數控技術的應用及展望

李少文

【摘 要】數控技術是現代工業生產中的一門高新技術，綜合了機械設計技術、自動化技術、制造工藝技術、計算機技術、控制理論的多學科交叉型的科學技術。本文論述了數控技術的內涵；分析了數控技術在航空航天工業、汽車工業、機械工業等領域的應用，并對數控技術的發展進行了展望。

【關鍵詞】數控技術；應用；展望

0 前言

數控技術是利用數字化信息技術，結合機械運動和機器工作過程特點，對其運動和過程進行控制的機電一體化技術，數控技術是現代工業生產中的一門高新技術和新型技術，也是發展十分迅速的新型技術[1]。隨著精密制造技術和自動化技術的發展，數控技術不單是數字控制過程，也不單是最優化技術在機械制造領域的移植和應用，而是綜合了機械設計技術、自動化技術、制造工藝技術、計算機技術、控制理論的多學科交叉型的科學技術[2]。數控技術應用于機械制造及自動化中，同機械優化設計相融合，就可以根據機械設計的標準規范、理論和方法等建立反映實際工程設計問題和符合工程數學規劃要求的模型，并進一步采用數學規劃方法和計算機技術自動找出優方案[3]。數控技術隨著機械制造及自動化現代設計方法的發展不斷更新，隨著優化設計工具的工程應用及科學技術的發展不斷擴展和深化。隨著制造業全球化的發展，數控技術主要是將國際大型通用優化設計工具軟件優化設計基礎理論與實際工程應用密切結合，通過數控技術在機械工程應用，有利于工程技術人員掌握數控技術的實質內容及應用技巧[4]。隨著自動化技術的發展，使得數控技術不但具有涉及基礎面寬，實踐性強，技術更新快的特點[5]。

1 數控技術的發展和內涵

現代機械制造及自動化中要求提高加工產品質量，提高機械產品的性能和，縮短機械產品的設計周期和降低產品原材料消耗和產品的制造成本，數控技術就得到廣泛的應用。由于數控技術與自動化相融合，使得產品設計問題具有復雜性、跨學科性、隱含性和多目標、多約束多參數的特點。所以，有人說現代數控技術是建立在物理學、應用數學、應用力學、應用化學、計算機程序設計材料學之上解決復雜設計、制造、加工問題的一種有效技術。目標函數與約束的確定，對精密儀器應按其精度最高或誤差最小的要求建立目標函數。數控技術集機械化、自動化一體的綜合性的學科，具有實際應用價值和理論價值，是非常有發展潛力的研究方向。數控技術與數控設備發展迅速，縱觀世界上數控技術及其裝備的發展，數控技術的發展和內涵呈現如下發展的新趨勢。一是，數控技術呈現出高速化、高精密化，高可靠性，數控機床設計的CAD化，綠色化的發展趨勢。數控技術與自動化相結合，高速化可極大地提高生產效率，縮短產品的生產周期，高精密化可提高產品的質量和品質，從而提高產品的市場競爭能力。高速加工技術和高精度加工技術相輔相成，從精密數控加工到超精密數控加工，特別是先進的特高精度數控加工既是世界各工業強國致力發展的方向，也是一個國家制造業先進化的標志。二是，數控系統的可靠性要高于被控制設備的可靠性，數控技術應用中并不是可靠性越高越好，需要的是適度數控系統的即可靠。可靠性受性能價格比的約束，數控加工的商品要有市場，合理地使用數控機床，可以降低生產成本，提高企業經濟效益和產品競爭能力。三是，現代制造業領域對于節約資源、保護環境、節約能源、促進可持續發展具有明確要求。數控技術通過優化集成，將綠色制造流程應用于生產過程，形成新一代產品的，有利于提供各種高性能和低成本的綠色材料產品[6]。綠色制造又稱環境協調制造，是制造產品指從原料、加工、生產、使用、廢棄、再生的全程中，制造產品具有較高可循環再生率，較低環境負荷值和優異性能的產品制造過程。環境負荷包括資源攝取量、污染排放量、能源消耗量、廢物排放量、回收再生的難易程度等[7]。綠色化是面向環境的綠色產品設計及制造技術的基礎，在現代設計及制造中的應用不斷擴大。四是，數控技術與數控設備的技術范圍所覆蓋的領域有機械制造技術領域，自動控制技術領域，伺服驅動技術領域微電子技術領域以及軟件技術領域等。數控機床對管理及操作人員的業務素質要求較高，促使數控技術的更新隨著工業技術的發展而不斷深入。

2 數控技術在現代工業的應用

數控技術在現代高新設計方法和先進技術制造技術中的應用已越來越廣泛，數控技術不僅僅是單一的完成某零部件的數控加工設計，而應該將數控車床使用、編程、維修等的因素統一考慮。數控加工設計設計強調可靠性設計、環保設計、維修性設計等。數控技術在現代高新設計方法和先進技術制造技術中應用更為活躍，應用領域更加的廣泛。數控加工涉及到通用機械與機床、航空航天工程機械、橋梁、水利、船舶、鐵路運輸行業、汽車、通訊行業、能源工業、輕工紡織、建筑、機械、軍事工業、食品機械、石油及石化行業等諸多方面。數控技術的應用還能處理具有復雜結構的加工，如飛機結構整體、飛機機身、航空發動機輪盤、火箭發動機殼體、潛艇外部液壓艙、潛艇結構、機器人等。數控技術應用于大規模的工程建設，大型水輪機結構，石油鉆井井架，建筑橋梁等。數控技術也應用于產量大的汽車車架、車身箱形梁結構、裝載機平面、起重機、制動器圓錐、凸輪機構各類彈簧、圓柱齒輪連桿機構、軸承等。現代數控技術與以前相比，在深度和廣度上都有很大的變化。數控技術專業技術人員應該站在創新性數控技術的高度，重新審視和定位數控技術的創新和發展，從而建立與新經濟時代相適應的數控技術知識體系和產業結構體系。

【參考文獻】

[1]郭諄欽，王承文.現代設計方法在機械優化設計中的應用[J].機電產品開發與創新，2007，20（2）：106-108.

[2]陳美謙，林榮川.試論數控專業復合型人才的培養[J].安徽理工大學學報（社科版），2007（1）：23-25.

[3]李晶，鹿曉陽，陳世英.結構優化設計理論與方法研究進展[J].工程建設，2007， 39（6）：21-24.

[4]程耿東，顧元憲，王健.我國機械優化研究與應用的綜述和展望[J].機械強度，1995，17（2）：68-74.

[5]王瑾.面向環境的產品設計制造及應用研究[J].機械管理開發，2011，26（1）：59-60.

[6]王維威，解念鎖.金屬基復合材料的加工方法及應用[J].科技創新導報，2010（29）：64.

[7]解念鎖.梯度功能材料的制造方法及應用[J].陜西工學院學報，2002，18（2）：4-7.

[責任編輯：楊玉潔]