工速度的提升能夠有效降低返工率，有效規(guī)避生產(chǎn)過程中可能出現(xiàn)的各類問題，從而減少客觀因素對機(jī)械生產(chǎn)制造的干預(yù)，實(shí)現(xiàn)整體工作效率的提高。

5 結(jié)束語

伴隨計算機(jī)數(shù)字信息化技術(shù)的不斷普及，數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用將更加廣泛，因此必須針對不同領(lǐng)域的制造企業(yè)對數(shù)控技術(shù)進(jìn)行差異化性質(zhì)的研究，以實(shí)現(xiàn)操作流程簡化、員工勞動強(qiáng)度降低、生產(chǎn)效率提升，從而不斷滿足未來生產(chǎn)產(chǎn)品的需求，創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益，進(jìn)而推動社會和經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展。同時企業(yè)應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到先進(jìn)技術(shù)對推動機(jī)械制造業(yè)整體發(fā)展的重要性，積極應(yīng)用新技術(shù)，促進(jìn)我國機(jī)械制造技術(shù)不斷優(yōu)化與提升。