李崢
摘 要:近來(lái)新一代的工業(yè)革命的說(shuō)法一再被各國(guó)關(guān)注,德國(guó)提出工業(yè)4.0,美國(guó)的3D打印技術(shù),我國(guó)也緊隨其后提出了2025發(fā)展規(guī)劃。其中在規(guī)劃里提到的智能機(jī)器人等新技術(shù),是這次國(guó)家工業(yè)革命的關(guān)鍵,而智能機(jī)器人所應(yīng)用技術(shù)的關(guān)鍵是數(shù)控技術(shù)。所謂數(shù)控技術(shù)(Numerical Control),是通過(guò)電腦的編程來(lái)控制機(jī)械設(shè)備進(jìn)行各類零部件的加工,從而替代傳統(tǒng)的純機(jī)械加工,是現(xiàn)代機(jī)械制造向智能化方向發(fā)展的重要技術(shù)。雖然這項(xiàng)技術(shù)在國(guó)內(nèi)已經(jīng)發(fā)展很長(zhǎng)時(shí)間,也取得一定的成就,但其成熟的運(yùn)用仍需要我們進(jìn)一步的研發(fā)。
關(guān)鍵詞:工業(yè)革命;智能機(jī)器人;數(shù)控技術(shù);機(jī)械制造;應(yīng)用
DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.24.016
1 緒論
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,現(xiàn)在的制造技術(shù)還是很難達(dá)到我們的需求。數(shù)控技術(shù)的發(fā)展對(duì)我國(guó)機(jī)械制造水平的提高有很大作用,這也更有利于我國(guó)新工業(yè)中對(duì)機(jī)械制造要求。我國(guó)對(duì)未來(lái)產(chǎn)品的要求個(gè)性化定制,生產(chǎn)周期短,種類多批量小,且精度高,這自然就對(duì)現(xiàn)代機(jī)械制造設(shè)備的要求增高。數(shù)控技術(shù)恰好是現(xiàn)代機(jī)械制造的核心,是現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化、智能化、復(fù)合化的基礎(chǔ)[1]。
在現(xiàn)代越來(lái)越快速的經(jīng)濟(jì)發(fā)展中,老式傳統(tǒng)設(shè)備自然無(wú)法滿足需求。因此,當(dāng)時(shí)在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的推動(dòng)與制造業(yè)的需求下,數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用是不可或缺的。然而雖然數(shù)控技術(shù)發(fā)展多年,在各類宣傳報(bào)道中也頻繁出現(xiàn),但除了專業(yè)人士之外大多人還是不清楚。本文將對(duì)何為數(shù)控技術(shù),數(shù)控技術(shù)的發(fā)展,以及在各行各業(yè)中的應(yīng)用情況等做相關(guān)介紹。
2 數(shù)控技術(shù)介紹
數(shù)控技術(shù)是借助電腦編程來(lái)控制機(jī)械加工設(shè)備,替代傳統(tǒng)人工勞力操作,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)制造過(guò)程的自動(dòng)化或半自動(dòng)化的技術(shù)。數(shù)控技術(shù)有一定的復(fù)合型,它既涉及傳統(tǒng)的機(jī)械制造技術(shù),又涉及發(fā)展中的計(jì)算機(jī)技術(shù)、光機(jī)電技術(shù)等。因此,它的特點(diǎn)也是基于各類技術(shù)的整合,具有效率高,精度高,自動(dòng)化、節(jié)約人工成本等特點(diǎn)[2]。
數(shù)控技術(shù)的具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程,首先是技術(shù)人員對(duì)其希望制造產(chǎn)品進(jìn)行觀測(cè),取得相應(yīng)的圖紙或數(shù)據(jù);其次在電腦上,通過(guò)相應(yīng)的編程軟件將所需要生產(chǎn)產(chǎn)品的尺寸轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)程序;然后將做好的程序拷貝到現(xiàn)場(chǎng)數(shù)控設(shè)備上,如數(shù)控機(jī)床、智能機(jī)器人等;最后再由現(xiàn)場(chǎng)操作者調(diào)取程序開(kāi)始產(chǎn)品生產(chǎn)。在編程時(shí),現(xiàn)在的辦公軟件大都支持電子圖紙直接轉(zhuǎn)化為程序,避免了員工手動(dòng)編程的繁瑣。另外,現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的應(yīng)用不僅是靠計(jì)算機(jī)和程序,還需要傳感器、編碼器等電子設(shè)備、自動(dòng)控制技術(shù)等,可以說(shuō)數(shù)控技術(shù)是眾多技術(shù)相結(jié)合的高新技術(shù)。
數(shù)控技術(shù)的具體特點(diǎn)主要表現(xiàn)在:(1)能加工復(fù)雜產(chǎn)品,例如借助機(jī)器人手臂的作用,可以完成很多復(fù)雜多面體或零部件的加工;(2)調(diào)整靈活度大,如果所加工產(chǎn)品需要進(jìn)行尺寸更改,可以隨時(shí)調(diào)整數(shù)控設(shè)備的參數(shù)來(lái)滿足需求;(3)定位簡(jiǎn)化,以前的工藝可能需要定位一次加工一個(gè)尺寸,現(xiàn)在數(shù)控設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)一次定位后完成多個(gè)尺寸加工;(4)模塊化應(yīng)用提高效率,例如沖孔數(shù)控機(jī)床加工時(shí),無(wú)需人工選擇沖頭直徑,設(shè)備會(huì)自動(dòng)調(diào)取各模塊的沖頭完成產(chǎn)品生產(chǎn);(5)利于其它技術(shù)在生產(chǎn)制造的應(yīng)用,諸如計(jì)算機(jī)輔助制造、自動(dòng)化控制技術(shù)、相關(guān)電子技術(shù)等??傊梢哉f(shuō)數(shù)控技術(shù)使傳統(tǒng)制造業(yè)發(fā)生了革命性的改變,將機(jī)械制造的質(zhì)量、效率、功能等推到了一個(gè)較高的水平 [3]。
3 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展
前期,我國(guó)引進(jìn)國(guó)外數(shù)控設(shè)備,并對(duì)其開(kāi)始運(yùn)用,后期又不斷進(jìn)行自主創(chuàng)新,發(fā)展自主的數(shù)控設(shè)備或系統(tǒng),然而到目前為止,我國(guó)實(shí)際生產(chǎn)中所需要的很多高精度、高復(fù)雜度的數(shù)控系統(tǒng)或設(shè)備還是需要靠進(jìn)口。因此在我國(guó)大力發(fā)展數(shù)控技術(shù)是勢(shì)在必行的,這不僅有利于工業(yè)生產(chǎn),也有利于我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展,更有利于保障我國(guó)的國(guó)際地位。新時(shí)代決定了機(jī)械制造技術(shù)的集成化、自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化等的發(fā)展趨勢(shì),因而數(shù)控技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展也必然趨向復(fù)合化、智能化、多功能化等。
4 機(jī)械制造中數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用
對(duì)于數(shù)控技術(shù)在現(xiàn)實(shí)機(jī)械制造中的應(yīng)用涉及到很多行業(yè)很多方面,下面我們選取主要的三個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行介紹。(1)數(shù)控技術(shù)與機(jī)床設(shè)備。數(shù)控技術(shù)在機(jī)床的運(yùn)用,實(shí)現(xiàn)了機(jī)床的良好控制,從而誕生了我們稱之為的數(shù)控機(jī)床。現(xiàn)在的數(shù)控機(jī)床種類繁多,如數(shù)控沖床、數(shù)控銑床、數(shù)控車床等等??偟母爬ㄋ膬?yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在:加工效率提高;加工質(zhì)量提高;復(fù)雜產(chǎn)品的可加工性提升;含有自動(dòng)檢測(cè)或補(bǔ)償功能;勞動(dòng)量減小,改善工人作業(yè)環(huán)境。不過(guò)對(duì)應(yīng)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展,相關(guān)企業(yè)的維護(hù)、保養(yǎng)、維修等也需要跟上,也就是對(duì)員工的數(shù)控技術(shù)培訓(xùn)要跟進(jìn);(2)數(shù)控技術(shù)與汽車工業(yè)。隨著汽車技術(shù)的發(fā)展,傳統(tǒng)的制造技術(shù)不僅在精度水平上達(dá)不到要求,在產(chǎn)能上也是問(wèn)題。而利用數(shù)控技術(shù)能很好地解決這些問(wèn)題,具體表現(xiàn)為:精度提高,可靠性提高;有相應(yīng)的自動(dòng)測(cè)量和補(bǔ)償功能;效率提高、勞動(dòng)量減??;遇到故障會(huì)自動(dòng)報(bào)警并生成代號(hào)?,F(xiàn)在各國(guó)汽車工業(yè)的發(fā)展都離不開(kāi)數(shù)控技術(shù),在這方面國(guó)外的技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用相當(dāng)成熟,他們借助數(shù)控技術(shù)對(duì)汽車部件工藝進(jìn)行改進(jìn),使得汽車的生產(chǎn)周期縮短 [4]。而我國(guó)雖然依靠引進(jìn)或自主的一些設(shè)備實(shí)現(xiàn)了數(shù)控化,但對(duì)汽車部件的生產(chǎn)工藝還都是照抄國(guó)外工藝,并未結(jié)合數(shù)控技術(shù)進(jìn)行自主的改進(jìn)。因此,在汽車工業(yè)我國(guó)的數(shù)控技術(shù)還需要多加發(fā)展,以便實(shí)現(xiàn)實(shí)際生產(chǎn)中如車架、發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱的工藝優(yōu)化[5];(3)數(shù)控技術(shù)與工業(yè)機(jī)器?,F(xiàn)在所謂工業(yè)機(jī)器人就是一般是指設(shè)置了多個(gè)自由度的機(jī)械手臂,它可以在數(shù)控程序的控制下,按照人們期望的方式運(yùn)作?,F(xiàn)在工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用包括焊接、切割、搬運(yùn)、抓取等等,其主要作用表現(xiàn)如下:提高了工作效率;改善了員工勞動(dòng)環(huán)境;提高了產(chǎn)品加工質(zhì)量;降低了企業(yè)人力成本;使得產(chǎn)品投入成本降低。它不僅可以應(yīng)用到切割、涂裝、焊接、裝配等工作上,還可以應(yīng)用到海底作業(yè)或外太空作業(yè),以及對(duì)爆炸性、輻射性物品的處理工作[6]。但工業(yè)機(jī)器人并不是可以脫離人自己運(yùn)行的,他還是需要人員的操作、維護(hù)、維修等,因此在發(fā)展機(jī)器人的同時(shí),需要培養(yǎng)員工對(duì)數(shù)控技術(shù)的了解。
5 結(jié)論
機(jī)械制造業(yè)在我國(guó)占有非同一般的地位,對(duì)其應(yīng)用數(shù)控技術(shù)這對(duì)我國(guó)工業(yè)效率、工業(yè)自動(dòng)化的提升都是有利的。但現(xiàn)在我們?cè)跈C(jī)械制造中的數(shù)控應(yīng)用還未達(dá)到發(fā)達(dá)國(guó)家水平,這就決定我們需要加大數(shù)控技術(shù)的研究與運(yùn)用。相信隨著我國(guó)科技的進(jìn)步,數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造中能得到更好地運(yùn)用,帶來(lái)更多的實(shí)際價(jià)值,促進(jìn)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。
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