機電一體化技術在數控機床中的應用探究

摘要：機電一體化是繼超大規模集成電路后的機械技術與電子技術的結合產物。隨著微電子計算機的迅速發展和應用，機電一體化技術作為涉及多門學科知識的系統技術得到大力的發展。本文就數控機床的發展現狀進行分析，對于機電一體化技術在數控機床中的應用提出具體的建議，以作參考。

Abstract： after the very large scale integrated circuit in the mechanical and electrical integration is the combination of mechanical technology and electronic technology products. With the rapid development of microelectronics computer and ?application of ?mechatronics ?technology ?as involving the multi-discipline knowledge system has been vigorously the development of the technology. This paper analyzes the current situation of the development of numerical control machine tool， for mechanical and electrical integration technology in the application of numerical control machine put forward concrete Suggestions， for reference.

關鍵詞：機電一體化;數控機床;應用

Keywords： mechanical and electrical integration; CNC machine tools; application

1.引言

機電一體化的概念于上世紀70年代由日本提出，是一門跨學科的系統級技術，而今機電一體化已經發展成為一門擁有自身基礎體系的新型學科。此技術要求產品擁有高質量、小體積、低功耗、高可靠的特點，是一項能夠實現系統最優化的技術。然而機電一體化技術在我國的起步比較晚，相應專業性人才缺口較大，而且我國的工業系統軟硬件設施較差，我國的機電一體化技術在數控機床上應用方面廣泛性和程度深入性與發達國家相比還存在一定的差距，因此我國需加大力度發展機電一體化技術在數控機床上的應用，提高我國工業系統的現代化程度。

2.我國數控機床發展中存在的問題

2.1數控化水平較低

一個國家的數控化水平，是看其機床的數控化比率的高低，而我國較先進發達國家的機床數控化比率還有些差距，目前我國的數控化比率在生產方面大約在30%，在消費方面大約在50%，與發達國家的70%相差甚遠。據統計，我國的經濟型數控機床占有國產機床品種的50%，最高的轉速僅在2000轉/秒，極個別的能夠達到8000轉/秒，而大型的、高性能、高精度機床僅占國產機床數量總數的1.5%～2.5%，達不到國外機械先進國家比如德國或者日本的二十分之一，在研發高端的數控機床時，由于我國的核心部件開發能力不高，而且開發周期比較長，因此其中的核心零部件不是和國外合作研發便是依靠國外進口，嚴重的制約了我國數控化水平的提高。

2.2嚴重缺乏核心技術

據統計在02年到08年之間我國的機床消費和出口排名世界第一，結果看似機床業比較發達，但相反的是我國的機床的利潤不高，最多的是依靠經濟型機床來出口，而高端的大型機床利潤相當低。造成這種局面的最主要原因是我國目前的核心技術缺乏，核心部件的研發能力不高，而且研發周期較長，技術無法實現產業化，在核心部件的研發成本控制和性能校對與國外發達過肩相比存在很大的差距。我國現在的中端、高端機床產業主要是進行部件的制造和組裝商，真正掌握核心技術的確實外資企業，中高端的機床的核心部件依靠進口來補充，而核心部件的價值就相當于機床成本的60%，這就嚴重的制約了我國數控機床的盈利和發展。

2.3產品性能不高

數控機床產品的性能的決定因素主要是由零部件的精度、轉速等等因素決定的。目前我國的數控機床的零部件精度普遍不高，很多的零部件加工企業在精度方面達不到客戶的要求，特別是在定位精度中的重復定位精度方面，僅有少數產品能夠達到歐洲所規定的標準的定位精度。其次在轉速方面，我國的產品在軸轉速、移動速度、換刀速度方面與國外的發展水平有較大的差異，比如在國外的加工中心的快速進給速度大部分都能夠達到40米/分鐘，甚至最高的能夠達到90米/分鐘，但是反觀國內的加工中心大多都在30米/分鐘，小部分能夠達到60米/分鐘，與國外相比數控機床產品無論是在進給速度、軸轉速、連續工作時間都有不小的差距。

3.機電一體化在數控機床中的應用

3.1自動控制在數控機床中的應用

數控機床與普通機床的最大區別是在于“數控”上，而數控的最大含義便是能夠減少人工的操作，具有一定的智能化。而自動控制技術是利用控制器控制機器能夠按照某種規則自動的運行，來完成某種控制任務，保證某個預定目標的實現。在數控機床中利用自動控制技術中的速度控制、高精度定位控制的技術來保證數控機床的正常工作，其中用信息處理技術來保證整個機床運行的準確性以及及時性，保證產品生產的質量和效率。自動控制技術的應用減少了人工操作干涉，有利于將人從復雜危險的環境中解放出來，而且由于人工干涉的減少更能夠提高產品的生產速度和精度以及效率。

3.2伺服驅動技術在數控機床中的應用

伺服驅動技術是機電一體化中相當重要的一種技術，其能夠使產品的位置以及狀態等輸出量根據輸入信號量的變化而得到自動控制的一種技術。該技術以執行元件和驅動為主要的研究目標，執行元件首先與數控裝置連接，能夠接收輸入的控制指令，其次由于機械的執行部件相連接，能夠控制一系列動作的實現。伺服驅動技術在數控機床上的應用能夠提高產品的動態性能，保證產品的精度標準，控制產品質量，提高產品的生產效率，提高數控機床的穩定性和高精度性。

3.3檢測與傳感技術在數控機床中的應用

檢測與傳感技術是指將諸如速度、位置、溫度、加速度、酸度以及其他形式的參考變量轉換成為統一標準的電信號，然后把這種經過處理后得到的電信號輸入到信息處理系統中，接著由信息系統產生相應的控制信號來控制機械執行部件的動作。正是由于檢測與傳感技術的應用，能夠保證數控機床在運行過程中的實時性和準確性，能夠快速的做到準確定位，保證數控機床的每一步操作能夠按照指令去執行，達到指令預期的效果，并能夠實時的監測數控機床的運行狀態，有效的保證數控機床的正常工作。

4.結論

機電一體化作為一項跨多門學科而興起的新興技術，正在飛速的發展和完善，已經逐漸的形成自己的體系基礎。隨著微電子技術的迅速發展和廣泛普及，計算機行業發生著翻天幅度的變化，機電一體化作為微電子技術的新型技術代表將對數控機床的發展做出巨大的推動作用，應用機電一體化的數控機床是一個發展趨勢，這會引發我國工業系統的巨大變革，將我國的工業生產引進到一個嶄新的時代。

參考文獻：

[1]胡家華.機電一體化在數控機床中的應用[J].機電信息，2012（21）

[2]劉磊，涂萬陽.機電一體化在數控機床中的應用[J].經營管理者，2014（04）

作者簡介：

胡繼坤（1991-），男，現為長江大學機械工程學院本科學生。