郭凌岑

（南充職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 南充637131）

現(xiàn)階段，我國科技力量的不斷增強，使我國工業(yè)水平有了顯著提高，這也使傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域開始廣泛應(yīng)用各種先進(jìn)技術(shù)，從而極大推動了機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，先進(jìn)技術(shù)與傳統(tǒng)工業(yè)之間的融合趨勢也大幅加快，我國工業(yè)制造的智能化發(fā)展特點變得越來越明顯。在智能化制造下，傳統(tǒng)生產(chǎn)效率得以大幅加快，這也使其在我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮出了更大的推動作用。機(jī)電一體化技術(shù)是由許多學(xué)科相互交叉后所衍生出的一種新技術(shù)，將其應(yīng)用于工業(yè)制造領(lǐng)域，可極大推動我國制造業(yè)的發(fā)展速度，使工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)效率及質(zhì)量得到有效保障。因此，在制造業(yè)中加快機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用與實踐具有重要現(xiàn)實意義。

1 智能制造與先進(jìn)數(shù)控技術(shù)

在現(xiàn)有的制造行業(yè)中結(jié)合先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用，能夠使產(chǎn)品的生產(chǎn)方式變得更加合理，進(jìn)而使制造技術(shù)變得更加高效，利用智能制造技術(shù)，可實現(xiàn)對信息內(nèi)容的儲存與分類，并通過對這些數(shù)據(jù)與信息進(jìn)行分析，以此衍生出新的信息，從而使工業(yè)制造流程得以實現(xiàn)智能化控制。智能化制造可代替人來完成許多復(fù)雜且危險性較高的任務(wù)，此外其還能像人腦一樣利用數(shù)字化程序來進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與研究，可以說，在智能化技術(shù)的推動下，傳統(tǒng)制造行業(yè)的智能化水平正不斷提高，而智能化技術(shù)的發(fā)展則是以人類智慧為源泉。在機(jī)械制造行業(yè)中，數(shù)控技術(shù)在其中發(fā)揮著舉足輕重的作用，其作為一種加工技術(shù)，能夠高效率地完成生產(chǎn)任務(wù)，并可保證生產(chǎn)精度，其主要以數(shù)控機(jī)床為應(yīng)用對象，通過數(shù)控技術(shù)來對以往的機(jī)械加工方式進(jìn)行革新。對于智能化的數(shù)控機(jī)床來說，只需對相應(yīng)的代碼進(jìn)行編寫并輸入，即可使復(fù)雜的生產(chǎn)工作得到高效率完成，而且無論是在生產(chǎn)效率，還是在生產(chǎn)精度上，都是以往的機(jī)械加工技術(shù)所無法比擬的。隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展，其已經(jīng)能夠完成越來越多復(fù)雜且多樣的加工任務(wù)，這不僅使生產(chǎn)效率得到了大幅提高，工作流程也得到了有效規(guī)范，并且還減少了人力與時間的投入。

2 智能制造和先進(jìn)數(shù)控技術(shù)的融合途徑

2.1 機(jī)電方面的融合

智能制造和先進(jìn)數(shù)控技術(shù)的融合在機(jī)電方面有著重要體現(xiàn)，通過將微處理技術(shù)與計算機(jī)技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，并應(yīng)用于制造設(shè)備中，能夠使其高效率的完成工作電壓轉(zhuǎn)換，進(jìn)而使工作電壓能夠達(dá)到容柵傳感器的工作要求，通過對位移信號進(jìn)行采集，然后利用LM393來轉(zhuǎn)換位移信號，這樣電平轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號在經(jīng)過反相器進(jìn)行整形后，即可發(fā)送至芯片寄存器中，從而使系統(tǒng)能夠獲得所需測量值。先進(jìn)數(shù)控技術(shù)與智能制造之間的融合，推動了機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展，而機(jī)電一體化技術(shù)也將促使智能制造和先進(jìn)數(shù)控技術(shù)進(jìn)一步融合，從而使工業(yè)生產(chǎn)變得更加穩(wěn)定、制造設(shè)備變得更加可靠。

2.2 聯(lián)動控制方面的融合

在聯(lián)動控制方面，利用數(shù)控機(jī)床可實現(xiàn)多軸聯(lián)動，而多軸聯(lián)動則可對材料加工進(jìn)行有效控制。對于各類加工機(jī)床來說，其在運行狀態(tài)、設(shè)備性能方面有很大差異，當(dāng)采用聯(lián)動控制技術(shù)來進(jìn)行產(chǎn)品加工時難以對其加工精度進(jìn)行有效控制，而這也會使成品的質(zhì)量無法達(dá)到預(yù)期的要求，這不僅會使材料出現(xiàn)不必要的浪費，而且也消耗了大量的時間。通過先進(jìn)數(shù)控技術(shù)與智能制造技術(shù)的融合，則可實現(xiàn)聯(lián)動控制的高速、高精度，進(jìn)而使上述問題得到有效解決。例如，多工位多工具聯(lián)動控制能夠在不同工位上應(yīng)用多個刀具來對產(chǎn)品進(jìn)行同步加工，各個工位和對應(yīng)拋光輪呈現(xiàn)出圓周鏡像對稱分布，從而使實現(xiàn)了對不同工件姿態(tài)的同步調(diào)整，使工件能夠在三個工位的支持下利用拋光輪進(jìn)行同步拋光。如圖1所示為多工具多工位聯(lián)動控制拋光。

圖1多工具多工位聯(lián)動控制拋光

高速、高精度的聯(lián)動控制可實時傳輸信息，并通過多軸補償技術(shù)來合理控制與補償加工流程中的各個環(huán)節(jié)，使各個加工環(huán)節(jié)能夠嚴(yán)格按照控制程序來進(jìn)行。并且，考慮到產(chǎn)品加工過程中存在的干擾，其還會依據(jù)PID反饋原理來提高制造加工設(shè)備的抗干擾能力，從而使產(chǎn)品加工過程中出現(xiàn)偏差與錯誤的概率得以大幅降低。

2.3 誤差補償方面的融合

智能制造和先進(jìn)數(shù)控技術(shù)的融合在誤差補償方面也頗具優(yōu)勢，在數(shù)控機(jī)床中，其聯(lián)動控制過程中會受到許多因素的影響，這會導(dǎo)致產(chǎn)品的加工精度降低，究其原因在于零部件會因制作和使用而發(fā)生不同程度的磨損。隨著數(shù)控機(jī)床的發(fā)展，為了降低誤差，可采用多源誤差補償技術(shù)來實現(xiàn)，通過多源誤差補償技術(shù)可使產(chǎn)品加工精度得到顯著提高。多源誤差補償技術(shù)能夠根據(jù)機(jī)床結(jié)構(gòu)，采用統(tǒng)計與測量等方法來構(gòu)建誤差模型，以此分析材料加工過程中產(chǎn)生的誤差量，這樣通過在加工時設(shè)置對應(yīng)的反誤差量，即可使產(chǎn)品加工過程中產(chǎn)生的誤差被抵消。例如在對復(fù)雜曲面零件進(jìn)行多源誤差補償時，數(shù)控機(jī)床原位檢測系統(tǒng)便能夠?qū)C(jī)床的幾何誤差、測頭預(yù)行程誤差、測球半徑誤差、測頭安裝誤差等進(jìn)行檢測，并通過對應(yīng)的方式來實現(xiàn)誤差補償。如圖2所示為數(shù)控機(jī)床的原位檢測示意圖。

圖2數(shù)控機(jī)床的原位檢測示意圖

對于多源誤差補償技術(shù)來說，其分為幾何誤差補償、力誤差補償、熱誤差補償與振動主動抑制四種技術(shù)，其中幾何誤差補償技術(shù)會通過解耦分離來對加工時的補償值進(jìn)行計算，然后在實際加工時利用疊加補償?shù)姆绞絹韽浹a加工誤差。力誤差補償則可使加工機(jī)器具備更強大的切削能力，從而使產(chǎn)品在加工時產(chǎn)生的變形誤差得到有效控制。熱誤差補償則能夠利用加工信息來對立體加工模型進(jìn)行構(gòu)建，從而使誤差測定時間減少，使加工誤差預(yù)測精度得到有效提高。振動主動抑制則可使加工材料產(chǎn)生的內(nèi)部振動得到有效抑制，進(jìn)而使加工控制性能得到有效提高。

2.4 智能控制方面的融合

目前，在加工機(jī)床發(fā)展中，已經(jīng)廣泛應(yīng)用智能化技術(shù)，這也使人們能夠收集到更多的信息來對相應(yīng)的數(shù)據(jù)模型進(jìn)行構(gòu)建，并依據(jù)算法規(guī)則來實現(xiàn)信息監(jiān)控與處理，從而使設(shè)備的診斷、統(tǒng)計、優(yōu)化等具備智能化特征。利用智能化控制技術(shù)，可使機(jī)床對加工過程進(jìn)行全方位分析，并對產(chǎn)品加工的各個環(huán)節(jié)及生產(chǎn)狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)控，同時也能使設(shè)備具備自我控制與維護(hù)功能。可以說，在智能化發(fā)展中，利用智能化控制技術(shù)來采集與分析大數(shù)據(jù)已經(jīng)成為其核心所在，大數(shù)據(jù)的挖掘與計算更使得加工參數(shù)得到了有效優(yōu)化，實現(xiàn)了對運行狀態(tài)的實際檢測。

3 智能制造和先進(jìn)數(shù)控技術(shù)的融合發(fā)展趨勢

就目前來看，我國相比于國外發(fā)達(dá)國家，在智能化技術(shù)研究上的起步相對較晚，這也使我國尚未形成全面而完善的智能化技術(shù)研究體系，從而使智能化技術(shù)在應(yīng)用過程中遭遇了許多困難，而這些困難往往需要較長的時間來進(jìn)行逐一解決。智能制造和先進(jìn)數(shù)控技術(shù)在融合發(fā)展過程中，需要加強數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用，使產(chǎn)品加工效率及精度得到進(jìn)一步提升，同時確保設(shè)備的使用安全，為此，國內(nèi)外許多生產(chǎn)商都致力于研究和應(yīng)用開放性更高的數(shù)控系統(tǒng)，以此實現(xiàn)工業(yè)領(lǐng)域的穩(wěn)定安全生產(chǎn)。隨著智能制造和先進(jìn)數(shù)控技術(shù)之間融合的不斷深入，我國制造業(yè)在未來發(fā)展中必將以多任務(wù)聯(lián)合處理、有效檢測以及精準(zhǔn)識別作為全新的發(fā)展趨勢。

4 結(jié)語

總而言之，相比于國外發(fā)達(dá)國家來說，我國在數(shù)控技術(shù)發(fā)展上還有較長的路要走，只有對國外國家在智能制造和數(shù)控技術(shù)的發(fā)展方向進(jìn)行全面了解和掌握，才能為我國智能制造和數(shù)控技術(shù)的融合發(fā)展提供指導(dǎo)，而這對于我國推動高新技術(shù)的發(fā)展與創(chuàng)新具有重要意義。通過對我國智能制造和數(shù)控技術(shù)在融合過程中所遭遇的困難進(jìn)行研究，能夠幫助相關(guān)企業(yè)更好地將先進(jìn)數(shù)控技術(shù)應(yīng)用到智能化數(shù)控設(shè)備中。在工業(yè)4.0時代下，我國工業(yè)企業(yè)需要不斷進(jìn)行技術(shù)改良與創(chuàng)新，以此加快智能制造和數(shù)控技術(shù)之間的融合，提高自身在市場中的競爭能力，并在工業(yè)革命中發(fā)揮關(guān)鍵作用，以此全面推動智能制造數(shù)控技術(shù)的發(fā)展。