張武

數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢研究

張武

（云南開放大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，云南昆明650500）

隨著制造業(yè)的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)的機(jī)械制造技術(shù)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代產(chǎn)品更新?lián)Q代的需求，越來越多的機(jī)械制造工廠在加工制造的過程中開始重視數(shù)控加工技術(shù)的應(yīng)用。本文闡述了其在機(jī)械制造中的應(yīng)用，并分析了數(shù)控技術(shù)發(fā)展的方向和發(fā)展趨勢，以供借鑒。

數(shù)控技術(shù)；機(jī)械制造；發(fā)展趨勢

1 數(shù)控技術(shù)概述及工作原理

數(shù)控技術(shù)指的是在機(jī)械加工制造的過程中，利用手工或計(jì)算機(jī)CAM軟件編寫的程序?qū)υO(shè)備運(yùn)行軌跡進(jìn)行控制從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品加工的一種技術(shù)?，F(xiàn)今數(shù)控技術(shù)是一種利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)字程序控制的技術(shù)，因此也是計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)。計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)采用軟件模塊化體系結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了輸入數(shù)據(jù)的存儲、處理、運(yùn)算、邏輯判斷等控制機(jī)能，使計(jì)算機(jī)根據(jù)事先的存儲的控制程序?qū)υO(shè)備實(shí)現(xiàn)控制，發(fā)揮數(shù)控技術(shù)的性能，性價(jià)比較高。圖1為完整的數(shù)控工作示意圖。

圖1 完整數(shù)控工作示意圖

2 機(jī)械制造中數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用

2.1 在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

和傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)一樣，工業(yè)機(jī)器人也由驅(qū)動(dòng)單元、控制單元和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。

被廣泛的運(yùn)用在機(jī)器設(shè)備的生產(chǎn)線，如焊接、裝配、裝配等方面，或用于勞動(dòng)環(huán)境比較復(fù)雜的情況，完成人類無法完成的高難度動(dòng)作等，如太空作業(yè)、深水作業(yè)等。它在汽車批量噴漆、裝配、安裝和搬運(yùn)大型集裝箱等方面的作用也無可替代。

2.2 在汽車工業(yè)中的應(yīng)用

數(shù)控技術(shù)汽車零部件加工生產(chǎn)線集高柔性和高效率為一體，加快了產(chǎn)品的更新?lián)Q代的速度。這種高速柔性的生產(chǎn)線能使產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)多品種和中小批量的生產(chǎn)，建線投入比較少，生產(chǎn)的效率卻相當(dāng)于組合機(jī)床的自動(dòng)線。如美國的福特汽車公司和Ingersoll機(jī)床公司合作，研制成功的HVM800型臥式加工中心的最高轉(zhuǎn)速可達(dá)24000 r/min，工作臺不到1 s行程就能達(dá)到1m.既減少了投入成本，又使其加工的效率得到提升。

2.3 數(shù)控系統(tǒng)在采煤機(jī)制造方面的應(yīng)用

當(dāng)前采煤機(jī)的開發(fā)速度比較快，品種比較多，傳統(tǒng)的機(jī)械加工在單件下料問題上較難，使用數(shù)控氣割，使套料的選用方案得以優(yōu)化，部分零件的焊接坡口可以直接被割出，使其生產(chǎn)效率得到大大的提升。另外數(shù)控氣割機(jī)還可以自動(dòng)調(diào)節(jié)的切縫補(bǔ)償裝，這樣可以對毛坯件的加工余量進(jìn)行精確的控制。如在采煤機(jī)擺線齒形的銷軌輪，其加工的余量較大，切槽比較深，對于普通的銑床的加工余量控制不均勻，但是運(yùn)用數(shù)控銑床可以對其進(jìn)行準(zhǔn)確的控制，降低了能源的消耗，提高了構(gòu)建的質(zhì)量。

3 數(shù)控技術(shù)發(fā)展的方向

3.1 發(fā)展更加高速化和高精度

國際生產(chǎn)工程學(xué)會(huì)21世紀(jì)研究的中心方向是高速化和高精度，其中數(shù)控加工技術(shù)中三維曲面加工，通過64位CPU實(shí)現(xiàn)CAD/CAM技術(shù)，一定程度簡化了操作的指令，使其編程更加簡單，設(shè)計(jì)也更加人性化。另外，在此過程中還廣泛運(yùn)用了“零傳動(dòng)”直線電機(jī)技術(shù)，在數(shù)控技術(shù)的優(yōu)化下把直線電動(dòng)機(jī)的劣勢轉(zhuǎn)化成了優(yōu)勢。

3.2 發(fā)展更加多功能化

數(shù)控機(jī)床在當(dāng)前機(jī)械制造業(yè)中，很多時(shí)候都能達(dá)到一機(jī)多用的功能，科學(xué)合理的執(zhí)行數(shù)控加工的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)較多冗余的合理配置，保障設(shè)備能實(shí)現(xiàn)最高的利用效率。如今，全自動(dòng)數(shù)控機(jī)床使用最廣泛的自動(dòng)換刀系統(tǒng)，配備了多種等功能，快速切換

這些工序，使其通過數(shù)控系統(tǒng)CPU的高速運(yùn)算，使機(jī)床在運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中的前臺工作和后臺編輯的指令要求能快速的實(shí)現(xiàn)。

3.3 發(fā)展更加智能化

數(shù)控技術(shù)還有一個(gè)發(fā)展大趨勢就是加工的智能化，自適應(yīng)控制是近段時(shí)間比較流行的控制技術(shù)，它能使數(shù)控機(jī)床始終保持在最佳加工狀態(tài)，以滿足加工的光滑度和精度的要求。另外，數(shù)控機(jī)床在進(jìn)行故障診斷的時(shí)候，如果數(shù)控機(jī)床的參數(shù)和預(yù)定的波動(dòng)范圍發(fā)生偏差，會(huì)自動(dòng)進(jìn)行修正，還能實(shí)現(xiàn)對硬件設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，機(jī)械操作人員可以根據(jù)該監(jiān)控結(jié)果對機(jī)械實(shí)時(shí)進(jìn)行保養(yǎng)。

4 結(jié)束語

機(jī)械制造業(yè)是國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要組成部分，雖然我國機(jī)械制造技術(shù)和發(fā)達(dá)國家相比還有很大差距，但是隨著近年來制造業(yè)領(lǐng)域的飛速發(fā)展，使我國獲得了在數(shù)控生產(chǎn)領(lǐng)域和發(fā)達(dá)國家競爭的機(jī)會(huì)。另外，數(shù)控加工技術(shù)的大力發(fā)展還培養(yǎng)了許多優(yōu)秀的數(shù)控專業(yè)技術(shù)人才，更加促進(jìn)了我國機(jī)械制造業(yè)的繁榮發(fā)展。

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Application and Development Trend of Numerical Control Technology in Mechanical Manufacturing

ZHANG Wu
（School of Mechanical and Electrical Engineering，Kumin Yunnan 650500，China）

With the rapid development of manufacturing industry，the traditional mechanical manufacturing technology already cannot satisfy the needs of modern product upgrading，more and more machinery manufacturing factory in the process of processing and manufacturing paid attention to the application of nc machining technology. This paper expounds its application in machinery manufacturing，and analyzes the development direction and development trend of numerical control technology，for your reference.

the numerical control technology；mechanical manufacturing；the development trend

TQ171.5

A

1672-545X（2017）02-0260-02

2016-11-20

張武（1977-），男，云南昆明人，本科，高級實(shí)驗(yàn)師，云南開放大學(xué)實(shí)習(xí)工廠廠長，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，數(shù)控技術(shù)，校企合作等。