數(shù)控技術(shù)在機械制造中的應(yīng)用研究

徐靈巖/太原理工大學(xué)

數(shù)控技術(shù)在機械制造中的應(yīng)用研究

徐靈巖/太原理工大學(xué)

進入新時期以來，隨著我國社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展和社會的不斷進步，機械制造業(yè)以其廣泛的應(yīng)用范圍影響著國家工業(yè)的發(fā)展，而數(shù)控技術(shù)作為機械制造自動化的關(guān)鍵，直接關(guān)系著國民經(jīng)濟的發(fā)展。所以我們要大力發(fā)展壯大機械制造業(yè)，以適應(yīng)不斷發(fā)展的現(xiàn)代化經(jīng)濟環(huán)境和不斷擴大的市場需求。

數(shù)控技術(shù)；機械制造；應(yīng)用

前言

在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的過程中，機械制造業(yè)越來越引起大家的關(guān)注，其影響力逐步加大。在機械制造技術(shù)自動化中，數(shù)控技術(shù)是關(guān)鍵。數(shù)控技術(shù)的不斷進步能夠更好的推動機械制造業(yè)的蓬勃發(fā)展，也能帶動相關(guān)技術(shù)水平的穩(wěn)步提高。所以說，進一步探討數(shù)控技術(shù)能夠帶來很多益處，不僅僅可以帶動機械制造業(yè)的發(fā)展，還能提升我國的綜合國力。

一、數(shù)控技術(shù)的原理及技術(shù)裝備

數(shù)控技術(shù)(簡稱CNC)指傳統(tǒng)機械加工技術(shù)與現(xiàn)代計算機技術(shù)相結(jié)合，通過計算機控制機械設(shè)備的角度、速度和位置等機械量以及與機械能量流向有關(guān)的開關(guān)量。CNC系統(tǒng)主要包括以下幾個部分：CNC裝置、輸入裝置、輸出裝置、軟件和速度控制單元等。作為CNC的核心CNC裝置的工作原理是把機床加工相關(guān)信息輸入其中，經(jīng)過專用電子計算機處理，再輸出到各個驅(qū)動電路；同時，應(yīng)進行實時控制，以實現(xiàn)整個過程操作的精準(zhǔn)化。先進的數(shù)控裝備是保證數(shù)控加工精度、效率和自動話的基礎(chǔ)。數(shù)控裝備主要包括自動控制及智能化的數(shù)字伺服技術(shù)、精密機械技術(shù)、精密檢測及智能化的傳感技術(shù)等。

二、數(shù)控技術(shù)在機械制造中的應(yīng)用

結(jié)合實踐來看，數(shù)控技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，并涉及到國民經(jīng)濟的多種領(lǐng)域，對此筆者將對一些重點應(yīng)用進行探究。

（一）數(shù)控技術(shù)在機械設(shè)備上的應(yīng)用

機械設(shè)備是機械制造行業(yè)的物質(zhì)基礎(chǔ)和重要組成部分，具有無可替代的重要地位，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，為機械制造行業(yè)帶來了新的機遇和挑戰(zhàn)，機械制造業(yè)向著自動化和數(shù)字化的方向發(fā)展，使機電一體化成為現(xiàn)實，對于數(shù)控機床的控制能力也提出了更高的要求。數(shù)控機床是機械設(shè)備和計算機相結(jié)合的產(chǎn)物，通過代碼實現(xiàn)控制，將生產(chǎn)相關(guān)的數(shù)據(jù)儲存在介質(zhì)中，然后發(fā)出相應(yīng)的指令，控制系統(tǒng)接收到指令后，完成對機床生產(chǎn)的控制。很多繁雜的操作，如啟動冷卻泵、刀具選擇、主軸速度等，都可以通過軟件設(shè)置來實現(xiàn)。數(shù)控技術(shù)應(yīng)用于機械設(shè)備，不僅帶動了制造行業(yè)的發(fā)展，同時實現(xiàn)批量化生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率，推動經(jīng)濟的繁榮與發(fā)展。

（二）在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

在實際生產(chǎn)中，數(shù)控技術(shù)主要用在各種機器設(shè)備的生產(chǎn)線上（例如：食品加工制造、造紙印刷、玩具制造等等），或者運用于不利于人類操作的環(huán)境下（例如：金屬冶煉業(yè)、煤礦勘探業(yè)、石油開采業(yè)、有毒化學(xué)品制造業(yè)等），完成人類難以完成的各種工作。工業(yè)生產(chǎn)中，數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用有各種各樣的好處：可以很好改善勞動條件，提高安全生產(chǎn)的效率，節(jié)省勞動力成本，用最少的成本實現(xiàn)高收益，機械自動化生產(chǎn)出來的產(chǎn)品，是由統(tǒng)一的系統(tǒng)發(fā)出相同的原始數(shù)據(jù)，由數(shù)據(jù)指導(dǎo)設(shè)備生產(chǎn)出來的產(chǎn)品，所以產(chǎn)品基本無差異。在實際生產(chǎn)中，主要是由計算機系統(tǒng)進行控制，讓生產(chǎn)設(shè)備按照既定的程序，產(chǎn)生制造的動作，如果在生產(chǎn)的過程中出現(xiàn)錯誤或者發(fā)生故障，傳感系統(tǒng)和檢測系統(tǒng)會把錯誤的信息傳達給計算機控制系統(tǒng)，并發(fā)出報警信號和相應(yīng)的停止保護動作。所以一部分企業(yè)在使用數(shù)控技術(shù)之后，仍然聘用一小部分工人對設(shè)備實施監(jiān)督，幫助設(shè)備更好地完成規(guī)定的操作，并及時在故障出現(xiàn)的時候，進行檢修或者使計算機系統(tǒng)執(zhí)行保護動作。

（三）在煤礦機械中的應(yīng)用

采煤業(yè)的利潤通常情況下非?？捎^，這在一定程度上促進了采煤業(yè)的迅猛發(fā)展，也帶動了采煤機械自動生產(chǎn)設(shè)備的生產(chǎn)與發(fā)展；但是由于開采環(huán)境的各異，現(xiàn)代自動化采煤設(shè)備更新速度快，采煤生產(chǎn)設(shè)備的品種也復(fù)雜多樣，而且大多是小批量生產(chǎn)，如果使用數(shù)控切割，代替過去傳統(tǒng)的方法，用龍骨板程序?qū)Σ擅簷C葉片、滾筒等下料，很好地解決傳統(tǒng)工藝無法解決的下料等問題。在實際煤礦生產(chǎn)中，使用數(shù)控技術(shù)的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在：提高采煤機的切割速度，提高采煤的速度，在一定時間內(nèi)，采煤機的切割葉片可以完成更多的采集工作，而且質(zhì)量一般非常可靠，比傳統(tǒng)的采煤方式效果更好，從而更好完成采礦工作。另外，機械自動化采煤也避免了煤礦安全事故，因為都是機械化采煤，降低了工人生命財產(chǎn)事故發(fā)生的概率，提高了安全生產(chǎn)效率。與此同時，數(shù)控氣割機通常情況下都有自動可調(diào)的切縫補償裝置，這樣可以通過人工調(diào)節(jié)切縫的補償情況來精確控制產(chǎn)品毛坯件加工的余量。更好地完成資源配置，提高利潤。

（四）在汽車工業(yè)中的應(yīng)用

近年來，汽車工業(yè)發(fā)展的勢頭不可阻擋。通過加入數(shù)控技術(shù)，讓制作汽車零部件變得輕松起來，大大提高了制作速度，展現(xiàn)了汽車工業(yè)強大競爭力。通過使用高速數(shù)控機床，實現(xiàn)了最先進的汽車工業(yè)生產(chǎn)線，性能更佳、效率更高，讓產(chǎn)品更新的速度越來越快。汽車工業(yè)開始走高效生產(chǎn)的路線，完全舍棄了以往的經(jīng)濟規(guī)模，并實現(xiàn)了快速制造繁瑣零部件的功能。通過集成制造、柔性制造、虛擬制造等數(shù)控技術(shù)的廣泛使用，汽車工業(yè)開始向更高、更快發(fā)展。

（五）航空和宇航工業(yè)

數(shù)控技術(shù)還在航空和宇航工業(yè)領(lǐng)域中有所應(yīng)用，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，質(zhì)地要比一般金屬軟，所以我們通常在高切削速度和切削力很小的情況下，才能很好地對這些筋壁進行加工，這是我國傳統(tǒng)切削工藝很難做到的，正因為如此，數(shù)控技術(shù)高速、高精、高柔性的特點正符合這種切削工藝的要求，應(yīng)用數(shù)控技術(shù)，可以使切割能夠順利地進行，節(jié)省了資源，提高了效率。

三、數(shù)控技術(shù)在機械制造領(lǐng)域中的發(fā)展趨勢

數(shù)控技術(shù)已經(jīng)擁有了五十多年的歷史，如今開放式計算機數(shù)控系統(tǒng)已經(jīng)完全取代了以往的封閉式數(shù)控系統(tǒng)。它的優(yōu)勢更是不容忽視，不一樣的平臺上都可以應(yīng)用自如，同時，還能讓管理和操作變得更加便利，性價比較優(yōu)。面對未來，數(shù)控技術(shù)依然會不斷發(fā)展進步，開始走智能化、自動化的道路，從而以高效的質(zhì)量來占據(jù)市場。高柔性、高精度、高速度將是未來的發(fā)展方向，這也是機械制造技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果，最終不斷趨于人性化和智能化。不斷提升自動控制能力和處理能力，改進機床的原始構(gòu)造，轉(zhuǎn)動精度和剛度不斷提升，減少重量和體積，并不斷增加使用壽命，確保物美價廉，這就是未來的走向。同時，還要研發(fā)出最先進的傳感技術(shù)，確保速度、精度、實時控制力都能得到最佳。

四、結(jié)束語

總而言之，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，機械制造行業(yè)對數(shù)控技術(shù)的要求也越來越嚴格，數(shù)控技術(shù)應(yīng)用的有效管理也是機械制造產(chǎn)品質(zhì)量的保障，所以我們應(yīng)充分重視數(shù)控技術(shù)在機械制造企業(yè)中的應(yīng)用及發(fā)展問題，解決現(xiàn)階段數(shù)控技術(shù)在機械制造企業(yè)中技術(shù)難關(guān)，保證數(shù)控技術(shù)在機械制造行業(yè)的快速穩(wěn)定發(fā)展，生產(chǎn)出更好的產(chǎn)品，為人類提供服務(wù)。

[1] 周春雷. 數(shù)控技術(shù)在機械制造中的應(yīng)用研究[J]. 科技創(chuàng)業(yè)家, 2014(4).

[2] 向中平. 數(shù)控技術(shù)在機械制造中的應(yīng)用研究[J]. 科技經(jīng)濟導(dǎo)刊, 2015(9).