楊潤地

四川省成都市第七中學(xué)2014級12班

淺析數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用與發(fā)展方向

楊潤地

四川省成都市第七中學(xué)2014級12班

作為當(dāng)代先進(jìn)的加工技術(shù)，數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造中占有十分重要的地位，其廣泛應(yīng)用不僅改變了機(jī)械制造業(yè)的生產(chǎn)方式、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)以及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，更為機(jī)械制造業(yè)自動化、柔性化、集成化生產(chǎn)的實(shí)現(xiàn)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本文從數(shù)控技術(shù)的特點(diǎn)及其發(fā)展現(xiàn)狀出發(fā)，簡要分析了數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用，并在此基礎(chǔ)上分析了數(shù)控技術(shù)開放化、高速化、高精度、復(fù)合化、智能化、信息交互網(wǎng)絡(luò)化等發(fā)展方向，以期為我國數(shù)控技術(shù)的發(fā)展及其在機(jī)械制造中更好的應(yīng)用提供參考。

數(shù)控技術(shù) 機(jī)械制造 發(fā)展方向

1 數(shù)控技術(shù)的特點(diǎn)和發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 數(shù)控技術(shù)的特點(diǎn)

數(shù)控技術(shù)是在現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)的支持下對機(jī)械制造、自動控制、計(jì)算機(jī)、高精度測量、信息處理、微電子和機(jī)械制造等多種技術(shù)的綜合應(yīng)用，其控制執(zhí)行設(shè)備的實(shí)現(xiàn)主要是借助計(jì)算機(jī)中預(yù)先儲存好的控制程序執(zhí)行繁瑣的數(shù)據(jù)存儲和運(yùn)算處理，極大地提高了機(jī)械加工的精度與智能化，提高了機(jī)械制造的效率。數(shù)控技術(shù)主要有以下幾個特點(diǎn)：

①數(shù)控系統(tǒng)CPU數(shù)據(jù)處理速度加快對于復(fù)雜曲面形狀和零件，以及中微小線段的高速度、高精度加工成為可能；

③數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用可大大減少輔助時間，可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)位控制、點(diǎn)位/直線切削控制、進(jìn)給速度控制，還可滿足高質(zhì)量的零件加工要求；

④數(shù)控技術(shù)采用開放性數(shù)控系統(tǒng)，具有高精度模塊化標(biāo)準(zhǔn)工具，有利于減少安裝與換刀時間，同時具備多刀加工，還可推動管理工具水平和工具標(biāo)準(zhǔn)化程度的提升。

1.2 我國數(shù)控技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

隨著國家經(jīng)濟(jì)實(shí)力提升和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，我國數(shù)控技術(shù)在多軸聯(lián)動控制、功能復(fù)合化、網(wǎng)絡(luò)與智能化等方面取得了不錯的成效。目前已經(jīng)生產(chǎn)出各種精密的高效率數(shù)控機(jī)床以及重型機(jī)床，與此同時，機(jī)床的性能以及零件加工的精度也在較大程度上得到了提升，有些機(jī)床甚至已經(jīng)接近世界先進(jìn)水平。但是，我國數(shù)控技術(shù)以及機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)與歐美國家相比在納米輪廓控制、納米高精度控制、納米平滑加工，以及以納米為單位的插補(bǔ)令等方面存在較大差距。

2 數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造中的實(shí)際應(yīng)用

在不斷發(fā)展的信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及自動化技術(shù)的支持下，數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造行業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛，機(jī)械制造業(yè)的范圍得以拓寬，我國經(jīng)濟(jì)實(shí)力也得以增強(qiáng)，以下為筆者所整理歸納的數(shù)控技術(shù)在各領(lǐng)域機(jī)械制造行業(yè)中的實(shí)際應(yīng)用：

2.1 數(shù)控技術(shù)在礦井機(jī)械中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的采礦機(jī)械加工工藝在單件加工下料時效率較低，且精度難以控制，而應(yīng)用數(shù)字控制技術(shù)可以更從容地對采礦機(jī)的滾筒、機(jī)葉等單件下料，豐富了機(jī)殼用料的備選方案。數(shù)控技術(shù)在采礦機(jī)械加工中的應(yīng)用體現(xiàn)了以下幾點(diǎn)優(yōu)勢：可以加快采礦機(jī)的切割速度，提高采礦的工作效率；使得采礦機(jī)的產(chǎn)品質(zhì)量更加可靠，有利于采礦工作能順利完成；采用數(shù)控技術(shù)下井進(jìn)行采礦作業(yè)，有效避免了人工下井作業(yè)的危險，避免礦井災(zāi)難的發(fā)生；采礦機(jī)上一些零部件的切割可以直接從焊接的坡口進(jìn)行，極大擴(kuò)大了作業(yè)效率。

2.2 數(shù)控技術(shù)在汽車工業(yè)中的應(yīng)用

現(xiàn)狀研究成果一般通過VISSIM、 TRANSYT-7F、Synchro等仿真軟件進(jìn)行評價. 應(yīng)用方面，林曉輝等[16]則利用Visnal Basics 軟件工具開發(fā)了城市交叉口時空資源綜合利用優(yōu)化配置的決策應(yīng)用軟件，將協(xié)同優(yōu)化技術(shù)通過軟件得到應(yīng)用.

隨著人們生活質(zhì)量的提高，人們對汽車的需求越來越大，汽車行業(yè)進(jìn)入較快發(fā)展，這使得汽車制造、汽車零部件加工等相關(guān)行業(yè)均獲得了較快的發(fā)展，汽車制造業(yè)中廣泛應(yīng)用數(shù)控技術(shù)中的集成制造、虛擬制造和柔性制造等多種數(shù)控機(jī)械制造技術(shù)，大大加快了汽車復(fù)雜零部件的制造效率，推動了汽車行業(yè)及相關(guān)行業(yè)的發(fā)展。如可應(yīng)用于測量汽車曲軸、凸輪軸、閥座等零件的直線度、長度、垂直度、密度等內(nèi)容的激光數(shù)控檢測技術(shù)，以上零件測量尺寸的分辨率均可達(dá)1μm，重復(fù)精度也在0.2μm左右，因而具有非常高的精確性。

2.3 數(shù)控技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中，有些特殊行業(yè)難以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代生產(chǎn)要求，并且存在嚴(yán)重的人力資源浪費(fèi)與工傷安全事故，因此在工業(yè)生產(chǎn)中引進(jìn)先進(jìn)的數(shù)控技術(shù)并實(shí)現(xiàn)自動化生產(chǎn)不僅可適應(yīng)較為惡劣的生產(chǎn)環(huán)境，還可以改善生產(chǎn)條件。有助于安全管理，實(shí)現(xiàn)自動化的機(jī)械生產(chǎn)線，提高生產(chǎn)效率，節(jié)約人力成本。數(shù)字化、信息化管理保證產(chǎn)品高質(zhì)量，企業(yè)生產(chǎn)效率隨之可得到提升，操作人員的人身安全也得到了一定的保障。此外，企業(yè)還可利用數(shù)控技術(shù)的監(jiān)管功能及時發(fā)現(xiàn)操作過程中出現(xiàn)的錯誤，在提示錯誤操作的同時還將采取一定的措施來保護(hù)設(shè)備，以確保生產(chǎn)的正常進(jìn)行。

2.4 航空和宇航工業(yè)

在航空和宇航工業(yè)領(lǐng)域中，有一些特殊的零部件為薄壁和薄筋需要加工，材料可能為鋁或者鋁合金，剛度很差，只有在高切削速度和切削力很小的情況下，才能對這些筋、壁進(jìn)行加工。這對我們傳統(tǒng)的切割工藝是一項(xiàng)挑戰(zhàn)，因而，數(shù)控技術(shù)的高速、高精、高柔性的特點(diǎn)正符合要求，數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用，使得切割能夠順利并迅速地進(jìn)行，有效地節(jié)省更多的能源。

2.5 數(shù)控技術(shù)在機(jī)械設(shè)備上的應(yīng)用

在機(jī)械制造行業(yè)居于核心地位的是先進(jìn)的設(shè)備，數(shù)控技術(shù)在機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用推動了機(jī)電一體化的實(shí)現(xiàn)，進(jìn)而使得機(jī)械制造行業(yè)也快速朝數(shù)字化及自動化的方向發(fā)展。數(shù)控技術(shù)可依靠代碼將企業(yè)生產(chǎn)的各類數(shù)據(jù)儲存于介質(zhì)中，繼而將發(fā)出的指令傳達(dá)到控制系統(tǒng)，最終實(shí)現(xiàn)對整個機(jī)床生產(chǎn)的控制。對于機(jī)械設(shè)備中啟動冷卻泵、選擇刀具、主軸速度變化等各種繁雜的操作，數(shù)控技術(shù)主要是通過軟件設(shè)置來進(jìn)行控制。大量應(yīng)用實(shí)踐表明，數(shù)控技術(shù)在機(jī)械設(shè)備上的應(yīng)用促進(jìn)了企業(yè)生產(chǎn)效率的提升，同時也幫助不少行業(yè)實(shí)現(xiàn)了批量化生產(chǎn)，對我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到了較強(qiáng)的推動作用。

2.6 數(shù)控技術(shù)在工業(yè)機(jī)器人方面的應(yīng)用

工業(yè)機(jī)器人通常指在數(shù)控技術(shù)的控制下能夠模擬人的動作，屬于工業(yè)設(shè)備的一種，工業(yè)機(jī)器人的使用可以很好的改進(jìn)生產(chǎn)條件，改善工業(yè)勞動條件和環(huán)境。節(jié)省了生產(chǎn)時間的同時，也節(jié)約了勞動力成本，從工業(yè)機(jī)器人的基本功能上來看，可以完成基本的人力生產(chǎn)工作，同時還可以完成噴漆、焊接等一些復(fù)雜性和生產(chǎn)要求相對較高的工作，另外其還可以在一些人類無法作業(yè)的太空環(huán)境、深水環(huán)境等保證良好的工作狀態(tài)，順利完成任務(wù)。

3 數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造中的發(fā)展方向

3.1 高速、高精加工、高可靠性技術(shù)及裝備方向發(fā)展

機(jī)床的高速化可極大地提高加工效率，降低加工成本，縮短生產(chǎn)周期和提高市場競爭力。高精度直接關(guān)系到產(chǎn)品的加工質(zhì)量。高可靠性是指數(shù)控系統(tǒng)的可靠性比被控設(shè)備的可靠性高出一個數(shù)量級以上，是數(shù)控系統(tǒng)綜合性能優(yōu)劣的直接體現(xiàn)。

3.2 軸聯(lián)動加工和復(fù)合加工方向發(fā)展

多軸聯(lián)動加工可利用刀具的最佳幾何形狀進(jìn)行切削，可以很好的保證零件的光潔度。產(chǎn)品的加工效率有了更好的保證，加工質(zhì)量和加工精度大幅提升。

3.3 向智能化、開放式、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展

在加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化，以及提高驅(qū)動性能及使用連接方便的智能化，可以采用自適應(yīng)控制加工過程、自動生成工藝參數(shù)、前饋控制、電機(jī)參數(shù)的自適應(yīng)運(yùn)算、自動識別負(fù)載自動選定模型、自整定等。為實(shí)現(xiàn)簡化編程、簡化操作方面的智能化，可以采用智能化的自動編程、智能化的人機(jī)界面等。還有智能診斷、智能監(jiān)控方面的內(nèi)容、方便系統(tǒng)的診斷及維修等。

4 結(jié)束語

在我國實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的進(jìn)程中，機(jī)械制造行業(yè)這一根基產(chǎn)業(yè)不僅對其他行業(yè)的進(jìn)步與發(fā)展有著直接影響，同時也決定著我國在國際中的競爭地位。就目前而言，我國的機(jī)械制造水平與歐美國家還存在相當(dāng)大的差距，由于數(shù)控技術(shù)是未來制造工藝發(fā)展的核心環(huán)節(jié)，是實(shí)現(xiàn)機(jī)械制造加工自動化控制的重要因素，只有著力于發(fā)展數(shù)控技術(shù)，注重技術(shù)的創(chuàng)新，不斷提高數(shù)控技術(shù)應(yīng)用的有效性，才能有效地保障我國機(jī)械制造業(yè)與時代科技進(jìn)步相協(xié)調(diào)。

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