數(shù)控加工技術(shù)在機械加工制造中的有效應(yīng)用

肖陽

摘 要：針對機械加工制造領(lǐng)域數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用，首先簡述了數(shù)控技術(shù)的基本概念，然后對數(shù)控技術(shù)在汽車制造、能源生產(chǎn)、軍工制造等方面的具體應(yīng)用進行了闡述，最后，結(jié)合數(shù)控技術(shù)發(fā)展前景，提出了幾點提高我國機械加工制造水平的對策，通過論述證明了其有效性。

關(guān)鍵詞：數(shù)控技術(shù);機械加工制造;發(fā)展對策

引言

機械制造行業(yè)是推動社會進步的及時，當(dāng)前，隨著科學(xué)技術(shù)的進一步發(fā)展，現(xiàn)代機械加工制造已經(jīng)由勞動力密集性向著技術(shù)密集性轉(zhuǎn)變。數(shù)控加工技術(shù)是依托于計算機控制技術(shù)與電子技術(shù)而形成的復(fù)合型生產(chǎn)工藝，將其應(yīng)用于機械加工不僅能夠提高生產(chǎn)效率、提升產(chǎn)品質(zhì)量還能夠降低人力勞動的消耗。數(shù)控加工技術(shù)依托強大的計算機處理能力能夠確保機械加工的精度。但是在具體應(yīng)用中，依然存在許多不足，基于此文章將展開詳細(xì)的討論。

1 數(shù)控技術(shù)

1.1概念

計算機控制程序編程是數(shù)控技術(shù)實現(xiàn)的重要基礎(chǔ)，在于各類測量傳感元件、微機單元、監(jiān)控單元等模塊相互配合后實現(xiàn)對生產(chǎn)任務(wù)的高度自動化與智能化。數(shù)控技術(shù)的研究重心實際上與現(xiàn)代控制理論是統(tǒng)一的，首先，數(shù)控程序的實現(xiàn)要依托先進的基礎(chǔ)理論研究，通過對控制目標(biāo)的不斷優(yōu)化，使得控制系統(tǒng)跟家具有適應(yīng)性、魯棒性，能夠極大的減小因各種外部因素導(dǎo)致的生產(chǎn)控制誤差。

1.2數(shù)控技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

數(shù)百年來，人類社會經(jīng)過幾次次工業(yè)革命從農(nóng)耕時代走向蒸汽時代、從蒸汽時代走向電氣時代、從電氣時代過渡到信息時代，如今伴隨著計算機技術(shù)的空前發(fā)展，正迎來人工智能時代。現(xiàn)代社會對于工業(yè)產(chǎn)品的品質(zhì)要求日新月異，眾多機械加工制造企業(yè)面臨的巨大的挑戰(zhàn)，只有不斷引進先進技術(shù)，創(chuàng)新新技術(shù)才能不斷提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率與生產(chǎn)質(zhì)量。數(shù)控技術(shù)在機械加工制造領(lǐng)域當(dāng)中的應(yīng)用可以說幾乎涵蓋了所有的工業(yè)門類。如：智能化汽車的生產(chǎn)制造，高端國防武器裝備的制造、航空發(fā)動機的設(shè)計與制造等等。數(shù)控技術(shù)應(yīng)用于機械加工制造，其功能的提升不僅與控制系統(tǒng)有關(guān)，與加工設(shè)備本身的零部件質(zhì)量也存在極大關(guān)系。例如：復(fù)雜曲面材料的一次成型技術(shù)，要求切割刀的精準(zhǔn)度要控制在微米級別，這不僅需要控制程序的邏輯十分嚴(yán)密精確，也需要加工設(shè)備的運行誤差維持在一個極低的水平?？傆^當(dāng)下，數(shù)控技術(shù)依然存在很大的發(fā)展空間。

2 數(shù)控技術(shù)在機械加工制造當(dāng)中的具體應(yīng)用

2.1汽車制造

現(xiàn)代汽車制造流水線甚至可以達到無人的程度，這正是得益于數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用。隨著民眾生活水平的提高，汽車對于大部分家庭而言是完全可以承擔(dān)的。因此，社會對于汽車的需求量是非常巨大的，先進的數(shù)控技術(shù)應(yīng)用于汽車加工制造能夠極大的滿足企業(yè)的生產(chǎn)要求，并保證零部件的加工質(zhì)量。另外，隨著汽車自動駕駛、智能制動、多媒體設(shè)施、通信設(shè)施等功能的不斷豐富，使得現(xiàn)代汽車的生產(chǎn)復(fù)雜程度也在不斷增加，數(shù)控制造能夠滿足很多人工無法完成的生產(chǎn)任務(wù)，首先，數(shù)控技術(shù)結(jié)合計算機仿真系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對汽車各個零部件的設(shè)計優(yōu)化，幫助技術(shù)人員對汽車功能進行實時評估，降低返工率與劣質(zhì)產(chǎn)品發(fā)生率;其次，數(shù)控技術(shù)保證了一些不規(guī)則器件的加工精度，如發(fā)動機咬合齒輪，可以提升它們的使用壽命;其三，汽車產(chǎn)品設(shè)計優(yōu)化方案可以借助數(shù)控技術(shù)獲得更高更快捷的加工可能性。

2.2現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)

現(xiàn)代工廠已經(jīng)不再是停留在人們腦海中的固有印象，基于先進數(shù)控技術(shù)的工業(yè)生產(chǎn)線，完全脫離了傳統(tǒng)的勞動密集型生產(chǎn)方式，現(xiàn)代生產(chǎn)車間處處彰顯著高科技的成果，從模塊無人化、加工智能化到管理自動化、監(jiān)控遠程化，這些特點極大的提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率，降低了運營成本。例如：現(xiàn)代的火力發(fā)電廠已經(jīng)大規(guī)模的使用的總線控制系統(tǒng)，一個偌大的電廠中生產(chǎn)值班人員只有數(shù)十人，他們在遠端控制中心既可以完成對生產(chǎn)設(shè)備的監(jiān)督、調(diào)整。此外，結(jié)合電力通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，電網(wǎng)調(diào)度中心可以實現(xiàn)對地區(qū)內(nèi)所有火電生產(chǎn)單元負(fù)荷的自動控制調(diào)節(jié)，從而極大的提高而電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性和安全性。

2.3能源開發(fā)

當(dāng)前，數(shù)控技術(shù)在能源開發(fā)領(lǐng)域的應(yīng)用也十分普遍，對于推動我國能源安全，維持社會穩(wěn)定、經(jīng)濟穩(wěn)定發(fā)揮了重要作用。例如：大型陸地、海洋的油氣田，往往分布于環(huán)境惡劣的區(qū)域，生活條件很差，對于工作人員來說是十分辛苦的，但是借助數(shù)控技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對一線生產(chǎn)系統(tǒng)的遠端監(jiān)控和控制，既保證了生產(chǎn)效率與生產(chǎn)安全性，又提高了生產(chǎn)人員的工作環(huán)境質(zhì)量;又例如：煤礦開采企業(yè)中，過去的生產(chǎn)方式對人力的依賴性非常大，而作業(yè)環(huán)境的安全性也很難得到保障，煤礦事故頻頻發(fā)生。近些年來我國煤礦生產(chǎn)正向著機械化、信息化方向發(fā)展，利用大型機械與自動化控制系統(tǒng)，井下一線作業(yè)大部分實現(xiàn)了機械化開采，降低了人員需求量與現(xiàn)場安全性。再如：隨著新能源發(fā)電占比的不斷增加，太陽能。風(fēng)能、地?zé)崮馨l(fā)電長數(shù)量增長迅猛，然而，這些電能在并網(wǎng)時會由于電能不穩(wěn)定沖擊電網(wǎng)的問題，利用數(shù)控技術(shù)與新型儲能技術(shù)可以實現(xiàn)對新能源發(fā)電系統(tǒng)的整體調(diào)配，為維持電網(wǎng)總體平穩(wěn)發(fā)揮了重要作用，此外，在配電端，自動化系統(tǒng)能夠極大的提高用戶使用電力的安全性。

2.4軍工領(lǐng)域的應(yīng)用

許多軍工設(shè)備材料生產(chǎn)要求很高，其加工難度也很大。例如現(xiàn)代高轉(zhuǎn)速渦噴航空發(fā)動機的葉片加工，其毫米級厚度的材料上在每平方厘米要承受數(shù)噸的壓力，在這種情況下任何加工上的瑕疵都可能導(dǎo)致發(fā)動機故障。特別是在五代戰(zhàn)機中，發(fā)動機要具備高強度、耐高溫、耐腐蝕的所有優(yōu)點，只有借助高精度的數(shù)控技術(shù)才能完成對這些復(fù)雜曲率零部件的無損加工。又例如：航天領(lǐng)域，這一象征著國家工業(yè)綜合實力的領(lǐng)域，一些特殊零部件的生產(chǎn)加工能力目前在世界上只有少數(shù)幾個國家具備，我國空間站上所使用的7自由度機械臂就是數(shù)控技術(shù)的巔峰代表，其材料的使用不僅要克服宇宙中惡劣的環(huán)境特點，而控制系統(tǒng)也具有極高的要求，可以說沒有數(shù)控技術(shù)這些功能是無法實現(xiàn)的。

3 提升現(xiàn)代機械制造數(shù)控技術(shù)

3.1加強理論研究

理論學(xué)術(shù)研究是數(shù)控技術(shù)進步的基礎(chǔ)，在一些特殊應(yīng)用場合，傳統(tǒng)的PID算法是無法滿足控制高精度、高速率目標(biāo)的。當(dāng)前，科研人員結(jié)合現(xiàn)代控制理論、模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、最優(yōu)控制等算法已經(jīng)提出了大量的控制算法，并且很多已經(jīng)被實驗所證實，表明其具有強大的控制能力，如基于二型模糊控制的三級倒立擺實驗，這一過程是傳統(tǒng)PID控制算法所無法實現(xiàn)的。

3.2優(yōu)化元器件質(zhì)量

數(shù)控系統(tǒng)中各模塊的元器件質(zhì)量對于實現(xiàn)控制目標(biāo)具有決定性作用，例如位移測量元件的精度如果不達標(biāo)就會造成被控量產(chǎn)生偏差，繼而降低加工制造的精度。因此，要不斷加大對基本元器件的研制力度，確保其靈敏性、可靠性、耐損性多個指標(biāo)獲得提升。

3.3加強創(chuàng)新

我國工業(yè)發(fā)展從引進到仿制再到創(chuàng)新自研，實現(xiàn)彎道超車，靠的就是廣大科研工作者的求知創(chuàng)新，隨著人工智能的興起，數(shù)控制造正在向著智人工智能化發(fā)展，近些年國家對于人工智能學(xué)科的建設(shè)力度也在不斷加大投入，因此企業(yè)、高校、科研院所要依托大背景切實加強對高端數(shù)控的研究力度，以大膽的創(chuàng)新創(chuàng)造態(tài)度不斷推動我國機械加工制造的水平。

結(jié)束語：

綜合以上論述，可見數(shù)控技術(shù)對于促進機械加工制造在各行各業(yè)的進步的確具有重要作用。本文結(jié)合當(dāng)前我國數(shù)控機械加工技術(shù)現(xiàn)狀從加強理論研究、元器件質(zhì)量、加強創(chuàng)新等層面考慮提出了幾點意見，希望對行業(yè)進步有所借鑒。

參考文獻：

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