數控技術在機械制造方面的應用探究

張成瑞 韓靈崗

山西航天清華裝備有限責任公司 山西 長治 046012

在計算機技術不斷發展的背景下,數控技術應運而生。該技術主要利用現代化的控制理念和信息技術,通過自動化控制的方式,達成某個功能目標。在目前,該技術的應用范圍十分廣泛,機械制造業也不例外。傳統機械制造業以人工勞作為主,這種制造方式不僅浪費生產時間,還會造成極大的資源浪費。隨著技術的發展和進步,數控技術已經在機械制造的過程中得到應用,許多制造環節都需要進行有效的控制和管理,利用數控技術,可以提升制造環節的控制質量,也能促進機械制造業自動化、機械化的發展。

一、數控技術的應用與發展

(一)應用特點

數控技術以數控系統為核心,采用自動控制、計算機等技術,屬于自動化技術的一種。該技術利用設計好的程序對設備進行控制。目前,我國大部分機械制造行業都采取數控的方式,隨著技術的不斷完善,其應用范疇也愈加廣泛。數控技術具有以下特點：首先,與普通機床相比,應用該技術不僅可以加工復雜零件,還可以加工曲面形狀,且相對于普通機床其加工質量和效率更高;其次,在利用該技術進行加工時,可以通過調整工藝參數來調整加工方式,進而針對不同的產品、不同批次的零件采取不同的加工方式,便于新產品的研發,也能夠改善加工質量;最后,利用模塊化工具,可以提升工具標準化和管理水平,且無需消耗過多的時間。可見,數控技術對機械制造行業有很大的推動作用。

(二)發展趨勢

隨著數控技術的發展,傳統制造業產生了巨大的變革,其逐漸向著工業化的方向發展。隨著該技術應用領域的擴發,其對IT、輕工業、汽車等行業都起到了一定的帶動作用,實現了多個行業的數字化轉變。從全世界的角度來看,數控技術具有以下發展趨勢：

第一,向高速、高精度加工和裝備方向發展。不論是在機械制造業還是在其它制造行業中,效率和質量年都是研究和發展的核心。采用高速度、高效率的加工技術,能夠全面提升產品加工效率和生產質量,在縮短生產周期的同時,就能有效提升產品市場競爭力。所以,日本線先端科技研究會已經將該技術列入5大現代制造技術之中,國際生產工程學會也將其定位21世紀重點研究方向。

第二,著重發展五軸聯動加工技術和復合加工機床。五軸聯動加工技術可以加工三維曲面零件,能夠將刀具的幾何形狀調整到最佳狀態然后進行切削,不僅提升產品的光潔度,還能增加加工效率。通常,1臺五軸聯動機床與2臺三軸聯動機床的加工效率相同,尤其在立方氮化硼等材料銑刀對硬鋼零件高速銑削淬時,五軸聯動機床可以發揮更大的效率,進而增加生產效益。

第三,向智能化、網格化的方向發展。從目前的發展趨勢來看,大部分行業都在向著智能化的方向發展,數控系統也不例外。一方面,以提升加工效率和質量進行智能化優化,例如自動生成工藝參數。另一方面,以改善驅動性能和連接方式為核心的智能化優化,例如前饋控制。此外,編程簡化、操作簡化等方面也在不斷進行智能化的優化,如自動變成等等。目前,許多國家都在研究開放式數控系統,如美國的NGC、中國的ONC等等。

第四,向著標準化、規范化的方向發展。其主要包括兩個方面：一方面是對數控系統設計開發進行規范。根據前文所述,開放式數控系統是主要研究趨勢,其具有通用性、擴展性、柔性等特點,許多國家都在對該系統進行研究,其中包括開放式體系結構數控系統規范的制定,可見數控技術正在向新的變革時期邁進;另一方面,對數控標準進行規范。在制造業信息化發展的過程中,數控標準是發展的必然產物,數控技術雖然已經出現了約50年,但信息交換標準始終以ISO6983為主,但在現代數控技術不斷發展的過程中,該規范已經逐漸無法滿足要求。所以,國際正在制定新的標準規劃,主要為了提供一種中性機制,使其不再依賴具體系統,并對產品的全生命周期數據模型進行描述,從而實現產品制造的全過程信息的標準化。

二、數控技術在機械制造方面的應用

(一)應用于航天制造

在航天制造方面,其對產品有很高的精密性要求,且時常需要對特殊材質進行加工。如果采用傳統加工方式,不僅生產效率低下,甚至根本無法滿足生產需求。所以,必須應用數控技術,利用該技術保障產品的精密性和生產質量。例如,利用計算機進行生產方法評估,采取恰當合理的生產工藝,從而不僅保障生產效率和質量,還能使航天工業機械加工行業向高效、經濟的方向發展。

(二)應用于汽車機械制造

近幾年,我國經濟上升速度比較平穩,人均收入也在不斷提升,大部分人對產品消費的需求也在不斷增大。在這個背景下,市場競爭日益激烈,面對這種情況,要增加汽車機械企業的市場競爭力,就要積極應用數控技術。數控技術可以全面改善汽車機械制造的質量和效率,并推動新的零件、產品的研發。與傳統模式相比,采用數控技術可以進行大批量生產,也能豐富產品演那個是。尤其在復雜配件加工方面,利用虛擬制造技術可以有效解決此類難題,使零件加工環節更加簡單、快捷。此外,集成制造等技術也得到了廣泛應用,全面帶動了我國汽車行業的進步。

(三)應用于工業生產

通常,工業生產的環境十分惡劣,不僅存在煙塵等污染問題,甚至會排放一些有毒物質或氣體,如果采用人工生產的而方式,不僅效率不足,還會危害人體健康。不僅如此,現代市場對工業產品的精度要求越來越高,數量需求也在不斷增大,傳統生產模式并不能滿足市場需求。所以,采用數控技術,利用數控系統來實現工業自動化生產,減少人力的投入,從而節省生產成本的同時,提升生產效率。工業數控系統有3個模塊構成,分別是控制模塊、驅動模塊和執行模塊。將編制好的生產程序輸入到計算機中,設備會根據程序指令運行3個模塊,并采用傳感等檢測方式進行在線檢測,能夠及時發現異常和故障問題。

(四)應用于煤炭礦機

由于煤炭企業對煤礦機的要求不斷增加,為了生產更高精度、效率的煤炭機,就必須要應用數控技術。例如,采用數控氣割技術,改善切割效率和質量的同時,有效控制加工件的剩余數量,進而在很大程度上避免了資源的浪費。此外,利用數控技術生產煤礦機械,也能提升生產機械的自動化水平,進而改善煤炭開采效率。

結語

綜上所述,數控技術的應用范圍愈加廣泛,其受到了世界各國的重視,在不斷的創新和完善。在機械制造業方面,應用數控技術不僅能夠提升生產制造的效率和質量,還能滿足自動化、智能化的發展要求,從而推動我國機械制造業的全面進步。