數(shù)控技術在自動化機械制造中的實際應用

摘要：制造業(yè)從傳統(tǒng)的機械制造到自動化機械制造設備，再到現(xiàn)如今數(shù)控技術的引入，讓機械制造越來越現(xiàn)代化、高效化、高精度化。本文通過對數(shù)控技術發(fā)展以及在自動化機械制造中應用為主要方面進行研究，探討我國當下數(shù)控技術在自動化機械制造行業(yè)深遠的發(fā)展意義及方向。

關鍵詞：機械制造;自動化;數(shù)控技術;工業(yè)發(fā)展;應用

中圖分類號：TH16 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-957X（2021）09-0077-02

0 ?引言

新的十四五規(guī)劃中提到，強化國家戰(zhàn)略科技力量。國家的富強離不開先進技術的支持，工業(yè)的發(fā)展到頭來都是技術的發(fā)展，數(shù)控技術在自動化機械制造中的應用恰恰是這方面體現(xiàn)的一種方式。

1 ?數(shù)控技術的含義

數(shù)控技術，英文名稱Numerical Control，簡稱數(shù)控，也有人叫NC，一般來說，數(shù)控技術就是指電腦或者電腦一類的控制設備通過數(shù)字編程，把一些二進制的數(shù)字形式的運算法則的一段程序轉(zhuǎn)換成控制指令，有順序的輸入到機械加工設備中，從而有順序的控制機械設備進行零件的加工過程。通常來說，數(shù)控機床的控制無非是對加床工件或者加工刀具的位置、速度、進程、角度等方面進行控制以完成特定運行軌跡，從而完成工程師預想任務的過程。數(shù)控技術的出現(xiàn)，讓機械行業(yè)的發(fā)展在加快，讓生產(chǎn)技術不斷提升的基礎上，生產(chǎn)效率也得到了更多的保障。

2 ?數(shù)控技術的發(fā)展

數(shù)控技術的發(fā)展要追溯到二十世紀的中葉，早在1948年，美國空軍為了加工直升機的螺旋槳葉輪葉片，因為直升機的葉輪葉片的形狀復雜，并且加工要求精度高，特委托帕森斯公司研制一臺這樣的設備。直到1952年，在帕森斯公司和美國麻省理工學院共同的研究下，才誕生出第一臺三坐標數(shù)控銑床，而這臺數(shù)控機床數(shù)字控制系統(tǒng)是由電子管元件組成的。1959年，數(shù)控機床經(jīng)過改進，實現(xiàn)了自動換刀功能，并且控制裝置也通過改進，采用了晶體管元件及電路板。他被稱為加工中心，數(shù)控技術進入到第二階段的發(fā)展。1965年，數(shù)控機床采用了集成電路的控制方式，極大的提高了機床的穩(wěn)定性，并且占地面積減小，性價比也進一步提高，促使了數(shù)控加工設備的量產(chǎn)化發(fā)展。這是數(shù)控技術的第三階段。而第四階段出現(xiàn)在60年代末，數(shù)控系統(tǒng)可以通過一臺電腦控制幾臺或者數(shù)臺數(shù)控機床工作，形成一套整體的計算機控制系統(tǒng)。1974年，研制團隊成功把半導體儲存器以及微處理器應用在數(shù)控裝置中。數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展進入第五階段。到二十世紀八十年代，數(shù)控系統(tǒng)得到進一步提高，它結(jié)合計算機的高速發(fā)展，把數(shù)控系統(tǒng)的人機交互做到更加的人性化，數(shù)控裝置也做的更加趨于小型化，自動化的程度也進一步提高，能夠做到自動檢測工件自動檢測刀具等功能。到二十一世紀以來，數(shù)控技術出現(xiàn)了更多的實用功能，例如，PC+CNC智能控制系統(tǒng)，它通過使用PC機安裝NC軟件系統(tǒng)，控制數(shù)控系統(tǒng)的正常運行，這種方式簡單而且便于維護，而且能實現(xiàn)網(wǎng)絡化控制操作。給機械制造行業(yè)的不斷發(fā)展制作了更多的發(fā)展方向。

3 ?數(shù)控技術在機械制造中的應用

一個國家的發(fā)展需要制造業(yè)的發(fā)展，它不僅可以帶來很多人類需要的生活需求品之外，而且，他還解決了很大一部分人的就業(yè)和生活問題，這關乎到國家經(jīng)濟體的發(fā)展，關乎到社會的發(fā)展和國民經(jīng)濟的提高，而且這也關乎到國家的綜合國力。數(shù)控技術在制造業(yè)中的應用不僅讓傳統(tǒng)的制造業(yè)有了一個革命性的變化，雖然相比于發(fā)達國家，我們的機械制造業(yè)處于劣勢地位，但在全球化經(jīng)濟的影響下，我們一定要以數(shù)控技術為技術指導，追趕發(fā)達國家的經(jīng)濟水平。數(shù)控技術的發(fā)展已經(jīng)讓其在很多的行業(yè)中都得以應用。

數(shù)控技術在自動化機械加工機床設備方面。從傳統(tǒng)的加工機床不斷的向自動化及遠程控制的方向發(fā)展，向著高效率高精加工的方向發(fā)展。在機械制造過程中一般會經(jīng)過很多工序的過程，而這個過程包括加工前設計準備階段、設計階段、審核階段、審核通過后材料的選擇、預處理，產(chǎn)品的預加工，而這些在以往可能會更多的是人工的完成。而數(shù)控技術的進入，讓這些工作變得更加高效方便，而且有很多問題都可以讓設備來代替人工的操作，從而大大減少因人工而造成的操作失誤風險。而人為的操作從原有的體力勞動慢慢轉(zhuǎn)化成更多的腦力勞動，當一個產(chǎn)品完成后，對其進行檢驗是否合格，檢查確定合格后再進行大批量生產(chǎn)，如果式樣不合格，返回前端重新設計，如此重復，而這個重復的過程有很多可以交給數(shù)控系統(tǒng)獨自完成，節(jié)約了大量的人力物力來做前期的實驗。直到能夠生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。

在后期的加工生產(chǎn)中，更多的利用數(shù)控技術控制加工中心來完成工件的裝夾、刀具的選擇、裝換。冷卻系統(tǒng)的自動啟動、停止。主軸加工轉(zhuǎn)速的控制，從而完成產(chǎn)品的順利生產(chǎn)。

①在航空航天工業(yè)方面，說道航空航天，人們就會想到星星、月亮，這個在咱古時候就夢想到過的地方，如嫦娥奔月、牛郎織女等都體現(xiàn)了古人向往著走出地球。航空航天工業(yè)的發(fā)展讓人類有機會走出地球，探索地球以外的世界。而航空航天工業(yè)的發(fā)展離不開數(shù)控技術的支持，在航空航天工業(yè)中，每一個零件都要經(jīng)過嚴格的計算、設計、加工，加工精度要求非常高，一般我們老舊傳統(tǒng)的加工機床不能很好的滿足其要求的加工精度。而且在組裝方面人為手工的組裝、裝配不能有效的控制好力度的把握，為生產(chǎn)的產(chǎn)品留下很大的隱患。在航空航天領域里，近幾年世界上各大制造商為了減輕整體設備的重量，大多的零部件都采用了輕型的鋁制材料或鋁合金材料，其中大多數(shù)加工部件都是薄壁類大型零件，加工難度大、要求精度高，單靠人為的手動操作很難滿足其加工精度要求。只有應用數(shù)控技術的機械加工方法，才能更好的加工出高精度、高強度、而且安全可靠地加工部件。以此來滿足航空航天日益要求嚴格的高標準要求。

②在煤礦行業(yè)的機械方面，煤資源一直是中國的一項主要資源，在世界上煤產(chǎn)業(yè)都是名列前茅，而且我國也是煤炭消費大國，經(jīng)調(diào)查中國的煤炭資源在世界上位居世界第三，每年我國需要開采的煤炭也是一個龐大的數(shù)字，傳統(tǒng)的采煤方式大多采用人工開挖，機械輔助的方式，這種常年的地下作業(yè)存在著極大的危險性，在老舊的采掘作業(yè)中，經(jīng)常會伴隨著危險的因素。每年在煤炭產(chǎn)業(yè)的事故率也是居高不下，一方面是操作不規(guī)范，另一方面還是因為機械設備的落后，讓好多的風險都不能很好地控制。數(shù)控技術的引入采煤作業(yè)變得不再是一貫的地下作業(yè)，采煤作業(yè)不再是以往的工人近身作業(yè)的方式。操作人員可以遠離危險的工作區(qū)域，遠程控制機械設備完成工人做事情，而且大大提高了煤炭開采的工作效率，讓煤炭行業(yè)的發(fā)展在市場的競爭中能夠獲得更大的優(yōu)勢。讓工人高高興興上班來，平平安安回家去。讓煤炭行業(yè)的發(fā)展緊跟時代的步伐。讓數(shù)控技術更好的服務煤炭行業(yè)。

③數(shù)控技術在大型工業(yè)生產(chǎn)制作方面，數(shù)控技術的應用讓工人的生產(chǎn)從以往的體力勞動更多的變成腦力勞動，讓員工的生產(chǎn)環(huán)境也得到改善。在一些可影響到員工生命安全的工作程序中，可以利用數(shù)控技術來控制自動化機械設備來完成，讓事故率變得更少。保障了員工的生命安全的同時，更好的完成產(chǎn)品的生產(chǎn)。數(shù)控技術控制的機械設備在平時加工過程中在前期調(diào)試合格后，基本上不會出現(xiàn)大的錯誤率，并且生產(chǎn)效率也比人工的更高，減輕了員工的生產(chǎn)強度，而且在員工利用率上會更加的有效率。原本一人看護一臺機床的生產(chǎn)，在數(shù)控技術的加入，可以讓一個員工同時操作多個加工中心，而且比以往的生產(chǎn)工作更加輕松。而且在數(shù)控控制過程中，能夠更加及時的檢測到設備的使用情況，及時發(fā)現(xiàn)故障并且及時報警提示，讓機械加工過程中因故障造成的損失減小到最低，而且能夠及時的得到解決處理，讓生產(chǎn)的效率得到進一步提高。

④數(shù)控技術在汽車生產(chǎn)制造行業(yè)方面，近年來人們的生活質(zhì)量在不斷地提高，經(jīng)濟技術的發(fā)展，人們對生活的品質(zhì)要求也在不斷的提高，現(xiàn)在的生活，幾乎每個家庭在出行中都會選擇汽車，因為它給人類帶來的方便是不言而喻的。汽車需求量的不斷提高，也對汽車的供應量方面有了更高的要求，這對每個汽車廠家是一種機遇，也是一種挑戰(zhàn)。提高汽車生產(chǎn)的效率和品質(zhì)，也是至關重要的。所以數(shù)控技術的引入也就水到渠成了。數(shù)控技術在汽車行業(yè)的引入，讓汽車的生產(chǎn)線變得更加高效，汽車生產(chǎn)線是一種生產(chǎn)汽車的流水線作業(yè)，它一般包括沖壓、焊接、噴涂、電器元器件組裝等幾大項。如今生產(chǎn)線更多的使用自動化的機械設備自主完成。數(shù)控技術的加入，讓生產(chǎn)流程變得更加的高效，比如在焊接方面，焊接機器人自主的焊接流程，能夠極大的節(jié)約后期的人工成本，而且數(shù)控技術控制的機器人焊接臂比人類的手工焊接更加均勻，出錯率大大降低，避免了工人施工過程中的眾多因素的影響。而且在汽車研發(fā)方面，很多的單件復雜零部件的加工會變得更加高效。為汽車行業(yè)的發(fā)展提供更高效的支持。

4 ?國內(nèi)數(shù)控技術在機械制造中的不足與情景方向

我國的數(shù)控技術的發(fā)展起步比較晚，而且初期很多都是依賴進口，在很長一段時間中我們都處在一個追趕階段，雖然說二十一世紀以來，我國的經(jīng)濟發(fā)展突飛猛進，數(shù)控行業(yè)與國外的差距也在不斷地縮短，但是我們還有很長的路要走。我國的數(shù)控加工設備在現(xiàn)階段還處在一個低端快速發(fā)展，中端發(fā)展緩慢，高端依賴進口的局面，在一些需要高精密設備方面，我國一直依靠高價進口國外設備來滿足供需，這也限制了國內(nèi)的一些高端研發(fā)項目的進展。而這些問題的產(chǎn)生追其原因是由于國內(nèi)的數(shù)控系統(tǒng)加工企業(yè)的發(fā)展還處在一個低位快速發(fā)展階段，生產(chǎn)技術水平、精度、質(zhì)量和性能上都落后于國際先進數(shù)控生產(chǎn)企業(yè)五年到十年之間，我們大多追求的是性價比和經(jīng)濟實惠，生產(chǎn)發(fā)展的方向大多是低端用戶范圍。在高端、精密加工制造中的技術還和國際先進企業(yè)差距十年以上，可能還會更久。而且國內(nèi)的計算機技術以及集成電路方面和國際有很大差距，也造成我們在高端技術方面出現(xiàn)被卡脖子現(xiàn)象。我國需要在這方面加大投資力度，完善相關標準規(guī)范制度，形成自己的國內(nèi)自主品牌形象。同時，完善數(shù)控設備制造，企業(yè)也要完善企業(yè)的技術指導團隊和售后服務團隊，讓企業(yè)的市場營銷能力進一步提高。而且要加大力度進行創(chuàng)新性生產(chǎn)，加強自身的研發(fā)團隊，讓企業(yè)乃至整個國內(nèi)數(shù)控設備企業(yè)不再受制于國際的數(shù)控機床企業(yè)的制約。國內(nèi)絕大多數(shù)的數(shù)控系統(tǒng)銷售都控制在國外的大部分數(shù)控企業(yè)中，所以說在這方面我國企業(yè)需要加大研發(fā)力度，爭取早日趕超國外數(shù)控系統(tǒng)企業(yè)的步伐。而這市場的發(fā)揮空間還有很大一部分需要我們?nèi)ネ黄?，去建立咱自己國家的?shù)控技術自主創(chuàng)新體系，提高我國企業(yè)在市場中的競爭力。

5 ?結(jié)語

數(shù)控技術在自動化機械制造中發(fā)揮著至關重要的作用，它在提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率的同時，對產(chǎn)品的加工精度也得到極大的提高。對我國在實施制造強國戰(zhàn)略上提供堅實的基礎。讓我國的機械制造產(chǎn)業(yè)在國際市場上更有競爭力。我們要結(jié)合中國現(xiàn)有的國情，總結(jié)出一套符合我國發(fā)展的總體戰(zhàn)略。讓國家的工業(yè)發(fā)展追趕國際發(fā)展的進度越來越近。

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作者簡介：林柔瑄（1979-），女，廣東潮陽人，本科，一級實習指導老師，研究方向為數(shù)控技術。