謝東東

摘要：數(shù)控加工是機械制造中的先進加工技術(shù)的應(yīng)用范圍也越來越廣，尤其是在機械制造中的應(yīng)用更為廣泛。本文將對數(shù)控技術(shù)的原理與裝備進行分析，并在此基礎(chǔ)上廣泛使用給機械制造業(yè)的生產(chǎn)方式、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)帶來了深刻的變化，是制造業(yè)實現(xiàn)自動化、柔性化、集成化生產(chǎn)的基礎(chǔ).對其在機械制造中的應(yīng)用情況進行研究。

關(guān)鍵詞：數(shù)控技術(shù)；機械制造；應(yīng)用

引言

數(shù)控加工是機械制造中的先進加工技術(shù)。它的廣泛使用給機械制造業(yè)的生產(chǎn)方式、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)帶來了深刻的變化，是制造業(yè)實現(xiàn)自動化、柔性化、集成化生產(chǎn)的基礎(chǔ)。在機械制造業(yè)中，數(shù)控加工技術(shù)已經(jīng)越來越受到重視。利用現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)的靈活性，最大限度的應(yīng)用于機械制造行業(yè)。將機械設(shè)備的功能、效率、可靠性和產(chǎn)品質(zhì)量提高到一個新的水平，從而滿足現(xiàn)代市場的競爭需求。

1.數(shù)控技術(shù)在先進制造技術(shù)中的作用

1946年第一臺電子計算機問世，標(biāo)志著人類進入了信息化時代?？茖W(xué)技術(shù)和社會生產(chǎn)力的迅速發(fā)展，對機械產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)率提出了越來越高的要求，特別是軍事工業(yè)產(chǎn)品，如飛機螺旋槳葉片曲面的加工，對機械加工設(shè)備性能的要求越來越高。1948年美國帕森斯公司提出了采用電子計算機實現(xiàn)機床控制，得到美國軍方的支持和麻省理工學(xué)院機械伺服機構(gòu)教研室的響應(yīng)，于1952年成功地研制出了世界上第一臺三坐標(biāo)數(shù)控銑床，初步實現(xiàn)了機械加工的數(shù)字化。這種以計算機為依托以數(shù)字方式控制機床工作的控制技術(shù)稱為數(shù)字控制技術(shù)，由這種技術(shù)構(gòu)造的控制系統(tǒng)稱為數(shù)控系統(tǒng)（Numerical Control，簡稱數(shù)控（NC）。由于近20年計算機的快速發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)已經(jīng)全部計算機化，所以現(xiàn)在又將數(shù)控稱為計算機數(shù)控。將由數(shù)控系統(tǒng)控制的機床稱為數(shù)控機床

20世紀末，由于微電子技術(shù)的飛快發(fā)展，使數(shù)控系統(tǒng)的性能有了極大的提高、功能不斷豐富、滿足了數(shù)控機床自動交換刀具、自動交換工件（包括交換工作臺、工作臺立、臥式轉(zhuǎn)換等）的需要；而且還進一步滿足了在數(shù)控機床（1～2臺）之間，增加自動輸送工件的托盤站（ APC）或機器人傳輸工件，構(gòu)成柔性制造單元的需要；以及實現(xiàn)了由多臺的數(shù)控機床（含加工中心、車削中心）傳送帶、自動導(dǎo)行小車（AGV- Automated Guide Vehicle）、工業(yè)機器人（Robot）以及專用的起吊運送機等組成的柔性制造系統(tǒng)FMS的控制。此外，還有由加工中心，CNC機床，專用機床或數(shù)控專用機床組成的柔性制造線（FML）；或多條FMS配備自動化立體倉庫連接起來的柔性造工廠（FMF）

隨著信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動化技術(shù)的發(fā)展、在數(shù)控技術(shù)（機械制造業(yè)中則體現(xiàn)在數(shù)控機床上）的基礎(chǔ)上，將以往企業(yè)中相互獨立的工程設(shè)計、生產(chǎn)制造及經(jīng)營管理等過程，在計算機及其軟件的支撐下，構(gòu)成一個覆蓋整個企業(yè)的完整而有機的、以實現(xiàn)全局動態(tài)最優(yōu)化、總體高效益、高柔性，并進而贏得競爭全勝的計算機集成制造系統(tǒng)（Computer Integrated Manufacturing System-CIMS），這一發(fā)展趨勢至今仍然方興未艾。

僅就以上幾點，雖然不是先進制造技術(shù)的全部，但足可以看出，數(shù)控技術(shù)是如此廣泛、深入、系統(tǒng)地影響著先進制造技術(shù)，并強有力地支撐著先進制造技術(shù)，正迅速的發(fā)展著。

2.國產(chǎn)數(shù)控機床技術(shù)的不足

長期以來，國產(chǎn)數(shù)控機床始終處于低檔迅速膨脹，中檔進展緩慢，高檔依靠進口的局面，特別是國家重點工程需要的關(guān)鍵設(shè)備主要依靠進口，技術(shù)受制于人。究其原因，國內(nèi)本土數(shù)控機床企業(yè)大多處于“粗放型”階段，在產(chǎn)品設(shè)計水平、質(zhì)量、精度、性能等方面與國外先進水平相比落后了5-10年。在高、精、尖技術(shù)方面的差距則達到了10-15年。同時，中國在應(yīng)用技術(shù)及技術(shù)集成方面的能力也還比較低，相關(guān)的技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準的研究制定相對滯后，國產(chǎn)的數(shù)控機床還沒有形成品牌效應(yīng)。同時，中國的數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)目前還缺少完善的技術(shù)培訓(xùn)、服務(wù)網(wǎng)絡(luò)等支撐體系，市場營銷能力和經(jīng)營管理水平也不高。更重要原因是缺乏自主創(chuàng)新能力，完全擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的數(shù)控系統(tǒng)少之又少，制約了數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

國外公司在中國數(shù)控系統(tǒng)銷量中的80%以上是普及型數(shù)控系統(tǒng)。如果我們能在普及型數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品快速產(chǎn)業(yè)化上取得突破，中國數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)就有望從根本上實現(xiàn)戰(zhàn)略反擊。同時，還要建立起比較完備的高檔數(shù)控系統(tǒng)的自主創(chuàng)新體系，提高中國的自主設(shè)計、開發(fā)和成套生產(chǎn)能力，創(chuàng)建國產(chǎn)自主品牌產(chǎn)品，提高中國高檔數(shù)控系統(tǒng)總體技術(shù)水平。

3.數(shù)控技術(shù)在機械制造中的應(yīng)用

3.1工業(yè)生產(chǎn)

工業(yè)機器人和傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)一樣是由控制單元、驅(qū)動單元和執(zhí)行機構(gòu)組成的。主要運用機器設(shè)備的生產(chǎn)線上，或者運用于復(fù)雜惡劣的勞動環(huán)境下下，完成人類難以完成的工作，很大程度上改善了勞動條件，保證了生產(chǎn)質(zhì)量和人身安全。

3.2煤礦機械

現(xiàn)代采煤機開發(fā)速度快、品種多，都是小批量的生產(chǎn)，各種機殼的毛坯制造越來越多地采用焊件，傳統(tǒng)機械加工難以實現(xiàn)單件的下料問題，而使用數(shù)控氣割，代替了過去流行的仿型法，使用龍骨板程序?qū)Σ擅簷C葉片、滾筒等下料，從而優(yōu)化套料的選用方案。使其發(fā)揮了切割速度快、質(zhì)量可靠的優(yōu)勢，一此零件的焊接坡口可直接割出，這樣大大提高了生產(chǎn)效率。

3.3汽車工業(yè)

汽車工業(yè)近20年來發(fā)展尤為迅猛，在快速發(fā)展的過程中，汽車零部件的加工技術(shù)也在快速發(fā)展，數(shù)控技術(shù)的出現(xiàn)，更加快了復(fù)雜零部件快速制造的實現(xiàn)過程。

將高速加工中心和其它高速數(shù)控機床組成的高速柔性生產(chǎn)線集“高柔性”與“高效率”于一體，既可滿足產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代的要求，做到一次投資，長期受益，又有接近于組合機床剛性自動線的生產(chǎn)效率，從而打破汽車生產(chǎn)中有關(guān)“經(jīng)濟規(guī)?！钡膫鹘y(tǒng)觀念，實現(xiàn)了多品種、中小批量的高效生產(chǎn)。數(shù)控加工技術(shù)中的快速成形制造技術(shù)在復(fù)雜的零部件加工制造中可以很輕易方便的實現(xiàn)，不僅如此，數(shù)控技術(shù)中的虛擬制造技術(shù)、柔性制造技術(shù)、集成制造技術(shù)等等，在汽車制造工業(yè)中都得到了廣泛深入的應(yīng)用。21世紀的汽車加工制造業(yè)已經(jīng)離不開數(shù)控加工技術(shù)的應(yīng)用了。

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