機電一體化數控技術在機械制造中的應用分析

費建鋒

（無錫立信高等職業技術學校，無錫 214000）

目前，機械制造加工行業在現代化發展潮流體系中，已經逐漸開始注重機電一體化數控技術的運用，而且一部分加工企業已經開始全方位應用數控加工機床來取代傳統形式的生產機床，但就控制層面的整體性而言，依然存在諸多問題急待解決，導致系統未能發揮自身的最大作用。所以，有關人員需要對此予以高度重視，在機械制造領域對機電一體化數控技術在應用層面進行深層次分析與研究，推動技術體系實現更高層次的發展，促使我國機械制造行業實現可持續發展。

1 機電一體化數控技術的發展概述

1.1 實時智能化

一般情況下，傳統形式的實時系統只是對于相對簡單的理想化環境，主要作用是合理調度任務，保證任務在規定的時間內完成。然而，人工智能是應用計算機模型來實現和模仿人類的各種智能化行為。隨著現代化科學技術的高速發展，人工智能和實時系統二者之間的有機結合，推動著人工智能朝著更加現實、實時響應的方向不斷發展，也促使實時系統不斷朝著更加智能、復雜的應用領域發展，衍生出了實時智能控制這一嶄新領域。在機電一體化數控技術領域中，實時智能控制的應用與研究目前主要朝著前饋控制、學習控制、專家控制、神經網絡控制、模糊控制以及自適應控制等方向發展。比如，在數控系統中，自動化配備相應的刀具、自動化管理以及補償、自動化設置參數、故障診斷的專家系統、編程專家系統等，均為具有自適應性的調節系統。在高速加工環節的綜合化運動管控中，應用動態前饋功能、預算功能、提前預測功能，在速度、位置、壓力、溫度等控制層面采取模糊控制方式，極大地提升了數控系統在控制層面的性能，最終實現了控制目標。

1.2 工藝環節的多軸化和復合性

目前，以輔助時間降低工序為主要目標的復合性加工方式，正朝著多系列、多種化的方向不斷發展。數控機床在工藝層面的復合化，主要指的是在一臺機床上對工件完成一次性裝夾后，通過自動化的轉臺、旋轉主軸等諸多方式，完成多個表面、工藝的復合性加工步驟。

1.3 柔性化

柔性化主要包含兩個層面：一是數控系統自身的柔性數控系統，在設計層面應用的是模塊化方式，能夠更好地滿足不同用戶提出的不同需求，同時可裁剪性相對較強，功能覆蓋面積比較大；二是群控系統自身的柔性，相同群控系統可以按照生產環節的不同程序需求，對信息流、物料流實現動態化、自動化調控，最終有效發揮群控系統的功能、效率。

1.4 高效化、高精度、高速度

效率、精度、速度對于機械制造技術而言是主要的性能指標。因為應用到了多中央處理器（Central Processing Unit，CPU）的控制系統、精簡指令集計算機（Reduced Instruction Set Computer，RISC）芯片、高速CPU 芯片、高分辨率的絕對式檢測元件，所以組成了交流數字化伺服系統，同時有效優化和完善了機床在靜態化、動態化層面的性能，大大提升了機床在高效、高精度、高速層面的性能[1]。

2 機械制造環節對機電一體化數控技術在應用層面的需求

2.1 加工速度的需求

機械制造領域對加工速度有硬性要求，需要從生產規劃的具體編制著手，針對所有內容進行精確化安排，要求全部生產工作可以在指定時間內完成，所以對于加工環節的速度和效率提出了更高需求。在實際加工生產環節，針對在檢測環節有落實要求的各種項目，要求在生產內容研發和有關項目分析層面，必須在指定時間內完成全部。應用機電一體化數控技術，采取智能化方式，有效規劃和完善控制系統，可在加工環節在指定的時間內完成所有的生產任務。

2.2 銜接性的需求

銜接性在機械生產制造環節的應用至關重要。應用機電一體化數控技術，能夠更好地銜接加工工藝的各個環節，使設備在生產和加工中實現有效管控。應用此項技術后，可以在較短時間內高速生產產品，且可以實現不同零部件在具體裝配環節的更好銜接。此種方式能夠使系統第一時間接收有關零部件的所有信息。另外，機械加工制造環節有關部門必須提升銜接性，保證工作體系內部完成高效合理的銜接，并以此為基礎貫徹落實有關標準，提升產品質量。

2.3 精準性的需求

在生產加工環節，精準性是確保產品質量的基礎條件。只有滿足精準性要求，才能夠保證后續的生產加工可以正常開展。在機械制造環節，合理應用機電一體化數控技術，能夠更好地確定有關參數，從而滿足精準性層面的各項需求。在具體應用環節，可以從系統在運行層面的整體性著手，應用機電一體化數控技術輸入、處理有關余量，從而保證整個系統的運行安全，避免由于人工操作失誤而出現不必要的誤差[2]。

3 機械制造環節應用機電一體化數控技術的價值

3.1 提升生產加工環節的工作效率

在機械制造環節應用機電一體化數控技術，能夠有效提升有關參數在控制層面的精準度，實現有效對接，最終提升加工生產的效率。在實際應用環節，機電一體化數控技術可以通過提升零部件在加工層面的精準度來減少返工情況的出現，在指定的時間范圍內更好地生產加工各種零部件以及產品，提升生產加工環節的工作效率。

3.2 合理管控加工環節的精準度

機電一體化數控技術可以合理應用傳感器，收集和調控各類參數，通過數據分析系統分析系統當前存在的問題，從而優化和完善管理層面的理念、體系，最終推動行業實現健康良好發展。就控制層面而言，可以應用反饋系統過濾干擾信息，然后在應用環節與各類參數進行比對，針對系統進行科學合理設計，最后清除無應用價值的信息。

3.3 優化和完善工業系統

在機械制造環節應用機電一體化技術，可以優化和完善各項工作，從而推動我國工業化體系實現高速發展，及時查找發展環節存在的各種問題進行有針對性的解決，促使機械加工系統得到全方位、整體性的良好發展[3]。

4 機械制造環節機電一體化數控技術的具體應用

4.1 在航空工業領域中的應用

目前，我國航空工業屬于重點發展的產業，自身具備特殊性質，在技術層面有較高要求。目前，航空工業材料自身擁有密度低、柔性好的特征，所以能夠很好地滿足航空工業領域加工生產環節的各項需求。常用的材料主要包含鋁、鋁合金等。應用機電一體化數控技術科學處理這些材料，能夠更好地滿足高精準度、良好柔韌性的需求。機電一體化數控技術相較于傳統制造技術而言，在材料切割層面速度更快，能夠提升切割工藝環節的精細度，也能極大程度地節省對資源和能源的消耗。

4.2 在汽車工業領域中的應用

目前，伴隨公眾物質生活水平的日益提升，交通出行便捷程度不斷提高。現階段，汽車已經成為公眾出行的主要工具，需求量逐年遞增，推動了汽車行業的高速發展。汽車制造廠家為了在數量層面可以更好地滿足公眾日益增長的需求，高度重視汽車在生產環節的質量。但是，汽車生產環節提升需求和性能的同時，也使得汽車零部件的復雜程度逐步遞增。將機電一體化數控技術應用于汽車領域，可以有效滿足復雜零部件在具體生產環節的各項需求，同時可以實現生產線在柔性、高速、多品種層面上的規模化發展。當前，在汽車領域應用機電一體化數控技術，不僅可以提升汽車在生產環節的數量，也能更好地推動產品更新換代。此外，集成制造、虛擬制造、柔性控制等諸多機電一體化數控技術，都可以應用于汽車領域，在汽車生產環節以經濟、高效為基礎制造各種零部件，推動汽車行業實現可持續發展[4]。

4.3 在工業生產環節中的應用

目前，在工業生產領域可將機電一體化數控技術應用于食品加工、造紙印刷等生產線，亦或應用于金屬冶煉、農藥加工等環境。工業生產線應用機電一體化數控技術能夠有效減少工作人員的工作強度，提升生產線的工作效率。工業生產環節周圍環境危險性相對較高，而機電一體化數控技術可以替代工作人員進行一部分危險操作，從而保證工作人員的人身安全。在具體操作環節，機電一體化數控技術主要通過人為操作方式，在有關程序中通過計算機輸入產品生產的相關指令，然后通過自動控制方式開展各項生產操作。需注意，自動化操作并不代表生產人員可以完全不用操作。工作人員的主要工作職責是監督管理，向驅動單元發送相應的控制指令，實時監測運行狀況，一旦發現問題立刻采取相應措施，以便科學開展維修與養護。

4.4 在煤礦機械領域中的應用

我國煤礦資源相對豐富，在能源開發環節具有重要地位。但是，在煤礦資源開發環節，如何有效提升效率并減少經濟成本，是煤礦開發需要研究的主要問題。要想推動煤礦企業實現健康長遠發展，在日益激烈的現代化競爭環境中，企業需要提升自身的工業水平，實現自身與現代化先進科學技術的有機結合。在煤礦開發環節，大設備的數據收集相對困難。針對原有的開發設備如機床，工作環節的效率不高，需要在資金投入環節全方位進行思考。目前，煤礦企業在開展環節可以應用機電一體化數控技術，將原有設計與現代化計算機技術有機結合，改善設備的原有性能，提升設備的技術性能，從而提高煤礦開采工藝水平。機電一體化數控技術在煤礦企業的應用，不僅可以減少設備的購買成本和投入成本，還可以優化并完善原有設備的性能，最終提高煤礦企業的工作效率[5]。

5 結語

機械制造水平的高低是衡量一個國家發展水平的主要標志，也是全球范圍內科技競爭的重中之重。當前，機電一體化數控技術在機械制造行業已經得到了大范圍應用，減少了人力勞動工作量，提升了機械制造環節的工作效率。