機械制造中數控技術的應用

韓洪元

(新鄉職業技術學院，河南 新鄉 453006)

1 數控技術的發展現狀

隨著經濟全球化的不斷深入，我國已經逐漸成為了世界機械制造業的中心。不過，和那些發達的國家相比，我國的機械制造業的水平還是稍微有點落后，主要表現在我國的機械制造業裝備比較陳舊，而且比較缺乏科學的企業管理以及自主研發的創新產品，先進技術也落后于發達國家。自從我國加入WTO后，國際競爭力也得到了很大提高，不過跟發達國家相比，還是有一定的差距。因此，將數控技術應用到機械制造業中，是發展機械制造業的必然選擇。

就目前來看，傳統的制造業已經逐漸發展成為機械化以及自動化的現代制造業，現代制造業主要是通過操作主控制器來全面實現自動化的加工過程。機械自動化可以滿足更加精準的加工需求，加工的效率也大大提高，最主要的是用機械代替人工，使得大批量的生產得以實現。對傳統制造業而言，機械自動化的出現，彌補了其很多的缺陷，在生產大規模以及低成本產品的時候，機械自動化可以很好地滿足市場的需求。

2 數控技術在機械制造業中的應用

2.1 工業生產

工業機器人跟傳統的數控系統是一樣的，組成的架構都是控制單元、執行機構，還有驅動單元。工業機器人可以在惡劣的生產環境中工作，也能在很長時間內不間斷地進行工作。隨著流水線上數控技術應用得越來越廣泛，工人的工作量減少了很多，對工人而言，也能改善一下他們的工作環境，對他們的人身也提供了更多的保障，機器生產出來的產品質量，也能有更好的保障。在機器進行操作的時候，它的控制單元是計算機的系統所組成的，然后對機器人的驅動單元發出指令，這個指令是提前寫好的內核程序，在機器進行驅動的時候，預期的操作就可以完成。當機器出現故障的時候，傳感系統和檢測系統會將這個結果反饋給控制單元，從而控制單元就會發出報警的信號以及采取相應的保護動作。

工業機器人的執行機構，它是機械構件還有伺服系統組成的，執行機構的動力是動力部分提供的，然后機器在驅動元件的作用下，就能夠完成執行機構需要完成的操作[1]。

2.2 煤礦機械

目前現代化的經濟正在不斷地發展進步，對能源的需求量也在不斷增加，這就刺激了煤炭企業的進一步發展，采煤的工藝比較多樣化，這就要求采煤機要滿足不同的采煤方式，速度也要不斷提升，這樣的話，采煤機就很難進行大批量的生產。但是，傳統機械加工的工藝是比較簡陋的，而且只可以使用仿型法，制作的精度不夠精準，制作的速度也不是很快，總之都比較落后，很難解決目前機械單件下單的問題。不過隨著數控氣割的大量應用，套料選用的方案也漸漸被優化，對現在的焊接工藝來說，是比較符合實際的。

2.3 汽車工業

隨著人們對出行的要求越來越高，汽車工業在近些年也發展得十分迅猛，可以在很大程度上去滿足人們追求的舒適和便捷的要求。與此同時，加工汽車零部件的技術也得到了很大發展，其中，數控技術的加入，更是提高了制造復雜零件的速度。高速數控機床和高速加工中心的組合，形成了一個高速的生產線，能夠在很大程度上滿足產品的更新換代需求，真正做到了投資一次，長期受益。另外，這個生產線的生產效率，跟組合機床的剛性自動線十分接近，這樣就能夠實現汽車制造的高效化生產[2]。數控技術在汽車加工制造中的應用，不僅可以滿足汽車制造業的需求，還能有效促進數控技術的進一步發展。現在的汽車制造業，已經越來越離不開數控技術。

2.4 機床設備

機械制造的重要載體就是機械設備，機械制造業迫切地需要現代化的操作技術，現在的機床設備具備了控制能力，就可以滿足現代化的操作技術需求，與此同時，對研發現代的機電一體化的產品也具有促進作用。目前，機械數控技術可以稱得上是機械制造業當中的主宰，機械數控技術的出現，讓以往很多難以實現的技術都變成了現實。在機床設備中應用數控技術，就可以利用計算機的控制裝置，讓機床設備更加具備控制的能力，數控機床可以快速并且精準地去控制刀具和工件的位置，對于冷卻泵的操作還有主軸變速等內容也都可以做到快速有效地處理。因此，數控技術在機床設備中的應用，提高了機床設備的生產效率，還提高了加工的精度，對機床加工要求的精細化、復雜化也能很好地去滿足。

3 數控技術的發展趨勢

3.1 性能發展方向

(1)更加高速高效高精化。機械制造技術的判定指標主要有3種，分別是速度、效率和精度。在采用高速的CPU芯片還有多CPU的控制系統以及高分辨率的絕對式檢測元件后，再加上采取了有效的措施，對機床的性能進一步進行了完善，機床在動態還有靜態時候的特性也有所改善，機床的效率就會朝著更加高速、高效、高精化的方向去發展。

(2)更加柔性化。柔性化主要包括數控技術的可塑性、可操作性都比較強。數控系統本身就具備柔性，加上采用了模塊化的設計后，功能的覆蓋面也有所增大，對功能區也可以進行隨意地裁減，從而對客戶的不同需求也能很好地進行滿足。數控系統本身具備的柔性，加上群控系統的柔性，使得群控系統的柔性可以依照不同的生產流程要求，對物流還有信息流的動態進行調整，這樣群控系統的效能就可以更好地發揮出來。

(3)實時智能化。早期的制造業采用的是傳統的實時系統，不過它的作用是比較單一的，對復雜的環境沒法應對，只能進行簡單的時間控制和任務的調度。但是，人工智能有效地運用了高科技的手段，通過計算機的模型，實現了對人類智能行為的模擬。隨著科學技術的不斷發展，新技術也在不斷地出現，給企業的技術革新提供了很多借鑒的機會[3]。將人工智能和實時系統進行結合，可以做到優勢互補，還可以讓人工智能朝著現實化領域進一步發展，對它的實時響應度也能起到一定的推動作用。目前的實時系統已經很越來越趨向于科技化還有信息化，對各種環境的應變能力也有所提高。所以，實時智能控制這個領域也就應運而生。

(4)開放式。傳統的數控系統是比較封閉式的，而且數控應用軟件在產業化的生產中也存在一定的問題。為了解決這些問題，很多國家已經開始研究開放式的數控系統。像我國的ONC和日本的OSEC等，未來的數控系統肯定是朝著開放式的道路前進的，開放式的數控系統指的就是數控系統可以在統一的平臺上進行開發，然后再將數控的功能進行增加或者是裁減，從而面向使用的用戶。而且，對于用戶的特殊應用，也可以全部集成到控制系統中去。當前研究的核心就是規范開放式系統的體系結構，然后就是規范通信，開發數控系統功能庫，還有開發數控系統功能軟件等。

3.2 功能發展方向

(1)科學計算可視化。科學計算可視化，它主要就是用于高效地處理數據還有解釋數據這方面，這樣信息交流就不再只是用語言和文字進行表達，科學可視化后，信息交流就可以直接用圖像和動畫等可視的信息。將可視化技術還有虛擬環境技術進行結合，可以讓應用領域得到進一步地拓寬。

(2)用戶界面圖形化。數控系統還有使用者之間的對話接口就是用戶界面，為了可以滿足不同用戶對這項技術的要求，對用戶界面開發的力度就要進一步加強，但是，在計算機軟件研制中，用戶界面可以稱得上是最困難的一個部分。目前科學計算可視化、虛擬現實還有多媒體等技術，對用戶界面也提出了更高的要求。圖形用戶界面對非專業用戶而言，具有很大的方便性。人們可以直接通過窗口還有菜單操作，對于藍圖編程還有快速編程，都是極為方便的，還可以實現不同方向的視圖進行比例縮放的功能。

4 結語

隨著經濟的快速發展，也在一定程度上促進了機械制造業的發展。機械制造業需要不斷進行技術的革新，這是安定社會以及發展多樣化的社會經濟的需求。數控技術在機械制造業中的有機應用，讓機械制造業又上升到了一個全新的高度。隨著數控技術不斷變得成熟，機械制造業也完成了歷史性的轉變。隨著數控技術的不斷改進，機械制造業定會變得越來越強，我國的經濟發展必然也可以邁向一個全新的高度。