淺析數控技術在機械制造中的應用與發展方向

楊潤地

四川省成都市第七中學2014級12班

淺析數控技術在機械制造中的應用與發展方向

楊潤地

四川省成都市第七中學2014級12班

作為當代先進的加工技術，數控技術在機械制造中占有十分重要的地位，其廣泛應用不僅改變了機械制造業的生產方式、產品結構以及產業結構，更為機械制造業自動化、柔性化、集成化生產的實現奠定了堅實的基礎。本文從數控技術的特點及其發展現狀出發，簡要分析了數控技術在機械制造中的應用，并在此基礎上分析了數控技術開放化、高速化、高精度、復合化、智能化、信息交互網絡化等發展方向，以期為我國數控技術的發展及其在機械制造中更好的應用提供參考。

數控技術 機械制造 發展方向

1 數控技術的特點和發展現狀

1.1 數控技術的特點

數控技術是在現代數控系統的支持下對機械制造、自動控制、計算機、高精度測量、信息處理、微電子和機械制造等多種技術的綜合應用，其控制執行設備的實現主要是借助計算機中預先儲存好的控制程序執行繁瑣的數據存儲和運算處理，極大地提高了機械加工的精度與智能化，提高了機械制造的效率。數控技術主要有以下幾個特點：

①數控系統CPU數據處理速度加快對于復雜曲面形狀和零件，以及中微小線段的高速度、高精度加工成為可能；

③數控技術的應用可大大減少輔助時間，可實現點位控制、點位/直線切削控制、進給速度控制，還可滿足高質量的零件加工要求；

④數控技術采用開放性數控系統，具有高精度模塊化標準工具，有利于減少安裝與換刀時間，同時具備多刀加工，還可推動管理工具水平和工具標準化程度的提升。

1.2 我國數控技術的發展現狀

隨著國家經濟實力提升和科學技術的進步，我國數控技術在多軸聯動控制、功能復合化、網絡與智能化等方面取得了不錯的成效。目前已經生產出各種精密的高效率數控機床以及重型機床，與此同時，機床的性能以及零件加工的精度也在較大程度上得到了提升，有些機床甚至已經接近世界先進水平。但是，我國數控技術以及機械制造產業與歐美國家相比在納米輪廓控制、納米高精度控制、納米平滑加工，以及以納米為單位的插補令等方面存在較大差距。

2 數控技術在機械制造中的實際應用

在不斷發展的信息技術、網絡技術以及自動化技術的支持下，數控技術在機械制造行業中的應用越來越廣泛，機械制造業的范圍得以拓寬，我國經濟實力也得以增強，以下為筆者所整理歸納的數控技術在各領域機械制造行業中的實際應用：

2.1 數控技術在礦井機械中的應用

傳統的采礦機械加工工藝在單件加工下料時效率較低，且精度難以控制，而應用數字控制技術可以更從容地對采礦機的滾筒、機葉等單件下料，豐富了機殼用料的備選方案。數控技術在采礦機械加工中的應用體現了以下幾點優勢：可以加快采礦機的切割速度，提高采礦的工作效率；使得采礦機的產品質量更加可靠，有利于采礦工作能順利完成；采用數控技術下井進行采礦作業，有效避免了人工下井作業的危險，避免礦井災難的發生；采礦機上一些零部件的切割可以直接從焊接的坡口進行，極大擴大了作業效率。

2.2 數控技術在汽車工業中的應用

現狀研究成果一般通過VISSIM、 TRANSYT-7F、Synchro等仿真軟件進行評價. 應用方面，林曉輝等[16]則利用Visnal Basics 軟件工具開發了城市交叉口時空資源綜合利用優化配置的決策應用軟件，將協同優化技術通過軟件得到應用.

隨著人們生活質量的提高，人們對汽車的需求越來越大，汽車行業進入較快發展，這使得汽車制造、汽車零部件加工等相關行業均獲得了較快的發展，汽車制造業中廣泛應用數控技術中的集成制造、虛擬制造和柔性制造等多種數控機械制造技術，大大加快了汽車復雜零部件的制造效率，推動了汽車行業及相關行業的發展。如可應用于測量汽車曲軸、凸輪軸、閥座等零件的直線度、長度、垂直度、密度等內容的激光數控檢測技術，以上零件測量尺寸的分辨率均可達1μm，重復精度也在0.2μm左右，因而具有非常高的精確性。

2.3 數控技術在工業生產中的應用

現代化工業生產中，有些特殊行業難以實現現代生產要求，并且存在嚴重的人力資源浪費與工傷安全事故，因此在工業生產中引進先進的數控技術并實現自動化生產不僅可適應較為惡劣的生產環境，還可以改善生產條件。有助于安全管理，實現自動化的機械生產線，提高生產效率，節約人力成本。數字化、信息化管理保證產品高質量，企業生產效率隨之可得到提升，操作人員的人身安全也得到了一定的保障。此外，企業還可利用數控技術的監管功能及時發現操作過程中出現的錯誤，在提示錯誤操作的同時還將采取一定的措施來保護設備，以確保生產的正常進行。

2.4 航空和宇航工業

在航空和宇航工業領域中，有一些特殊的零部件為薄壁和薄筋需要加工，材料可能為鋁或者鋁合金，剛度很差，只有在高切削速度和切削力很小的情況下，才能對這些筋、壁進行加工。這對我們傳統的切割工藝是一項挑戰，因而，數控技術的高速、高精、高柔性的特點正符合要求，數控技術的應用，使得切割能夠順利并迅速地進行，有效地節省更多的能源。

2.5 數控技術在機械設備上的應用

在機械制造行業居于核心地位的是先進的設備，數控技術在機械設備中的應用推動了機電一體化的實現，進而使得機械制造行業也快速朝數字化及自動化的方向發展。數控技術可依靠代碼將企業生產的各類數據儲存于介質中，繼而將發出的指令傳達到控制系統，最終實現對整個機床生產的控制。對于機械設備中啟動冷卻泵、選擇刀具、主軸速度變化等各種繁雜的操作，數控技術主要是通過軟件設置來進行控制。大量應用實踐表明，數控技術在機械設備上的應用促進了企業生產效率的提升，同時也幫助不少行業實現了批量化生產，對我國的經濟發展起到了較強的推動作用。

2.6 數控技術在工業機器人方面的應用

工業機器人通常指在數控技術的控制下能夠模擬人的動作，屬于工業設備的一種，工業機器人的使用可以很好的改進生產條件，改善工業勞動條件和環境。節省了生產時間的同時，也節約了勞動力成本，從工業機器人的基本功能上來看，可以完成基本的人力生產工作，同時還可以完成噴漆、焊接等一些復雜性和生產要求相對較高的工作，另外其還可以在一些人類無法作業的太空環境、深水環境等保證良好的工作狀態，順利完成任務。

3 數控技術在機械制造中的發展方向

3.1 高速、高精加工、高可靠性技術及裝備方向發展

機床的高速化可極大地提高加工效率，降低加工成本，縮短生產周期和提高市場競爭力。高精度直接關系到產品的加工質量。高可靠性是指數控系統的可靠性比被控設備的可靠性高出一個數量級以上，是數控系統綜合性能優劣的直接體現。

3.2 軸聯動加工和復合加工方向發展

多軸聯動加工可利用刀具的最佳幾何形狀進行切削，可以很好的保證零件的光潔度。產品的加工效率有了更好的保證，加工質量和加工精度大幅提升。

3.3 向智能化、開放式、網絡化方向發展

在加工效率和加工質量方面的智能化，以及提高驅動性能及使用連接方便的智能化，可以采用自適應控制加工過程、自動生成工藝參數、前饋控制、電機參數的自適應運算、自動識別負載自動選定模型、自整定等。為實現簡化編程、簡化操作方面的智能化，可以采用智能化的自動編程、智能化的人機界面等。還有智能診斷、智能監控方面的內容、方便系統的診斷及維修等。

4 結束語

在我國實現現代化的進程中，機械制造行業這一根基產業不僅對其他行業的進步與發展有著直接影響，同時也決定著我國在國際中的競爭地位。就目前而言，我國的機械制造水平與歐美國家還存在相當大的差距，由于數控技術是未來制造工藝發展的核心環節，是實現機械制造加工自動化控制的重要因素，只有著力于發展數控技術，注重技術的創新，不斷提高數控技術應用的有效性，才能有效地保障我國機械制造業與時代科技進步相協調。

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[5]周濟,邵新宇,周艷紅. “數控一代”機械產品創新工程的戰略意義和技術路線[J].中國機械工程,2012,01:1-6