數(shù)控技術在機械制造中的應用探討

張保琦

（大慶油田裝備制造集團研究院，黑龍江大慶 163000）

0 引言

數(shù)控技術是基于計算機應用技術和機械自動化控制的全新技術。數(shù)控技術讓機械加工以及制造技術有了全新的發(fā)展可能，融入數(shù)控技術的機械制造工藝，可以實現(xiàn)高精密和量化生產(chǎn)。近年來，我國機械制造企業(yè)逐漸提高了數(shù)控技術的研究力度，提高了企業(yè)的生產(chǎn)能力及生產(chǎn)質(zhì)量。

1 機械加工行業(yè)情況概述

機械加工是根據(jù)產(chǎn)品種類以及預定制造方法，對工件所需材料的加工過程。我國機械加工行業(yè)起步較晚，但隨著社會經(jīng)濟發(fā)展對機械加工行業(yè)生產(chǎn)能力的需求，我國加大了對機械加工工藝技術的研究力度以及對機械制造企業(yè)的扶持力度，近年來，我國機械加工行業(yè)飛速發(fā)展，并取得了多項技術研究成果，機械加工行業(yè)的工藝水平以及生產(chǎn)能力都得到快速提升。但縱觀全球機械加工行業(yè)，我國機械加工行業(yè)尚未進入一線水平，與美國以及歐洲發(fā)達國家相比，在加工工藝以及技術水平上存在差距。我國機械加工企業(yè)多以中低檔初步加工部件產(chǎn)品為主，產(chǎn)品精密度較低，同時對國外的機械加工工藝有很強的依賴性。低精密度產(chǎn)品雖然利潤低，但技術要求不高、生產(chǎn)線建設難度小，也容易形成規(guī)?；a(chǎn)，這對我國成立不久的機械加工行業(yè)的發(fā)展有很大幫助。但伴隨我國機械加工工藝以及技術的不斷突破，低精密度產(chǎn)品已經(jīng)不足以滿足機械加工企業(yè)的發(fā)展需求，企業(yè)對高利潤、高精密度產(chǎn)品制造技術的需求十分迫切。在這樣的背景下，對機械加工工藝及技術的研發(fā)已經(jīng)成為機械制造企業(yè)發(fā)展的剛性需求。

近年來，我國加強了對機械加工工藝技術的研究，工藝技術不斷突破，許多大型機械加工企業(yè)逐步建立了全自動生產(chǎn)線，并引入自動化技術以及數(shù)控技術優(yōu)化生產(chǎn)工序，企業(yè)具備了高精密度產(chǎn)品的生產(chǎn)能力。其中，數(shù)控技術是我國機械加工企業(yè)工藝技術取得突破的關鍵。融入數(shù)控技術的生產(chǎn)線，可以提高生產(chǎn)精度，降低人為因素引起的操作失誤等問題，同時全新的自動化生產(chǎn)線有了更為強大的生產(chǎn)效率。

2 數(shù)控技術在機械制造中的應用

計算機技術、網(wǎng)絡技術讓人類社會進入了全新時代，數(shù)控技術是這個時代的全新技術產(chǎn)物，它的問世使機械制造行業(yè)進入了高自動化、高精密度生產(chǎn)的全新時代。數(shù)控技術可以對生產(chǎn)線的實際情況進行全面監(jiān)督控制，使生產(chǎn)線的生產(chǎn)水平及生產(chǎn)精度有了全新的進展。

2.1 數(shù)控技術在煤礦機械部件加工中的應用

煤炭是我國社會經(jīng)濟發(fā)展重要的保障能源之一，伴隨國家發(fā)展對煤炭資源供應的更高需求，采煤工藝有了巨大的升級。傳統(tǒng)人工采煤方式逐漸被機械化采煤工藝取代。滾筒式采煤機、螺旋鉆式采煤機、自動液壓支架等機械設備的問世，標志著我國機械采煤工藝正式位列世界領先水平。伴隨機械設備的逐步推廣，機械設備在實際生產(chǎn)過程中的弊端也逐步顯現(xiàn)，其中對機械的控制存在人力的極限，也更容易受到人為因素的影響，同時對機械設備運行中各項參數(shù)的異常情況沒有及時發(fā)現(xiàn)，也造成了設備故障率的提升，以及設備使用壽命的降低。在采煤機械設備中融入數(shù)控技術可以有效解決上述問題。數(shù)控技術可以使機械設備實現(xiàn)高精密度的自動生產(chǎn)以及自我故障監(jiān)察等功能，可以有效提升設備生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)穩(wěn)定性。德國JBC 公司生產(chǎn)的自動液壓支架設備就融入了先進的數(shù)控技術，該設備可以自動判斷承載壓力，從而自動調(diào)整支撐功率，避免人為操作的誤差，并降低能源消耗。

2.2 數(shù)控技術在工業(yè)生產(chǎn)中的應用

工業(yè)生產(chǎn)對機械設備有較高的依賴性，工業(yè)生產(chǎn)中常見的機械設備種類較多，不同的工業(yè)生產(chǎn)類型所需的機械設備也各不相同，但從設備的基礎功能可分為核心中控系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、操作系統(tǒng)三大類。傳統(tǒng)的機械加工工藝最高可以實現(xiàn)10 μm 精度的零件加工，但汽車制造以及航空航天領域?qū)α悴考牟牧弦约凹庸ぞ芏纫笾饾u上升，隨著我國航空航天技術飛速發(fā)展，航空設備材料取得了巨大的突破，多采用鋁合金、鈦合金、薄筋等超薄超輕材料，此類材料剛度較低，必須在高速切削技術和切削力度恰到好處的基礎上進行加工，才可以確保零部件質(zhì)量。同時現(xiàn)階段我國在機翼設計中，主要采用鈦合金鏤空的設計方式，避免機體連接中出現(xiàn)大量的螺絲連接部分，避免增加飛機總重量，以及飛機故障率。上述技術的實現(xiàn)都對機械加工的精密度有極高的需求，傳統(tǒng)的10 μm 精度機械加工生產(chǎn)線，已無法滿足上述機械零件的生產(chǎn)。而數(shù)據(jù)控制技術的融合應用，數(shù)控機床的問世，使機械技工精度提升至3 μm，并繼續(xù)向更高精度領域發(fā)展，2015 年，我國正式推出了千微米精度的數(shù)控機床設備，該設備的MTB 數(shù)值最高可達8000 h。

3 數(shù)控技術發(fā)展前景

隨著數(shù)控技術在機械加工領域的不斷融合，數(shù)控技術使機械加工行業(yè)有了全新的發(fā)展，數(shù)控機床等設備的出現(xiàn)，對汽車制造、精密儀器制造、航空航天、醫(yī)療器械制造等行業(yè)產(chǎn)生巨大影響。數(shù)控技術與機械加工融合技術的未來發(fā)展方向主要表現(xiàn)在以下3 個方面。

3.1 智能化

伴隨信息技術、計算機應用技術的不斷發(fā)展，世界進入了信息時代。在信息時代下，自動化、智能化成為了時代的主題詞。人們工作生活的各個領域都向著智能化、自動化的方向發(fā)展。在數(shù)控以及機械加工領域亦是如此。模糊控制系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡控制機以及自適應控制等必將成為數(shù)控技術的發(fā)展方向。

3.2 復合化

傳統(tǒng)的機械加工工藝中，主要工件、搬運、上下料、設備安裝、換刀等工作均需要停產(chǎn)進行，導致生產(chǎn)效率受限制，浪費時間的同時也增加了生產(chǎn)成本。數(shù)控機械加工技術未來發(fā)展方向不僅是機械加工技術的發(fā)展，也是生產(chǎn)線整體生產(chǎn)能力的發(fā)展，因此數(shù)控技術應向著復合化、全面化的方向發(fā)展，實現(xiàn)全面自動生產(chǎn)，將上述工作融入了自動控制范疇，實現(xiàn)不停產(chǎn)的自動上下料、搬運等工作。

3.3 綠色化

隨著時代的發(fā)展，人們的環(huán)保意識越來越強，低碳節(jié)能已經(jīng)成為時代發(fā)展的必然趨勢，是所有行業(yè)都要重點關注問題。數(shù)控技術發(fā)展應該跟上時代發(fā)展腳步，向著更加綠色節(jié)能的方向發(fā)展。除此之外，現(xiàn)在數(shù)控技術已經(jīng)成為機械加工制造以及現(xiàn)代化建設不可或缺的一項技術，甚至可以說已經(jīng)成為綜合國力的重要組成部分，對我國從制造大國向制造強國發(fā)展有著重要的推動作用。

4 結束語

隨著時代的發(fā)展和社會的進步，數(shù)控技術在我國機械加工行業(yè)的應用越來越廣泛與深入。機械加工行業(yè)要在當前這個飛速發(fā)展的時代獲得更進一步的發(fā)展，滿足發(fā)展的需要，必須提升數(shù)控技術的應用意識，并在應用過程中進行持續(xù)升級，為自身的發(fā)展提供更有力的支持和保障，使工業(yè)技術水平得到進一步發(fā)展。