汽車零件機(jī)械加工數(shù)控技術(shù)應(yīng)用研究

張永永

摘要：中國汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，連續(xù)多年產(chǎn)銷量居世界第一。汽車工業(yè)是數(shù)控機(jī)床最重要的市場(chǎng)。在國內(nèi)汽車零部件制造業(yè)中，發(fā)動(dòng)機(jī)、全電動(dòng)變速器、高壓油泵驅(qū)動(dòng)單元、輪轂單元、轉(zhuǎn)向節(jié)、車軸、軸承、汽車底盤等關(guān)鍵零部件的制造需要大量的數(shù)控機(jī)床。目前，在這些領(lǐng)域所需的數(shù)控機(jī)床中，國產(chǎn)品牌與國外品牌相比還有一定差距，要實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)數(shù)控設(shè)備的充分利用還有很長的路要走。

關(guān)鍵詞：汽車零件;機(jī)械加工;數(shù)控技術(shù);汽車機(jī)械

中圖分類號(hào)：U469.72? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）12-0101-02

0? 引言

改革開放四十多年，我國經(jīng)過四十年的快速發(fā)展，如今站立在新時(shí)期新的五年計(jì)劃開局之年，我國經(jīng)濟(jì)在擴(kuò)大內(nèi)需發(fā)展國內(nèi)經(jīng)濟(jì)的同時(shí)也要融入世界經(jīng)濟(jì)的步伐加快，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的國策，促使我國進(jìn)一步成為加工制造大國。工業(yè)化的發(fā)展帶動(dòng)了對(duì)機(jī)械化的需求，社會(huì)需要大量的數(shù)控機(jī)床機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的技術(shù)更新，尤其是要在利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品的輔助設(shè)計(jì)，又要應(yīng)用數(shù)控技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品制造，汽車零件機(jī)械加工數(shù)控技術(shù)應(yīng)用在我國有著廣闊的發(fā)展前景。

1? 數(shù)控技術(shù)的概念與優(yōu)勢(shì)

1.1 數(shù)控技術(shù)的概述

數(shù)控機(jī)床技術(shù)是指通過在計(jì)算機(jī)上預(yù)先編制好零部件加工的每一步程序，使得設(shè)備可以按照標(biāo)準(zhǔn)化的流程自動(dòng)的進(jìn)行汽車零部件的機(jī)械加工。現(xiàn)今數(shù)控機(jī)床自動(dòng)化機(jī)械生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)深入到我們生活的方方面面，在社會(huì)生產(chǎn)的諸多環(huán)節(jié)都有數(shù)控機(jī)床自動(dòng)機(jī)械生產(chǎn)的參與。我國數(shù)控機(jī)床機(jī)械自動(dòng)化行業(yè)發(fā)展迅猛，汽車制造行業(yè)數(shù)控技術(shù)以每年20-30%的速度遞增，數(shù)控技術(shù)編程化流水線汽車配件制造替代人工成為大勢(shì)所趨，數(shù)控技術(shù)汽車制造產(chǎn)業(yè)成為最具前景的發(fā)展方向。

1.2 數(shù)控技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

基于總線架構(gòu)的開放式CNC機(jī)床解決方案代表著功能更強(qiáng)，擴(kuò)展性更好的一類數(shù)控自動(dòng)化的技術(shù)新趨勢(shì)。在這一方案數(shù)控技術(shù)的優(yōu)勢(shì)中，主要包括了：直接集成I/O接口的緊湊型嵌入式控制器、配備多核處理器的高端工業(yè)PC、多點(diǎn)觸控面板、支持100多種信號(hào)類型的400多種總線端子模塊、緊湊型伺服端子、模塊性能強(qiáng)大的EtherCAT 總線驅(qū)動(dòng)器采用單電纜技術(shù)的高動(dòng)態(tài)性伺服電機(jī)，以及核心的TwinCAT軟件，一個(gè)覆蓋軟CNC功能和其他控制軟件的通用平臺(tái)。

1.2.1 比常規(guī)更自動(dòng)化

隨著數(shù)控機(jī)床技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，以CNC技術(shù)為代表的計(jì)算機(jī)自動(dòng)機(jī)械加工技術(shù)已成為數(shù)控機(jī)床機(jī)械加工的主流。CNC技術(shù)的優(yōu)勢(shì)是比常規(guī)數(shù)控機(jī)床技術(shù)更加自動(dòng)化，這也就意味著數(shù)控機(jī)床技術(shù)發(fā)展的方向是逐漸向無人化轉(zhuǎn)變，在未來數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)過程中，新的加工技術(shù)更加依賴計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)控制。當(dāng)然，這也代表著數(shù)控機(jī)床技術(shù)向更高水平的自動(dòng)化發(fā)展，這也是目前高精準(zhǔn)度作業(yè)的最有效的解決途徑。較之于之前的機(jī)械加工技術(shù)生產(chǎn)，數(shù)控機(jī)床的優(yōu)勢(shì)就變得極為明顯，首先是自動(dòng)化的流水線生產(chǎn)減少了人為因素的影響，這也是數(shù)控機(jī)床機(jī)械加工技術(shù)最大的優(yōu)勢(shì)，很大程度上的計(jì)算機(jī)自動(dòng)化機(jī)械加工技術(shù)，非常有效的降低了機(jī)械生產(chǎn)過程中人為因素造成的錯(cuò)誤，并將機(jī)械制造工藝的精準(zhǔn)度、標(biāo)準(zhǔn)度推向一個(gè)新的發(fā)展高度。與此同時(shí)，雖然傳統(tǒng)機(jī)械加工技術(shù)與數(shù)控機(jī)床技術(shù)都是將一塊原材料通過技術(shù)手段進(jìn)一步加工成為一個(gè)有價(jià)值的零部件。二者都能將這個(gè)想法轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，但是數(shù)控機(jī)床技術(shù)則更為自動(dòng)化，更為高效率。在確保統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)之后，能夠盡量減少誤差區(qū)間，降低企業(yè)生產(chǎn)成本。

1.2.2 不同類型的數(shù)控加工

隨著數(shù)控機(jī)床技術(shù)的深層次發(fā)展，現(xiàn)階段的數(shù)控機(jī)床技術(shù)能夠更好地完成各種切割削除工藝的需求。數(shù)控車削技術(shù)的成熟極大程度上的豐富了制造行業(yè)對(duì)制造復(fù)雜的外部和內(nèi)部幾何形狀的各種需求。舉例說明，就好比數(shù)控車削和數(shù)控銑削。在整個(gè)數(shù)控車削過程中，一塊原材料進(jìn)一步被加工，使得制造“復(fù)雜的外部和內(nèi)部幾何圖形，包括生成各種螺紋”成為可能。

1.2.3 安全性

雖然操作人員在數(shù)控加工中起著重要的作用，但操作人員不用手把手在機(jī)器上操作，而是在電腦上操作。這為所有人創(chuàng)造了更安全的工作環(huán)境，減少了工作場(chǎng)所事故的發(fā)生。這一點(diǎn)特別重要，因?yàn)橐酝貜?fù)的體力勞動(dòng)是工人來承擔(dān)的。數(shù)控加工保證了生產(chǎn)出來的產(chǎn)品是一致的，以滿足質(zhì)量控制準(zhǔn)則。人為操作失誤和睡眠不足是一個(gè)常見的隱患，這會(huì)導(dǎo)致事故的發(fā)生，使用數(shù)控加工就不用擔(dān)心了。

1.2.4 方便快捷

由于數(shù)控加工過程是高效的、以計(jì)算機(jī)為主導(dǎo)的，因此很容易大規(guī)模生產(chǎn)。只需要讓多臺(tái)機(jī)器在同一個(gè)程序上運(yùn)行。對(duì)于許多公司來說，如何在保持良好利潤率的同時(shí)擴(kuò)大規(guī)模是一個(gè)挑戰(zhàn)。數(shù)控加工具有存儲(chǔ)功能，因此無需擔(dān)心每次重新加載程序，也無需在每次生產(chǎn)產(chǎn)品時(shí)重新輸入命令。數(shù)控加工的許多優(yōu)點(diǎn)使其成為制造商的最佳選擇。

2? 數(shù)控技術(shù)在汽車零件機(jī)械加工領(lǐng)域的應(yīng)用

隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的發(fā)展，中國人民生活質(zhì)量顯著提高，汽車消費(fèi)逐步擴(kuò)大。隨著人們對(duì)汽車功能的要求越來越嚴(yán)格，數(shù)控技術(shù)的控制程度也在不斷提高。目前，數(shù)控技術(shù)在汽車工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，促進(jìn)了汽車功能的多樣化。由于當(dāng)代數(shù)控技術(shù)的進(jìn)步，許多汽車制造企業(yè)已經(jīng)開始采用無人駕駛的自動(dòng)化生產(chǎn)線，如車身前面板自動(dòng)化生產(chǎn)線。這種生產(chǎn)模式主要是通過自動(dòng)化技術(shù)以及數(shù)據(jù)技術(shù)的配合，根本不需要工人進(jìn)行制造加工，而且制造出來的零件質(zhì)量非常高，焊接速度極快。

3? 數(shù)控技術(shù)在汽車零件機(jī)械加工中的應(yīng)用意義

3.1 提升機(jī)床的控制水平

近年來，我國汽車制造業(yè)發(fā)展非常迅速。在汽車制造過程中，對(duì)零件的加工精度提出了更高的要求，使得傳統(tǒng)的機(jī)床控制水平難以滿足汽車零件加工的實(shí)際要求。隨著數(shù)控技術(shù)在我國機(jī)械加工技術(shù)中的廣泛應(yīng)用，可以進(jìn)一步提高機(jī)床的控制水平，大大提高汽車零部件的加工效率。另外，在利用數(shù)控技術(shù)對(duì)機(jī)床進(jìn)行控制的過程中，對(duì)機(jī)床本身的性能也有著重要的意義，促進(jìn)了機(jī)床操作水平的提高。在數(shù)控技術(shù)應(yīng)用過程中可以通過該控制器預(yù)先編程的機(jī)床工步驟以及操作方法，采用相關(guān)數(shù)據(jù)來進(jìn)行機(jī)床加工流程的控制工作，使得機(jī)床加工質(zhì)量以及加工效率得到進(jìn)一步的提升。因此說數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用，能夠讓機(jī)床自身的控制水平得到顯著的升，對(duì)于汽車零件加工效率跟加工質(zhì)量的提升也有著重要意義。

3.2 汽車制造行業(yè)發(fā)展的技術(shù)需求

數(shù)控技術(shù)在機(jī)械加工技術(shù)中的應(yīng)用，能夠促進(jìn)機(jī)械加工技術(shù)的質(zhì)量跟效率得到進(jìn)一步的提升，對(duì)于我國汽車制造行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展也有著非常重要的意義。因此說數(shù)控技術(shù)在汽車制造領(lǐng)域中有著非常重要的應(yīng)用意義，也就需要我國汽車制造企業(yè)能夠?qū)ΜF(xiàn)有的零部件加工技術(shù)進(jìn)行不斷的優(yōu)化與完善，還需要積極采用數(shù)控技術(shù)來不斷提升汽車零部件的生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)質(zhì)量。只有這樣才能夠促進(jìn)汽車機(jī)械加工的效果得到進(jìn)一步的提升。此外通過數(shù)控技術(shù)的合理應(yīng)用，能夠促進(jìn)汽車零部件自身的加工效率得到進(jìn)一步的提升，對(duì)于汽車零部件加工質(zhì)量跟加工效益的提升也有著非常重要的意義。因此說數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用，也是保障汽車制造行業(yè)持續(xù)發(fā)展的重要技術(shù)需求，對(duì)于我國汽車領(lǐng)域的發(fā)展也有著非常重要的意義。

4? 提升數(shù)控技術(shù)在機(jī)械加工技術(shù)中的應(yīng)用策略

4.1 快速靈活定制

全新的CNC架構(gòu)從根本上使得機(jī)床制造擁有一個(gè)可以自由支配的模塊化的工具包，無論是軟CNC的靈活性，具有高度擴(kuò)展性的驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品，靈活多樣的I/O，定制化的控制面板設(shè)計(jì)，還是高速的實(shí)時(shí)總線EtherCAT技術(shù)，都將滿足快速定制獨(dú)一無二的個(gè)性化數(shù)控機(jī)床的要求，而無需增加成本甚至還可以降低成本。

4.2 保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)

TwinCAT 3軟件為用戶提供了一個(gè)簡單而經(jīng)濟(jì)高效的模塊化自動(dòng)化工具箱。其中，TcCOM概念是一種適合實(shí)時(shí)環(huán)境的“組件對(duì)象模型”，用戶能夠選擇最適合手頭任務(wù)的編程語言，并通過TcCOM的開放式界面將自己的專有工藝知識(shí)和自主開發(fā)的專用功能集成到標(biāo)準(zhǔn)控制平臺(tái)中。這樣可以帶來的一大好處是，核心競爭力完全握在用戶手中，受到第三方保護(hù)。可以方便快速地進(jìn)行修改和調(diào)整。此外，還可以配備可靠的硬件加密狗，對(duì)自主編寫的軟件進(jìn)行加密。

4.3 通用與開放

硬件和軟件平臺(tái)由標(biāo)準(zhǔn)組件構(gòu)成，將所有自動(dòng)化及 CNC 功能集成在同一個(gè)系統(tǒng)中，開放式接口允許集成現(xiàn)有的系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)總線以及靈活更換硬件組件。譬如，作為系統(tǒng)核心的軟CNC——TwinCAT自動(dòng)化軟件不但提供了實(shí)時(shí)執(zhí)行PLC、HMI、NC、CNC和機(jī)器人應(yīng)用程序的運(yùn)行環(huán)境，同時(shí)為編程、診斷和配置提供理想的開發(fā)環(huán)境。所有遵循IEC 61131-3標(biāo)準(zhǔn)的編程語言都可用于實(shí)時(shí)應(yīng)用程序?；陂_放的 Windows 操作系統(tǒng)開辟了更多的可能性，如集成到現(xiàn)有的可視化、控制和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中。

4.4 完整而強(qiáng)大的平臺(tái)性能

在汽車配件制造過程中不管是使用單臺(tái)機(jī)床進(jìn)行配件加工，還是通過利用使用高度復(fù)雜的加工設(shè)備，更或者是在傳統(tǒng)數(shù)控機(jī)床加工過程中都需要在汽車零部件制造業(yè)中所使用的平臺(tái)都應(yīng)具有可擴(kuò)展性強(qiáng)的特點(diǎn)，要能夠滿足幾乎所有性能等級(jí)需求，并且普遍適用于所有機(jī)器類型。

5? 結(jié)束語

未來數(shù)控機(jī)床在汽車配件制造領(lǐng)域的應(yīng)用會(huì)越來越多，數(shù)控機(jī)床技術(shù)圍繞精密模具，汽車零部件、閥門、工程機(jī)械、航空航天等領(lǐng)域，提供技術(shù)研發(fā)、方案設(shè)計(jì)，提供智能制造一體化解決方案。形成數(shù)控機(jī)床自動(dòng)化生產(chǎn)線裝配線。將來我國汽車配件制造行業(yè)肯定是以發(fā)展數(shù)控和智能制造作為主線，通過深入分析數(shù)控技術(shù)的概念、優(yōu)勢(shì)以及主要應(yīng)用領(lǐng)域，很顯然，在現(xiàn)今乃至未來很長一段時(shí)間世界汽車配件制造行業(yè)在生產(chǎn)加工過程中數(shù)控技術(shù)的作用一直會(huì)處于一個(gè)關(guān)鍵的位置。因其在汽車配件制造行業(yè)中非常巨大的使用價(jià)值，所以未來我國制造業(yè)要想獲得更好地發(fā)展、要想領(lǐng)先于世界就必須要普及在我國機(jī)械制造領(lǐng)域的使用，新的數(shù)控機(jī)床技術(shù)在使用頻率和使用范圍上齊頭并進(jìn)，就能夠帶領(lǐng)我國在未來汽車配件制造行業(yè)穩(wěn)步前行。全力提升我國汽車配件制造行業(yè)的整體水平讓整個(gè)行業(yè)的發(fā)展水平得到改觀，進(jìn)而為國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

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