數控機床自動化控制應用研究

吳曉明

（廣西廣播電視大學防城港市分校，廣西 防城港 538000）

在現代化工業生產領域內，數控機床的運用早已司空見慣，而對數控機床進行自動化控制，則直接影響著機床的操作效率和質量。總體來看，運用該技術有利于降低機械制造成本、提高機械制造產品質量與生產效率、提高資源利用率，因此，如何對其技術進行全面推廣及優化創新，值得思考。

1 數控機床及其自動化控制概述

（1）數控機床。數控機床是數字控制機床(Computer numerical control machine tools)的簡稱，是一種裝有程序控制系統的自動化機床。該控制系統能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號指令規定的程序，并將其譯碼用代碼化的數字表示，通過信息載體輸入數控裝置。究其實質，數控機床是涵蓋機械、電氣、液壓、氣動、微電子和信息等不同領域技術和原理等豐富內容的機電一體化產品，在整個機械制造設備體系中，屬于精度高、效率高且自動化水平出眾的工作母機。它與普通機床不同，不必制造，更換許多模具、夾具，不需要經常重新調整機床，因此，數控機床適用于所加工的零件頻繁更換的場合，從而縮短了生產準備周期，節省了大量工藝裝備的費用。且其加工精度一般可達0.05 ～0.1mm，數控機床是按數字信號形式控制的，數控裝置每輸出一脈沖信號，則機床移動部件移動一具脈沖當量(一般為0.001MM)，而且機床進給傳動鏈的反向間隙與絲桿螺距平均誤差可由數控裝置進行曲補償，因此，數控機床定位精度比較高。在國民經濟發展和工業生產能力評估中，數控機床的完善程度及其在金屬切削加工機床產量中所占的比例是相當重要的評估指標，因此，機床的生產毋庸置疑對工業發展有著至關重要的影響。

（2）數控機床自動化。數控車床自動化是當前運用范圍極廣的一種機床控制技術，它更多地運用在軸類零件或盤類零件的內外圓柱面、任意錐角的內外圓錐面、復雜回轉內外曲面和圓柱、圓錐螺紋等切削加工領域，同時，完成切槽、鉆孔、擴孔、鉸孔及鏜孔等作業程序。數控車床自動化是根據前期設定好的加工流程，自動完成零件的快速加工。在具體的操作過程中，技術人員會對零部件的加工技術及路線、工藝參數、刀具運動軌跡、位移量、切削參數以及輔助功能根據機床方面明確要求的指令代碼進行整合，從而編制出統一的加工程序單，此程序單的內容可以被更進一步地轉移到控制介質上，最終寫入特定的數控裝置內，完成加工作業的指導任務。而數控車床自動化控制借助數字化手段，達到了數控機床總數的25%，是運用最為普遍的一種技術類型。

2 數控車床自動化技術應用優勢

（1）降低機械制造成本。在傳統的機械制造領域，工業企業往往借助人力操作的方法實現工業產品的生產及機床制造等，受制于各種客觀條件，難免存在操作失誤的問題，加上龐大的工作量給工人造成了巨大壓力，極易出現疲勞生產現象，這會直接降低生產的效率和質量，繼而使得生產成本隨之上升，企業效益隨之下降。而自動化技術的科學運用，能夠有效地規避人力操作的不足，確保工業生產質量和產品的精度達標。

（2）提高機械制造產品質量與生產效率。隨著機床自動化控制技術的推廣，機械制造自動化能力也明顯提升，由于產品生產可以在預設程序指導下自動進行，這就在無形中改善了生產的實際效率。其次，由于自動化技術的大范圍推廣，機械設計與制造的技術也隨之得到了優化與升級，這在很大程度上克服了傳統模式中機械生產的不足，使得自動化程度得到了提升，產品質量得到了明顯優化。

（3）提高資源利用率。自動化技術本身作為機械加工與制造環節中一種重要的技術資源，就有著取代人力資源、節省人力操作帶來的人力、物力資源消耗的作用。同時，通過自動化技術的推廣，資源的調配和優化利用得以實現，這就使得利用率得到顯著提升。而且，正是因為自動化技術的加入，使得各種現代化新材料得以進入工業生產領域，這能直接轉變工業產品的功能，并且符合現代化社會綠色環保、可持續發展的時代潮流。

3 數控機床中自動化技術的具體應用

（1）虛擬技術。虛擬技術是指高度融合人工智能、電子信息技術等多樣化先進科技的一種綜合性技術門類，因此，綜合了多類技術工藝的優點。該技術在數控機床加工、制造、控制方面的作用重點表現在仿真、模擬上。在正式的機床設計階段，借助虛擬技術可以對機床的制造加工流程展開動態仿真模擬，這就有利于技術操作人員提前預估到后期生產時可能面對的風險和障礙，從而設想出針對性的風險防患措施，避免在生產時面臨重大事故及嚴重的經濟損失。正是因為虛擬技術的加入，使得風險把控能力直線上升，數控機床的生產得以順利進行，產品質量和生產效率因此得到進一步的保證。

（2）柔性自動化技術。當代中國經濟實現了快速騰飛式的發展，市場經濟日益加劇，工業領域的機械生產商們為了謀求較高的經濟效益和優勢競爭地位，在機械產品生產效率和產品性能方面設置了更嚴格的要求與標準，這就給數控機床的生產與控制帶來了新的挑戰。其中，柔性自動化技術作為數控機床自動化控制領域中的關鍵性工藝技術，其顯著優勢表現在完成了柔性生產，也就是在該技術的幫助下實現了機床生產及控制流水線的人機交互，相關的自動化管理系統經過科學的改造后，能夠達到多元化的生產要求，最終實現了需求與生產協調的偉大目標，賦予企業更多的市場活力和適應力，以免發生供求不適應的后果。

（3）集成化技術。集成化技術已經成為機械設計制造與控制方面的核心技術類型，對于數控機床的自動化控制也有著舉足輕重的作用。該技術的優勢集中體現在有助于工業生產過程中的資源共享，從而實現整個工業系統的集中式高效管理。得益于現代化集成化技術的全面推廣，技術、功能模式等得到了進一步優化整合，這就使得機床制造、運行過程中所有對應的分離設備、生產數據等得到了全面統籌，確保不同設備、數據等緊密聯系，最終完成了系統的統一、高效管理。此外，集成化技術還可以在對多種自動化技術做綜合運用的基礎上，優化工業制造和管理流程，對機床生產環節等進行重塑，進一步提升自動化水平。

（4）數控技術。數控技術作為數控機床生產和控制技術領域的重中之重，其概念是指通過在機械設備內輸入多元化的程序代碼，完成對機床的高效管控。由于數控技術的語言，機床自動化生產成為可能，工業生產成本得以大幅度降低。而數據技術的參與，則能夠進一步實現技術人員和控制技術的高度融合，通過程序代碼的編制和其在機械設備中的輸入，機械設備的生產能夠進一步達到自動化標準，使得機床控制效率明顯提升。此外，考慮到社會發展對生產力進步的要求，按照傳統的機床控制理念，根本達不到人們不斷提升的物質需求，唯有數控技術等現代化智慧結晶的運用，才能夠實現信息的全面存儲及信息的快速處理，在對其編輯時，進一步提高機床制造的工作效率，確保產品質量。

4 數控機床自動化控制技術的發展趨勢

機床數控技術的實際應用發展過程中，隨著市場對機械加工的多樣化需求的發展，機械數控技術的應用就會向著復合化、智能化、精度化的方向進行轉變。復合化發展將有助于零件加工的流轉加工，從而有效降低加工難度；其次，智能化技術的科學應用中，在拓展的發展方面愈來愈明顯，智能化的發展就意味著和網絡技術的緊密集合，通過在機床數控生產中的應用，能從整體上提升操作的質量水平。此外，得益于數控技術的精度化進步，工業產品的生產更進一步地強化了加工和制造能力，將加工的精度不斷地提升，從整體上提升了機床數控技術的應用質量水平。

5 結語

綜上所述，加強對數控機床自動化控制的應用研究，意義重大。相關工作人員需要明確數控機床及其自動化控制概況，同時，把握數控車床自動化技術應用優勢及具體應用要點——包括虛擬技術、柔性自動化技術、集成化技術、數控技術的運用，在此基礎上，對數控機床自動化控制技術的發展趨勢展開深入探討。