王春光

（大連華銳重工集團股份有限公司，遼寧 大連 116031）

淺議機械制造中數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用

王春光

（大連華銳重工集團股份有限公司，遼寧 大連 116031）

數(shù)控技術(shù)在機械制造領(lǐng)域中的應(yīng)用至關(guān)重要，提升數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用水平是現(xiàn)代化機械制造業(yè)競爭的關(guān)鍵所在。本文從數(shù)控技術(shù)概述入手，分析了數(shù)控技術(shù)的含義和原理，之后著重探討了數(shù)控技術(shù)在機械制造領(lǐng)域中的具體應(yīng)用。

機械制造；數(shù)控技術(shù)；應(yīng)用；發(fā)展

21世紀，科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅猛，尤其是計算機技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用給人們的生產(chǎn)生活帶來了翻天覆地的變化。對于機械制造業(yè)來說傳統(tǒng)的機械制造技術(shù)已經(jīng)難以滿足市場對產(chǎn)品多元化的要求，而數(shù)控技術(shù)的出現(xiàn)和運用則有效提升了機器設(shè)備效率和產(chǎn)品質(zhì)量，對提升整個機械制造水平有著積極的意義。本文簡要探討了機械制造中數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用。

1 數(shù)控技術(shù)概述

1.1 數(shù)控技術(shù)的含義

數(shù)控技術(shù)簡稱為NC，從本質(zhì)上來講，數(shù)控技術(shù)就是現(xiàn)代計算機技術(shù)與傳統(tǒng)機械加工技術(shù)的結(jié)合，以此來實現(xiàn)對機械制造加工過程的有效控制，主要控制內(nèi)容包括角度、速度、位置等機械量和機械能量流向相關(guān)的開關(guān)量。數(shù)控技術(shù)是技術(shù)領(lǐng)域中的高新技術(shù)，有著柔性自動化、精度高及效率高的優(yōu)點，是實現(xiàn)機械制造自動化的基礎(chǔ)，是實現(xiàn)自動化制造柔性的核心，是現(xiàn)代集成系統(tǒng)的關(guān)鍵組成，由此可見，數(shù)控技術(shù)在機械制造領(lǐng)域中占據(jù)著重要的地位。

1.2 數(shù)控技術(shù)的原理

數(shù)控技術(shù)的組成以數(shù)控系統(tǒng)即CNC系統(tǒng)為核心，通過系統(tǒng)程序的運行來實現(xiàn)對不同機床的控制。CNC系統(tǒng)組成如圖1所示，主要包括輸入裝置、輸出裝置、CNC裝置、速度控制單元、執(zhí)行機構(gòu)位置檢測及軟件等，其中以CNC裝置為核心，其是一種特殊化的電子計算機，應(yīng)用程序的功能是保證在工作狀態(tài)下硬件能夠支持軟件運行。具體來說，將機械制造機床加工的相關(guān)信息輸入其中，利用CNC裝置進行信息處理，將處理后的數(shù)據(jù)和信息輸出到驅(qū)動電路中，通過實時控制來保證機床機械加工操作的精準化。對于一些連續(xù)切削的CNC機床來說，為了保證切削各個環(huán)節(jié)的精度，需要具備插補功能，采用插補控制器雖然能夠?qū)崿F(xiàn)插補功能，但會受到插補算法及CPU速度的影響，因此，現(xiàn)代機械制造中的數(shù)控系統(tǒng)一般采用軟件插補與硬件插補相結(jié)合的插補方式。

圖1 CNC系統(tǒng)組成示意圖

2 數(shù)控技術(shù)在機械制造中的應(yīng)用

通過上述的分析可知，數(shù)控技術(shù)在機械制造中的應(yīng)用是十分重要也是十分必要的，下面簡要介紹數(shù)控技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)、汽車工業(yè)、機械設(shè)備及煤礦機械等四個機械制造行業(yè)領(lǐng)域中的運用。

2.1 在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)難度和競爭日益增大的背景下，現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)機械設(shè)備的生產(chǎn)線日趨復(fù)雜，工作環(huán)境也越來越惡劣，單純依靠操作人員已經(jīng)難以滿足工業(yè)生產(chǎn)要求，而數(shù)控技術(shù)有著自動化控制功能，其在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用能夠打破人工生產(chǎn)的局限性。

在工業(yè)生產(chǎn)中，由計算機程序組成數(shù)控系統(tǒng)控制單元，按照相關(guān)要求，指揮機械手在系統(tǒng)中寫入相關(guān)程序，驅(qū)動單元接受控制單元傳輸?shù)闹噶睿瓿杉榷ú僮?，并實現(xiàn)實時監(jiān)測。在操作的過程中一旦發(fā)現(xiàn)錯誤動作，傳感裝置則反饋信息，控制單元則控制機械元件與伺服系統(tǒng)組成的執(zhí)行機構(gòu)采取保護措施。數(shù)控技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中的應(yīng)用不僅能夠解放勞動力，提升生產(chǎn)效率，同時對于保證生產(chǎn)安全、提升產(chǎn)品質(zhì)量等方面也有著重要的作用。

2.2 在汽車工業(yè)中的運用

汽車工業(yè)發(fā)展迅猛，人們對汽車數(shù)量及性能等方面提出了更高的需求和要求，使得汽車生產(chǎn)中涉及到更多零部件的研發(fā)和加工。數(shù)控技術(shù)的出現(xiàn)和運用能夠促進汽車工業(yè)發(fā)展，提升復(fù)雜、關(guān)鍵零部件的研發(fā)和制造效率。此外，由于汽車本身的特性，其生產(chǎn)過程中對配件的要求也逐漸提高，數(shù)控技術(shù)在汽車工業(yè)中的運用水平要想得到進一步的提升，需要保證生產(chǎn)線的高效率和柔性化，從而高質(zhì)量、高效率的實現(xiàn)汽車及其零部件的生產(chǎn)。

2.3 在機械設(shè)備中的應(yīng)用

機械設(shè)備在機械制造中有著重要的基礎(chǔ)地位，數(shù)控技術(shù)的運用能夠為機床加工的指揮控制提供良好的控制能力。對于數(shù)控機床來說，其工作過程的關(guān)鍵在于零件工藝信息與幾何信息之間的數(shù)字化處理，以代碼的方式來進行機電一體化的控制，具體流程如圖2所示。

圖2 數(shù)控機床工作流程

通過計算機的控制能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)控機床工作的自動化和高效化，還能夠提升操作精度，無需向傳統(tǒng)操作一樣進行復(fù)雜操作，只需要輸入程序即可。這不僅能夠提升機械設(shè)備制造效率，簡化加工過程，還能夠提升機械設(shè)備的控制精度，數(shù)控機床的實物圖如圖3所示。

圖3 數(shù)控機床實物圖

2.4 在煤礦機械中的應(yīng)用

現(xiàn)代煤礦機械開發(fā)速度較快，市場上的產(chǎn)品種類繁多，大多采用焊件生產(chǎn)的方式進行生產(chǎn)。傳統(tǒng)機械加工技術(shù)難以滿足煤礦機械焊件下料的要求，而采用數(shù)控氣割技術(shù)則能夠有效解決這個問題，例如，使用龍骨板程序來實現(xiàn)滾筒與采煤機葉片下料。數(shù)控氣割技術(shù)有著切割質(zhì)量高及速度快的優(yōu)勢，對于一些簡單的零件來說，可以直接切割掉焊接坡口，從而提升生產(chǎn)效率。此外，數(shù)控氣割還帶有自動調(diào)節(jié)切縫補償裝置，其與數(shù)控機床的銑刀半徑補償原理相同，通過對切縫補償?shù)恼{(diào)節(jié)來提升毛坯件的加工精度。

3 機械制造中數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢

數(shù)控技術(shù)發(fā)展至今已經(jīng)有著60多年的歷史，從最初的封閉式數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展為計算機數(shù)控系統(tǒng)，計算機數(shù)控技術(shù)的優(yōu)越性不斷凸顯出來，其適用范圍廣泛，能夠在不同平臺使用，且操作和管理十分方便。需要注意的是，數(shù)控技術(shù)在不斷發(fā)展的過程中也出現(xiàn)了一些問題，例如數(shù)控技術(shù)在汽車工業(yè)中的應(yīng)用涉及到多品種生產(chǎn)，航天航空工業(yè)方面涉及到的材料大多為鋁合金或鋁制材料，剛度較差，如何更加精確的控制切削力至關(guān)重要，這些都是數(shù)控技術(shù)應(yīng)用過程中需要解決的問題。

數(shù)控技術(shù)在機械制造中應(yīng)用的優(yōu)越性是其他技術(shù)難以取代的，在未來的發(fā)展中，數(shù)控技術(shù)應(yīng)當進一步提升自動化和智能化水平，提升機械制造的質(zhì)量和效率，不斷適應(yīng)機械制造領(lǐng)域的發(fā)展要求。此外，數(shù)控技術(shù)應(yīng)積極提升自動控制系統(tǒng)的能力，對機床結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化和改進，并減小體積和重量，實現(xiàn)小型化發(fā)展，延長使用壽命，只有這樣才能夠充分發(fā)揮其在機械制造中的應(yīng)用水平。

4 結(jié)語

機械制造行業(yè)是工業(yè)與現(xiàn)代化的基礎(chǔ)，相較于發(fā)達國家來說，我國機械制造中對計算機技術(shù)的應(yīng)用起步較晚，水平較為落后。近年來，隨著我國數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，其在機械制造領(lǐng)域中的應(yīng)用也越來越受到關(guān)注，為了縮短與發(fā)達國家的差距，提升機械制造水平，應(yīng)當積極發(fā)展和應(yīng)用數(shù)控技術(shù)。本文簡要分析了數(shù)控技術(shù)的原理，探討了其在機械制造中各個行業(yè)領(lǐng)域的典型應(yīng)用，旨在進一步促進數(shù)控技術(shù)在機械制造中的運用和發(fā)展，促進我國機械制造行業(yè)的不斷進步。

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