機械自動化的技術要點與數(shù)控技術應用

廖豐政

摘 要：隨著我國社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，科技水平的不斷進步，機械自動化技術也得到了顯著的提升。數(shù)控技術作為機械自動化中最核心的技術，相較于其他技術而言，數(shù)控技術自身的技術性更強，且應用范圍更為廣泛，數(shù)控技術的應用為機械自動化的發(fā)展開創(chuàng)了更廣闊的空間，提供了更便利的條件，提高了企業(yè)在市場競爭中的主體地位，為企業(yè)帶來了更多的經(jīng)濟效益和社會效益，更有助于促進企業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。本文針對于，機械自動化的技術要點與數(shù)控技術應用，展開論述，僅供參考。

關鍵詞：機械自動化 技術要點 數(shù)控技術 應用策略

所謂數(shù)控技術，顧名思義，就是指數(shù)字化控制技術，其是一種具有高科技含量的綜合性技術，可以有效提高生產(chǎn)系統(tǒng)的運行效率，數(shù)控技術的表現(xiàn)形式為各類數(shù)控機床，此種應用方法是機械加工技術的重大突破，更有助于推進機械產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。但是在實際應用過程中，對于部分技術的研發(fā)我國仍然落后于西方國家，仍需要數(shù)控技術填補空缺。目前，全球正處于信息化高速發(fā)展的時代，數(shù)控技術作為當代制造業(yè)的重要技術手段，是完善機械自動化運行，實現(xiàn)機械全自動生產(chǎn)，促進社會經(jīng)濟發(fā)展進步的重要保障。

1 機械自動化的運行優(yōu)勢

1.1 機械自動化運行安全性能較高

相較于傳統(tǒng)的機械設備而言，應用自動化技術的機械設備可以實現(xiàn)自動運行，其主要是因為機械設備中含有監(jiān)控系統(tǒng)，可以實時監(jiān)控生產(chǎn)流水線的整個工作進程，統(tǒng)一收錄、存儲生產(chǎn)數(shù)據(jù)。同時，機械自動化還可以對生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行分析，并將分析結(jié)果自動上傳到管理中心，更便于管理人員調(diào)控和查看。此外，機械自動化還含有報警系統(tǒng)，在實時監(jiān)控整個生產(chǎn)流水線的過程中，如果在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)了問題、故障，其會先收錄數(shù)據(jù)，然后進行故障分析，并將分析結(jié)果自動上傳到管理中心，更便于技術人員第一時間進行維修，從而避免資源成本的浪費。例如，在傳統(tǒng)的機械設備生產(chǎn)中，需要人為看管故障、問題的發(fā)生，如果看管不力，技術人員就無法第一時間得知故障、問題產(chǎn)生的原因，也無法及時采取有效的維修措施，由此也可以看出機械自動運行安全性能更高，可以良好保障在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的故障、問題得以有效解決[1]。

1.2 機械自動化運行生產(chǎn)效率較高

近年來，隨著我國科技水平的不斷提升，機械自動化運用更為廣泛，在生產(chǎn)過程中，機械自動化可以按照技術人員預先設定好的參數(shù)進行生產(chǎn)，這在一定程度上，不僅提高了機械運行生產(chǎn)效率，還減少了工作人員的工作量，降低了人工成本的支出。例如，在傳統(tǒng)的機械設備生產(chǎn)中，很容易受到周圍環(huán)境、人為等不可抗力因素的影響，降低生產(chǎn)效率，導致生產(chǎn)工作無法如期完成。而機械自動化運行在生產(chǎn)過程中，不會受到周圍環(huán)境及其他不穩(wěn)定因素的影響，生產(chǎn)過程更加高效，生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量也更好。

1.3 機械自動化運行精準度較高

近年來，隨著我國科學技術的逐漸完善，在機械生產(chǎn)運行過程中融入了眾多不同元素。機械自動化運行不但彌補了傳統(tǒng)機械生產(chǎn)的諸多不足，而且加工出的零件精度更好、質(zhì)量更好。在機械自動化運行生產(chǎn)過程中，只需要技術人員預先設定好生產(chǎn)參數(shù)，機械設備就會按照參數(shù)進行自動運行生產(chǎn)，這種方式生產(chǎn)加工出來的零件，幾乎和預先設定好的生產(chǎn)參數(shù)沒有差別，大大降低了零件的破損率，避免了資源成本的浪費，更有助于提升企業(yè)的實際經(jīng)濟效益，促進我國機械行業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展[2]。

2 數(shù)控技術的概述

2.1 數(shù)控技術的概念

數(shù)控技術全稱數(shù)字化控制技術，需要技術人員通過電腦機械編寫程序，預先設定好生產(chǎn)運行各項參數(shù)，賦予機械設備相應制造功能，其主要指由數(shù)據(jù)輸入、信息處理、信息運算、信息判斷等部分組成，是促進我國制造業(yè)信息化發(fā)展進程的重要動力，更是決定我國戰(zhàn)略地位的重要因素。

2.2 數(shù)控技術的工作原理

所謂數(shù)控技術，顧名思義，就是指在機械設備運行過程中，通過用數(shù)字控制的裝置，不斷引入數(shù)字技術，控制生產(chǎn)過程，所控制的機械量主要包括位置。速度和角度。此外，數(shù)控技術是一種具有較高集成特點的綜合性技術，是計算機、自動控制、機械制造三者結(jié)合的產(chǎn)物[3]。

3 機械自動化中數(shù)控技術的理論基礎

3.1 數(shù)控技術機械自動化應用的智能化和多維化

近年來，隨著計算機應用的普及以及軟件技術的發(fā)展，數(shù)控技術的智能化和多維化逐漸成為了機械技術的主要發(fā)展趨勢。數(shù)控技術機械自動化應用的智能化主要包含以下幾個方面，既安全控制、精度控制及反應控制等多方面、數(shù)控技術機械自動化應用的多維化主要指發(fā)展層次的多維，通過采用多維的數(shù)控技術，拓展機械自動化功能，更有助于提高自動化水平，最大程度發(fā)揮出多維聯(lián)動的效益。

3.2 數(shù)控技術機械自動化應用的精度華和高速化

在機械自動化發(fā)展過程中，其生產(chǎn)精度與速度是衡量自動化水平的重要標準，也是產(chǎn)品質(zhì)量的重要保障。在數(shù)控技術應用過程中，通過合理采用多核CPU和高速CPU更有助于提升伺服系統(tǒng)的效率，提高數(shù)控技術處理速度，從而有效改善機械動態(tài)和靜態(tài)狀況。

3.3 數(shù)控技術機械自動化應用的可靠性和網(wǎng)絡性

機械自動化控制指標中，數(shù)控技術的可靠性和網(wǎng)絡性是重要組成部分。如果想要提高機械自動化的精度、性能和效率，為企業(yè)帶來更大的效益，那么提升數(shù)控技術的可靠性是第一步，也是關鍵的一步。基于現(xiàn)有的數(shù)控技術，依靠可靠的管理和有效組織，不斷進行完善和優(yōu)化，以此來提高機械自動化控制水平，從而實現(xiàn)高精度、高性能、高效率運行[4]。

4 機械自動化的技術要點與數(shù)控技術分析

4.1 網(wǎng)絡技術要點

網(wǎng)絡技術是機械自動化運行中最為關鍵的基礎技術，其直接關乎著產(chǎn)品的精度和質(zhì)量，如果想要提高機械設備生產(chǎn)加工精度，加快生產(chǎn)速度，那么明確網(wǎng)絡技術要點、加大網(wǎng)絡技術開發(fā)是一步，也是最重要的一步。在機械自動化中，最常見的網(wǎng)絡技術就是計算機網(wǎng)絡技術與數(shù)控技術，只有使其與機械自動化技術深度融合，才更有助于提高生產(chǎn)效率及質(zhì)量。

4.2 智能技術要點

在機械自動化運行中，智能技術為其未來發(fā)展提供了根本動力。通常情況下，為有效降低智能技術在機械設備中的應用難度，技術人員會結(jié)合實際應用情況，先對智能技術進行完善和優(yōu)化，再將其應用到機械設備中，如，GPS技術精準定位。此外，在機械自動化生產(chǎn)運行過程中，通常都是按照預先設定好的參數(shù)進行生產(chǎn)，智能技術的應用為簡單生產(chǎn)問題的處理提供了便利，可以及時修復小故障、問題，更有助于提高產(chǎn)品生產(chǎn)精度與質(zhì)量[5]。

4.3 數(shù)控系統(tǒng)設計要點

數(shù)控系統(tǒng)作為一種數(shù)字化控制系統(tǒng)，主要是通過數(shù)字信號實時控制系統(tǒng)中的不同結(jié)構(gòu)。在早期應用過程中，由于數(shù)控系統(tǒng)建立尚不完善，時常會出現(xiàn)操作不靈敏的問題，并且由于操作成本較高，所以一直沒有被廣泛應用，而隨著時代的發(fā)展，也更加證實了傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)無法滿足時代發(fā)展使用需求。由此，開放式數(shù)控系統(tǒng)應運而生，通過將計算機PC端作為主要控制部分，用軟件部分實現(xiàn)控制功能，可以有效降低硬件使用成本，提高數(shù)控系統(tǒng)整體的使用性能。此外，在電機運動過程中，數(shù)控系統(tǒng)使用的方式大多數(shù)為脈沖加速方向，這種控制方式需利用控制器輸出方向信號在控制電機運行過程中同脈沖信號相互對應，非常容易出現(xiàn)脈沖與方向無法同步的情況，從而對產(chǎn)品的生產(chǎn)精度產(chǎn)生負面影響。因此，在機械自動化運行中，應切實對FPGA模塊與ARM模塊的嵌入式數(shù)控系統(tǒng)進行優(yōu)化與升級。

4.4 ARM模塊的設計與實現(xiàn)

ARM模塊設計主要包括以下兩個方面，其一，存儲器的有效拓展，在數(shù)控系統(tǒng)運行中不可避免會設計很多復雜的運算，導致不同堆棧和全局變量的誕生，如果想要有效解決上述問題，有需要拓展存儲器，將處理器與芯片連接，以此來提升運行效率。其二，通信接口，在數(shù)控系統(tǒng)中，USB是最常用的通信結(jié)構(gòu)，PDIUSBDI2是最常用的接口控制器。

4.5 FPGA模塊的設計與實現(xiàn)

嵌入式數(shù)控系統(tǒng)中FPGA模塊會完成核心處理器下發(fā)的所有數(shù)據(jù)過程，F(xiàn)PGA模塊設計主要包括以下兩個方面，其一，F(xiàn)PGA的構(gòu)造電路研究，由于周圍環(huán)境因素的影響，當發(fā)生斷電情況的時候，就會造成DSRAM存儲中的數(shù)據(jù)流失，基于此，通過合理運用FPGA模塊設計對數(shù)控系統(tǒng)中的硬件進行優(yōu)化，可以有效防止這一現(xiàn)象的發(fā)生。其二，不論是FPGA模塊還是ARM模塊通信接口中，都可以采用串行、并行方式進行通信，由于考慮到USB接口的便捷性，所以數(shù)控系統(tǒng)和自動化機械設備均采用USB接口模式。

5 數(shù)控技術在自動化機械制造中的應用分析

5.1 數(shù)控技術在自動化工業(yè)生產(chǎn)中的應用

群眾和監(jiān)管部門最關注的問題就是產(chǎn)品的安全性和實用性，在新的時代背景下，注重產(chǎn)品質(zhì)量是生產(chǎn)廠商的發(fā)展核心。隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人們生活質(zhì)量水平的日益提升，人們對于產(chǎn)品的實用性及安全性能要求越來越高，傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式，已經(jīng)無法充分滿足人們?nèi)找嬖鲩L的美好幸福生活的需要，因此，數(shù)控技術在自動化工業(yè)生產(chǎn)中的應用是勢在必行的。在工業(yè)生產(chǎn)中，通過積極引進數(shù)控技術，以數(shù)控技術作為媒介，將計算機的控制單元、傳感器相互連接，可以構(gòu)建出一個完整的自動化體系，可以幫助企業(yè)收集、處理生產(chǎn)信息，更有助于提升企業(yè)決策的準確性，提高企業(yè)的生產(chǎn)效益。

5.2 數(shù)控技術在機床裝置中的運用研究

在機械制造業(yè)中，機床裝置是必不可少的加工設備，積極引進數(shù)控技術，更有助于促進機電一體化與企業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展進程。通過在機床裝置上融入數(shù)控技術，豐富機床加工能力，提高機床加工性能，更有助于提高操作的精度和質(zhì)量，同時，還可以有效減少工作人員的工作量，降低人工成本的支出。此外，數(shù)控技術的應用安全性較高，可以盡可能地減少傷亡事故的發(fā)生，為工作人員的人身安全提供了良好保障[6]。

5.3 數(shù)控技術在煤礦機械中的運用研究

煤礦業(yè)是我國一項傳統(tǒng)重工業(yè)，其對于促進我國社會經(jīng)濟發(fā)展起著不可或缺的作用，在煤礦開采中，傳統(tǒng)的施工方式會消耗大量人力和物力，且需要機械與人同時深入地下開展工作，這為施工人員的人身安全埋下了諸多隱患。在新時代背景下，通過合理運用數(shù)控技術，可以實現(xiàn)機械設備的自動運行，打破了傳統(tǒng)的施工模式，更有助于提高產(chǎn)出量，為施工人身安全提供良好保障。

6 結(jié)語

結(jié)合以上論述，本文針對于，機械自動化的運行優(yōu)勢、數(shù)控技術的概述、機械自動化中數(shù)控技術的理論基礎、機械自動化的技術要點及數(shù)控技術在自動化機械制造中的應用，進行簡單分析，由此可知，機械自動化的發(fā)展如今已成為我國發(fā)展的必然趨勢，到二十世紀中期，數(shù)控技術無論是在速度上還是精度上都有了很大的進步。在機械自動化生產(chǎn)中，積極引入數(shù)控技術，可以在降低企業(yè)生產(chǎn)成本的同時，提高企業(yè)生產(chǎn)效率，為企業(yè)在市場競爭中獲取更大的優(yōu)勢，提高企業(yè)在市場競爭中的主體地位，從而促進優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型。

備注：本文屬于課題研究論文，2023 年賀州市哲學社會科學規(guī)劃研究課題《職業(yè)教育“三新”育人模式助力賀州全力東融高質(zhì)量發(fā)展的研究與實踐》研究項目。

參考文獻：

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