數(shù)控技術(shù)在自動(dòng)化機(jī)械制造中的運(yùn)用研究

王博

摘 要：進(jìn)入二十一世紀(jì)，計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、人工智能技術(shù)成為這個(gè)時(shí)代的主旋律，而由計(jì)算機(jī)技術(shù)衍生出來(lái)的數(shù)控技術(shù)，在社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域得到普遍推廣和應(yīng)用，尤其在自動(dòng)化機(jī)械制造行業(yè)，數(shù)控技術(shù)以其程序設(shè)定精準(zhǔn)化、生產(chǎn)效率高效化的優(yōu)勢(shì)，使機(jī)械制造行業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)水平逐步縮短了與發(fā)達(dá)國(guó)家之間的差距?；诖?，本文圍繞著數(shù)控技術(shù)的優(yōu)勢(shì)與未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，結(jié)合該技術(shù)在自動(dòng)化機(jī)械制造中的實(shí)際運(yùn)用效果展開(kāi)論述。

關(guān)鍵詞：數(shù)控技術(shù);自動(dòng)化;機(jī)械制造;運(yùn)用

數(shù)控技術(shù)在自動(dòng)化機(jī)械制造中的運(yùn)用不但減少了人力資源投入，同時(shí)提升了生產(chǎn)效率，保證了機(jī)械零部件的加工精度。相比于傳統(tǒng)的人工操作，數(shù)控技術(shù)的操作流程更加便捷，生產(chǎn)安全風(fēng)險(xiǎn)明顯降低。因此，數(shù)控技術(shù)已成為機(jī)械制造領(lǐng)域發(fā)揮領(lǐng)軍作用的一項(xiàng)現(xiàn)代化高科技技術(shù)。

一、數(shù)控技術(shù)的優(yōu)勢(shì)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

（一）加工精度高，系統(tǒng)運(yùn)行可靠性高

與普通機(jī)床相比，運(yùn)用數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)制造出來(lái)的機(jī)械零部件精度得到大幅提升，加工精度由原來(lái)的10μm提高至5μm，精密級(jí)加工精度則從3—5μm提高至1——1.5μm，其中，加工精度誤差已由原來(lái)的0.01毫米縮減至0.008毫米。而對(duì)于超高精密的加工精度，已經(jīng)邁入納米級(jí)時(shí)代。此外，數(shù)控裝置的MTBF（平均故障間隔時(shí)間）已達(dá)到6000小時(shí)以上，伺服系統(tǒng)的平均故障間隔時(shí)間高達(dá)30000小時(shí)以上，安全可靠性較高，進(jìn)而延長(zhǎng)了機(jī)床的使用壽命。

（二）提高加工生產(chǎn)效率

在加工機(jī)械零部件時(shí)，編程技術(shù)人員通常會(huì)編制出幾個(gè)不同的加工程序，程序之間就存在較大區(qū)別。此時(shí)，如果能夠使用快速定位實(shí)現(xiàn)機(jī)床移動(dòng)，應(yīng)盡量不使用加工進(jìn)給的方式。而加工長(zhǎng)形零部件時(shí)，還可以通過(guò)調(diào)整刀具加工的起始方向，來(lái)減少機(jī)床的空走行程，即在上一道加工工序完成后，開(kāi)始換刀做下一道工序，就是從此段開(kāi)始繼續(xù)加工，不用再空走到另一段工序開(kāi)始加工。因此，運(yùn)用數(shù)控技術(shù)，只要事先設(shè)定好程序，調(diào)整好技術(shù)參數(shù)，就能夠大幅提高生產(chǎn)效率，在單位加工時(shí)間相同的情況下，數(shù)控機(jī)床比普通機(jī)床的生產(chǎn)效率提高了數(shù)十倍[1]。

（三）數(shù)控技術(shù)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

隨著信息技術(shù)與人工智能技術(shù)的迅猛發(fā)展，數(shù)控機(jī)床將逐步朝著智能化方向發(fā)展，比如在機(jī)械零部件的生產(chǎn)加工過(guò)程中，工藝參數(shù)能夠自動(dòng)生成，加工過(guò)程能夠?qū)崿F(xiàn)全程的自適應(yīng)控制，其中自適應(yīng)控制主要涵蓋前饋控制、電機(jī)參數(shù)的自適應(yīng)計(jì)算、自動(dòng)識(shí)別負(fù)載自動(dòng)待定模型等。同時(shí)，數(shù)控技術(shù)應(yīng)用程序的寫(xiě)入過(guò)程也將逐步簡(jiǎn)化，操作界面也更加清晰、直觀，操作過(guò)程也更加便捷，操作人員只需要一鍵操作就可以完成自動(dòng)化機(jī)械制造過(guò)程。

二、數(shù)控技術(shù)在自動(dòng)化機(jī)械制造中的實(shí)際運(yùn)用

（一）在汽車制造領(lǐng)域的運(yùn)用

目前，數(shù)控技術(shù)在汽車制造領(lǐng)域得到普遍應(yīng)用，由數(shù)控技術(shù)衍生出的虛擬現(xiàn)實(shí)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)、柔性制造系統(tǒng)等使汽車制造行業(yè)實(shí)現(xiàn)了技術(shù)大換血。比如在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸體加工過(guò)程中，首先應(yīng)用鑄造工藝進(jìn)行粗加工，然后運(yùn)用數(shù)控加工中心銑“三孔四面”，再利用數(shù)控鏜床進(jìn)行精加工。發(fā)動(dòng)機(jī)中的活塞、連桿、曲軸、氣缸蓋以及汽車變速箱中的插齒、剃齒、滾齒也都運(yùn)用了數(shù)控技術(shù)。此外，在汽車整車制造過(guò)程中，整車生產(chǎn)線主要分為沖壓、焊接、涂裝、總裝線四個(gè)制造流程，而在整車生產(chǎn)流水線上最常見(jiàn)的數(shù)控技術(shù)是自動(dòng)機(jī)械手與自動(dòng)傳輸裝置。

（二）在煤礦開(kāi)采機(jī)械中的運(yùn)用

近年來(lái)，數(shù)控技術(shù)在煤礦采掘過(guò)程中的應(yīng)用頻率越來(lái)越高，該技術(shù)優(yōu)化了井下采掘技術(shù)流程，提高了采掘效率與采掘質(zhì)量。比如數(shù)控系統(tǒng)能夠精準(zhǔn)控制刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡以及控制軸的數(shù)目，通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)中的CAD/CAPP/CAM等軟件的自動(dòng)編程，可以自動(dòng)檢測(cè)和診斷采掘設(shè)備的故障，維修人員能夠第一時(shí)間排除故障隱患，為正常采掘作業(yè)流程提供了強(qiáng)大的技術(shù)保障[2]。

在機(jī)械制造過(guò)程中，編程人員通過(guò)數(shù)控技術(shù)能夠?qū)⒓庸ち慵膸缀纬叽缫约肮に噮?shù)轉(zhuǎn)化為數(shù)字代碼，進(jìn)而將主軸的轉(zhuǎn)速、機(jī)床運(yùn)動(dòng)軌跡、刀具的選用、刀具的進(jìn)給量以切削深度編制成計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別出的應(yīng)用程序，通過(guò)人工輸入的方法，存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)當(dāng)中，并借助于云計(jì)算與大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，將這些參數(shù)轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)指令，傳輸給伺服系統(tǒng)，進(jìn)而使機(jī)床在接收到操作指令后進(jìn)入到自動(dòng)工作狀態(tài)。在煤礦開(kāi)采機(jī)械中運(yùn)用數(shù)控技術(shù)，生產(chǎn)效率能夠提高十倍以上，由于數(shù)控加工中心機(jī)床具有多工序以及自動(dòng)換刀裝置，因此可以實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用，這也節(jié)省了廠房面積，為煤礦企業(yè)帶來(lái)更多的經(jīng)濟(jì)效益。

（三）在工業(yè)生產(chǎn)中的運(yùn)用

目前，在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，大批量的工業(yè)機(jī)器人應(yīng)運(yùn)而生，而工業(yè)機(jī)器人恰恰運(yùn)用了數(shù)控技術(shù)原理，它能夠替代操作工人，完成人類無(wú)法完成的工作任務(wù)，這就有效改善了操作工人的勞動(dòng)條件。支配工業(yè)機(jī)器人完成操作動(dòng)作的是計(jì)算機(jī)的寫(xiě)入程序，通過(guò)寫(xiě)入計(jì)算機(jī)內(nèi)核的程序向機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)單元發(fā)出指令，便能夠輕松自如的完成各項(xiàng)工作。機(jī)器人工作時(shí)，工作狀態(tài)與工作過(guò)程完全受到全程監(jiān)控，如果出現(xiàn)故障導(dǎo)致機(jī)器人停止工作，借助于傳感器和自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，能夠?qū)⒐收闲畔⒓皶r(shí)反饋給系統(tǒng)終端，并發(fā)出報(bào)警信號(hào)，而系統(tǒng)終端的操作人員能夠根據(jù)故障類型，及時(shí)修改程序參數(shù)，使機(jī)器人能夠做出相應(yīng)的保護(hù)動(dòng)作，以保障順利完成工作任務(wù)。

隨著社會(huì)的進(jìn)步與時(shí)代的發(fā)展，現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域的第一要?jiǎng)?wù)是確保安全生產(chǎn)，過(guò)去，在生產(chǎn)流水線上，主要由大批的操作工作共同完成一項(xiàng)工作任務(wù)，管理格局較為混亂，工人的操作過(guò)程也完全在受控范圍之外，繼而埋下了重大的安全風(fēng)險(xiǎn)隱患。而數(shù)控技術(shù)主要由控制單元、驅(qū)動(dòng)單元以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)共同構(gòu)成一個(gè)自動(dòng)化體系，這一體系在工業(yè)生產(chǎn)流水線上的應(yīng)用，規(guī)范了工業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)場(chǎng)管理格局，自動(dòng)化取代了人工化，操作工人無(wú)須直接接觸危險(xiǎn)的操作流程，只需要對(duì)流水線作業(yè)進(jìn)行巡查和監(jiān)督，便可以輕松完成生產(chǎn)工作任務(wù)，整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程不存在任何安全風(fēng)險(xiǎn)。

結(jié)束語(yǔ)

數(shù)控技術(shù)從萌芽期過(guò)渡到成長(zhǎng)期，雖然只經(jīng)歷了短短二十幾年的時(shí)間，但是，該技術(shù)在自動(dòng)化機(jī)械制造領(lǐng)域所創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)價(jià)值與社會(huì)價(jià)值卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出預(yù)期目標(biāo)，相信數(shù)控技術(shù)在計(jì)算機(jī)與人工智能技術(shù)高速發(fā)展的今天必將在社會(huì)其它領(lǐng)域成就更大的輝煌。

參考文獻(xiàn)

[1]邵學(xué)智.數(shù)控技術(shù)在自動(dòng)化機(jī)械制造中的運(yùn)用[J].南方農(nóng)機(jī)，2019，50（13）：122.

[2]魯玉東.數(shù)控技術(shù)在自動(dòng)化機(jī)械制造中的運(yùn)用研究[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2019（18）：4188.