徐國輝

摘 要：伴隨著科學(xué)技術(shù)、計算機技術(shù)的不斷發(fā)展和創(chuàng)新，傳統(tǒng)制造領(lǐng)域發(fā)生了顯著地改變。在當前社會與制造領(lǐng)域當中，數(shù)控技術(shù)是非常重要的一項技術(shù)。對此，文章詳細分析數(shù)控系統(tǒng)與現(xiàn)代機械工程技術(shù)之間存在的關(guān)系。

關(guān)鍵詞：數(shù)控系統(tǒng)；現(xiàn)代機械工程技術(shù)；關(guān)系

中圖分類號：TG659 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）26-0153-02

引言

數(shù)控技術(shù)是一種以數(shù)字量編程從而實現(xiàn)機械或其他設(shè)備自動工作的一種技術(shù)，其首先是在機床生產(chǎn)領(lǐng)域當中廣泛應(yīng)用。早在1954年，第一臺數(shù)控銑床出現(xiàn)，并通過幾十年發(fā)展之后，數(shù)控技術(shù)不斷的創(chuàng)新和發(fā)展，目前已經(jīng)可以應(yīng)用在幾乎所有的機械制造環(huán)節(jié)當中，具備高效率、高精度以及高速度等優(yōu)勢，對于傳統(tǒng)機械設(shè)計與制造領(lǐng)域有著顯著的影響，是機械工程領(lǐng)域的重要發(fā)展因素之一。

1 機械工程技術(shù)和數(shù)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀

我國目前對于數(shù)控系統(tǒng)在機械工程技術(shù)方面的應(yīng)用仍然處于初級階段，在機械工程數(shù)控化生產(chǎn)與管理模式的選擇方面上，大多數(shù)的企業(yè)仍然是以傳統(tǒng)意義上的管理與經(jīng)營模式為主，同時在機械設(shè)備的采購方面也仍然是以低成本設(shè)備為主[1]。另外，人才管理模式方面大多數(shù)企業(yè)都是以直接抄襲國外企業(yè)，但是因為我國與國外環(huán)境的差異，導(dǎo)致許多管理模式仍然無法適應(yīng)于國內(nèi)的大多數(shù)企業(yè)，其主要是表現(xiàn)在我國的從業(yè)人員素質(zhì)與理論知識較強，但是實踐性操作能力較為薄弱。另外，我國的工藝水平仍然較為初級，在復(fù)合加工技術(shù)方面仍然是以模仿國外技術(shù)為主，設(shè)計方面也無獨立研發(fā)的技術(shù)，缺乏獨創(chuàng)性[2]。機械工程主要是經(jīng)歷了技術(shù)自動化、技術(shù)電子化智能化等多個階段，在今后必然會向著產(chǎn)品智能化、設(shè)備智能化與管理智能化方向發(fā)展。

2 數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)在機械制造當中的應(yīng)用

2.1 數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)在機械制造當中的應(yīng)用特點

機械工程數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)在我國的應(yīng)用特點主要有兩個方面。一方面，可以顯著提升機械制造的質(zhì)量與精確度。應(yīng)用數(shù)控系統(tǒng)，可以在系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計完成之后，在短時間內(nèi)完成大量的產(chǎn)品加工任務(wù)，相對于傳統(tǒng)機械設(shè)備的每次只能加工一個而言有著顯著的效率優(yōu)勢[3]。另外，借助編程可以讓機械制造更加快速，同時演變成為多道工序相融合的特點，讓每一次裝夾速度更快。數(shù)控系統(tǒng)還可以提高機械產(chǎn)品的制造精度，這也是傳統(tǒng)機械制造中無法達到的優(yōu)勢之一。另一方面，數(shù)控系統(tǒng)可以為機械制造提供技術(shù)問題的解決幫助。數(shù)控系統(tǒng)可以有效的解決機械工程制造當中的系列性問題，例如無法持續(xù)加工不同批量、型號的產(chǎn)品，傳統(tǒng)技術(shù)無法在加工程序啟動之后修改制造環(huán)節(jié)當中的某一個參數(shù)或指標，而數(shù)控系統(tǒng)相對而言更加靈活。數(shù)控機床的精度更高，加工速度更快，可以完成傳統(tǒng)加工中許多無法直接完成的零件，同時還可以顯著拓展機械制造的加工范圍。傳統(tǒng)制造工藝需要在設(shè)計、制造以及參數(shù)調(diào)整等方面消耗大量的時間，數(shù)控系統(tǒng)在這一方面的優(yōu)勢非常突出，其只需要在設(shè)計好參數(shù)之后進行模擬調(diào)試，并在調(diào)試通過之后便可以明確產(chǎn)品的生產(chǎn)具體指標，從而為后續(xù)的生產(chǎn)提供寶貴的時間，縮短產(chǎn)品的制造周期。

2.2 數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)在機械制造當中的應(yīng)用

當前，數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)相當廣泛，目前主要應(yīng)用在機床設(shè)備、煤礦機械以及汽車部件等多個生產(chǎn)與制造領(lǐng)域當中。在機床設(shè)備方面，任何一個機械設(shè)備的制造都無法離開機械設(shè)備，同時伴隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)控機床不斷普及，數(shù)控機床具備非常強的控制能力，其可以有效、準確、快速的控制機械加工產(chǎn)品的全過程，同時強化制造領(lǐng)域中加工生產(chǎn)的效率以及產(chǎn)品的合格率。伴隨著智能化產(chǎn)品的衍生，機床設(shè)備的智能化逐漸提高，同時工業(yè)化機器人的衍生和普及也間接說明智能化技術(shù)在數(shù)控系統(tǒng)當中的應(yīng)用[4]。工業(yè)機器人可以在惡劣環(huán)境之下替代人工完成許多高危險、高要求的技術(shù)性工作[5]。另外，在煤礦機械當中，因為采煤機械的種類非常多，同時更新速度快，使用數(shù)量又比較少，導(dǎo)致傳統(tǒng)意義上的煤礦機械制造技術(shù)在下料過程中會存在較大投入支出，再加上機械生產(chǎn)的數(shù)量并不多，最終必然會導(dǎo)致企業(yè)投入過多的資金與成本，從而嚴重制約煤礦企業(yè)的生存與發(fā)展。

3 數(shù)控系統(tǒng)在機械制造當中的應(yīng)用案例

下面以嵌入式數(shù)控系統(tǒng)為例，探討其在齒輪加工當中的應(yīng)用。嵌入式系統(tǒng)主要是指以生產(chǎn)和應(yīng)用為核心的專用型計算機系統(tǒng)，這一系統(tǒng)能夠按照用戶的實際需求對硬件設(shè)備、軟件資源等進行針對性的定制和調(diào)整，從而促使產(chǎn)品的成本、性能、可靠性以及體積、功耗等獲得保障[6]。嵌入式設(shè)備的組成一般是包括嵌入式CPU、外圍硬件、操作系統(tǒng)以及針對用戶需求的專用型應(yīng)用程度等，主要是應(yīng)用在對于設(shè)備的控制以及監(jiān)控場景當中。嵌入式系統(tǒng)的特點有以下幾點：（1）嵌入式系統(tǒng)所應(yīng)用的CPU一般都是特定的，所有具備功耗低、體積小以及高集成度等優(yōu)勢，同時還可以通用CPU中板卡實現(xiàn)功能集成到某一個處理器芯片當中，進而實現(xiàn)移動性的工作能力；（2）一般情況下，嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用軟件并不是單獨儲存在某一個載體上的，而是固定在某一個內(nèi)存儲存器的芯片當中的，這一種特點顯著提升了軟件的運行速度及其可靠性；（3）嵌入式系統(tǒng)和特殊的應(yīng)用相結(jié)合，能夠面對更為廣泛的用戶，升級和轉(zhuǎn)型也相對及時，所以使用周期比較長；（4）對于用戶而言，嵌入式系統(tǒng)具備較高的透明度，用戶需要了解內(nèi)部的設(shè)計細節(jié)以及編程操作，只需要根據(jù)相應(yīng)的步驟便可以完成嵌入式系統(tǒng)的編程；（5）嵌入式系統(tǒng)的實用性非常高，嵌入式系統(tǒng)和大多數(shù)工業(yè)生產(chǎn)之間有著較高的關(guān)聯(lián)性，普遍都是將嵌入式系統(tǒng)當做實時控制系統(tǒng)來應(yīng)用。

在該系統(tǒng)當中，通過多個模塊的應(yīng)用，便可以實現(xiàn)自動化的生產(chǎn)，其中主要包含自動編程模塊、電子齒輪箱模塊、通信功能模塊、加工監(jiān)控模塊。自動編程模塊：因為齒輪的結(jié)構(gòu)具備較高的相似性，所以在齒輪數(shù)控加工當中，主要的參數(shù)只有三個，分別為齒輪的參數(shù)、刀具的參數(shù)以及工藝的參數(shù)。從機床操作界面可以直接輸入上述三相參數(shù)，然后自動編程模塊便會根據(jù)輸入的參數(shù)進行計算和處理，并獲得刀具的具體運行軌跡，之后生成數(shù)控加工的代碼，形成DSP能夠理解的數(shù)據(jù)信息，從而達到機床的控制目的，完成齒輪自動加工任務(wù)；電子齒輪箱模塊。電子齒輪箱模塊主要是以軟件、電路的形式替代傳統(tǒng)的機械式傳動鏈，從而完成多個數(shù)控目的，根據(jù)定向的運動關(guān)系計算，從而保障每一個軸之間的運動關(guān)系保持同步性。除此之外，為了確保工件軸和刀具軸之間的運動速度保持協(xié)調(diào)性，工作軸的速度需要由刀具軸、其他進給軸等速度進行聯(lián)合控制；通信功能模塊。通信功能模塊的主要任務(wù)是將ARM當中的數(shù)據(jù)通過轉(zhuǎn)換之后發(fā)放給DSP。例如，PLC程序數(shù)據(jù)、NC程序數(shù)據(jù)以及動靜態(tài)參數(shù)等的信息傳輸。與此同時，通信模塊還需要負責把DPS當中的編碼器信息數(shù)據(jù)進行反饋，并借助PLC進行執(zhí)行，檢測執(zhí)行狀況，并根據(jù)執(zhí)行狀況以及報警參數(shù)等對信息數(shù)據(jù)進行及時處理；加工監(jiān)控模塊。加工監(jiān)控模塊主要可以劃分為加工圖形監(jiān)控、報警信息監(jiān)控以及機床狀態(tài)監(jiān)控三種。加工圖形監(jiān)控主要是包含對坐標數(shù)據(jù)、每一個數(shù)控軸的工作誤差等進行監(jiān)控。報警信息監(jiān)控則是包括報警信息、報警之后的自我診斷以及歷史報警信息的查詢等。機床狀態(tài)監(jiān)控是對機床及其附件環(huán)節(jié)的項目監(jiān)控。嵌入式的齒輪加工數(shù)控系統(tǒng)具備非常多的優(yōu)勢，其在制造業(yè)的應(yīng)用中能夠展現(xiàn)許多的特點，可以實現(xiàn)降低材料的去除率、降低加工時間以及控制加工成本等效果。

4 結(jié)束語

綜上所述，數(shù)控技術(shù)可以將機械設(shè)備、信息處理技術(shù)等現(xiàn)代化技術(shù)綜合集成之后應(yīng)用到機械加工生產(chǎn)當中，和現(xiàn)代化機械工程技術(shù)有著高度契合性，兩者之間對于機械工業(yè)技術(shù)多個學(xué)科就別較強的應(yīng)用價值。數(shù)控技術(shù)在機械制造這一領(lǐng)域當中有著較高的應(yīng)用價值，同時還需要不斷的向著自動化、智能化方向發(fā)展，在今后必然會展現(xiàn)出更大的經(jīng)濟價值與社會效益。

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