數(shù)控技術(shù)在機(jī)械工程的發(fā)展與運(yùn)用

聶元元

摘要：機(jī)械工業(yè)是一個(gè)國(guó)家發(fā)展的重要基礎(chǔ)，做好機(jī)械工業(yè)的發(fā)展是十分重要且必要的。新時(shí)期，隨著信息化、自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，為現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)發(fā)展提供了強(qiáng)大的助推力。通過將信息化技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械工業(yè)領(lǐng)域提升機(jī)械工業(yè)的信息化、自動(dòng)化水平的技術(shù)被稱之為數(shù)控技術(shù)。文章在分析數(shù)控技術(shù)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上對(duì)其為機(jī)械加工技術(shù)所帶來的重要影響進(jìn)行了分析介紹，并就數(shù)控技術(shù)的未來發(fā)展與智能化趨勢(shì)進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：數(shù)控技術(shù);機(jī)械工業(yè);制造技術(shù)

數(shù)控技術(shù)在機(jī)械加工領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，尤其是以西門子、FANUC、海德漢等數(shù)控系統(tǒng)在數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)中占據(jù)著較大的比重?，F(xiàn)代機(jī)械加工對(duì)于加工的精度、速率有著更高的要求，尤其是航空、航天、航海等領(lǐng)域更是需要超高精度的加工，不論是零部件加工后的尺寸精度、幾何精度都有著更高的要求。做好數(shù)控技術(shù)在機(jī)床中的發(fā)展與應(yīng)用將能夠有效地提升數(shù)控機(jī)床的加工精度。為工業(yè)的發(fā)展提供強(qiáng)大的助推力。

1數(shù)控技術(shù)的組成與特點(diǎn)

數(shù)控技術(shù)是數(shù)字計(jì)算機(jī)控制技術(shù)與機(jī)械制造技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，其最為典型的代表就是數(shù)控機(jī)床，從上世紀(jì)60-70年代第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床發(fā)展至今數(shù)控技術(shù)呈現(xiàn)出了跨越式的發(fā)展。尤其是現(xiàn)今，數(shù)控機(jī)床更是將現(xiàn)代現(xiàn)今的傳感器技術(shù)、光電技術(shù)以及計(jì)算機(jī)和通信組網(wǎng)技術(shù)融入其中，從而使得數(shù)控機(jī)床更具有信息化、智能化，不僅是數(shù)據(jù)處理速度更快、機(jī)床移動(dòng)和切削速度更快，同時(shí)數(shù)控機(jī)床的加工精度也更高、加工速度也越快?？梢哉f，數(shù)控機(jī)床在現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展中占據(jù)著極為重要的地位，需要積極做好數(shù)控機(jī)床的發(fā)展與應(yīng)用。數(shù)控技術(shù)是一體化的技術(shù)，同時(shí)也是一項(xiàng)系統(tǒng)性的工程，其由多個(gè)組分共同協(xié)作，共同促進(jìn)數(shù)控技術(shù)獲得良好的發(fā)展。

2成組技術(shù)與數(shù)控技術(shù)的聯(lián)系與應(yīng)用

成組技術(shù)與數(shù)控技術(shù)之間是相輔相成的，成組技術(shù)可以被稱之為數(shù)控技術(shù)發(fā)展應(yīng)用的基礎(chǔ)。在現(xiàn)代，數(shù)控技術(shù)與成組技術(shù)之間更是獲得深度的聯(lián)系與融合，從而推動(dòng)了制造技術(shù)向著新階段邁進(jìn)。其中，以數(shù)控技術(shù)為主、成組技術(shù)為輔所形成的柔性加工系統(tǒng)，能夠就多品種、小批量零部件的高效加工，在現(xiàn)代機(jī)械加工領(lǐng)域占據(jù)著重要的地位。成組技術(shù)和數(shù)控技術(shù)緊密結(jié)合所形成的工業(yè)制造系統(tǒng)在為加工制造業(yè)帶來助力的同時(shí)，也為計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)提供著技術(shù)支持，是數(shù)控技術(shù)的集中體現(xiàn)。成組技術(shù)與數(shù)控技術(shù)的深度結(jié)合不僅在機(jī)械加工形式、精度與機(jī)械加工效率方面有著極大的提升，同時(shí)對(duì)生產(chǎn)組織形式也有著極大的影響。成組技術(shù)與數(shù)控技術(shù)相結(jié)合后所形成的加工體系通過對(duì)機(jī)械生產(chǎn)的各要素進(jìn)行合理調(diào)配，充分發(fā)揮出各環(huán)節(jié)的作用，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

3數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造領(lǐng)域中的應(yīng)用

數(shù)控機(jī)床是數(shù)控技術(shù)在機(jī)械加工制造領(lǐng)域中的典型應(yīng)用。數(shù)控機(jī)床主要是由機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)部分、數(shù)控系統(tǒng)、控制模塊、CNC、PLC以及數(shù)控電機(jī)等幾大主體部分所組成，再輔助以液壓、壓縮空氣等部分，上述部分共同構(gòu)成了數(shù)控機(jī)床?，F(xiàn)代數(shù)控機(jī)床要求高精度，從而對(duì)數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)部分提出了較高的要求：（1）較高的機(jī)床動(dòng)、靜剛度。數(shù)控機(jī)床的高精度是建立在機(jī)床床身良好的動(dòng)、靜剛度的基礎(chǔ)上的?，F(xiàn)代數(shù)控機(jī)床所采用的變頻電機(jī)直線運(yùn)動(dòng)速度極快，數(shù)控機(jī)床在高速運(yùn)動(dòng)過程中將會(huì)對(duì)床身產(chǎn)生較強(qiáng)的沖擊，良好的機(jī)床動(dòng)、靜剛度將有助于機(jī)床降低機(jī)床自身因振動(dòng)等影響因素對(duì)機(jī)床加工精度所帶來的干擾。（2）較低的運(yùn)動(dòng)副之間的摩擦與傳動(dòng)間隙。數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)是由變頻電機(jī)經(jīng)傳動(dòng)絲杠最終到機(jī)床刀具的傳動(dòng)鏈，傳動(dòng)鏈中任何一個(gè)傳動(dòng)副出現(xiàn)較高的摩擦和傳動(dòng)間隙將會(huì)對(duì)數(shù)控機(jī)床整體的傳動(dòng)精度產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的高精度是建立在良好的機(jī)械剛性和傳統(tǒng)特性的基礎(chǔ)上的。（3）較高的機(jī)床使用壽命和機(jī)械剛性?，F(xiàn)代數(shù)控機(jī)床高速移動(dòng)對(duì)于機(jī)床的機(jī)械特性有著較高的要求，要求機(jī)床的機(jī)械部分具有較高的精度和耐磨性，能夠承受短時(shí)間機(jī)床高速運(yùn)動(dòng)所帶來的快速摩擦以及材料熱溫升所帶來的影響。為滿足數(shù)控機(jī)床的上述要求，需要不斷的對(duì)數(shù)控機(jī)床所使用的材料、加工工藝以及技術(shù)進(jìn)行研究與應(yīng)用。現(xiàn)代加工工業(yè)中以數(shù)控機(jī)床為代表的數(shù)控技術(shù)正在占據(jù)著越來越大的比重，同時(shí)隨著計(jì)算機(jī)、通信以及自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用數(shù)控技術(shù)的自動(dòng)化程度、智能化程度也在不斷的加深，從而為工業(yè)體系的進(jìn)步打下了良好的基礎(chǔ)。數(shù)控技術(shù)與傳統(tǒng)工業(yè)相結(jié)合所形成的工業(yè)系統(tǒng)主要有：FMS系統(tǒng)、DNC系統(tǒng)、CIMS系統(tǒng)、STEP-NC系統(tǒng)等。3.1柔性制造技術(shù)、系統(tǒng)。柔性制造系統(tǒng)是物流運(yùn)輸系統(tǒng)與數(shù)控加工系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合，此系統(tǒng)最大的特點(diǎn)是能夠?qū)o固定加工順序的隨機(jī)自動(dòng)制造與機(jī)械加工設(shè)備進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，通過使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行中央集中控制，促使工件完成一體化的加工制造。柔性制造系統(tǒng)能夠在中、小型加工類企業(yè)得到良好的應(yīng)用，不僅應(yīng)用成本低、規(guī)模小，而且應(yīng)用較高效、可靠。柔性制造單元是柔性制造系統(tǒng)中的重要組成部分，加工工件固定在托盤上，通過托盤的交換完成工件的裝夾，從而實(shí)現(xiàn)了工件加工的無縫銜接。柔性制造單元能夠在單批次、大批量的零部件加工中發(fā)揮出極為高效的加工速率，從而實(shí)現(xiàn)大批量的高效生產(chǎn)。3.2計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)是現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)中的組成部分之一，計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)通過將現(xiàn)代管理技術(shù)、制造技術(shù)與信息技術(shù)有機(jī)的融為一體，利用計(jì)算機(jī)所具有的強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力實(shí)現(xiàn)對(duì)于企業(yè)生產(chǎn)過程中技術(shù)、人員與物流信息等的計(jì)算、處理與調(diào)配，實(shí)現(xiàn)了資源的高效調(diào)配和利用。3.3分布式數(shù)控。分布式數(shù)控體系采用的是“一拖多”的控制模式，以一臺(tái)或是多臺(tái)計(jì)算機(jī)作為整套系統(tǒng)的“上位機(jī)”，“上位機(jī)”能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于所控計(jì)算的查閱、控制與信息傳輸，通過將其應(yīng)用于在企業(yè)加工管理中將能夠有效的減少工件從編程到加工的中間環(huán)節(jié)，工藝編程人員在完成對(duì)于所需加工零部件的程序編制后通過DNC系統(tǒng)可以直接傳送至所需要加工的機(jī)床中，機(jī)床操作人員結(jié)合所編制完成的加工程序完成對(duì)于零部件的加工制造。DNC系統(tǒng)可以將加工車間內(nèi)的多臺(tái)數(shù)控機(jī)床通過一個(gè)大的數(shù)控加工系統(tǒng)聯(lián)系在一起，在大規(guī)模的數(shù)控加工中可以得到極為良好的加工效果。3.4數(shù)控技術(shù)相關(guān)軟硬件的研發(fā)與應(yīng)用。數(shù)控技術(shù)是基于高性能計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)上所發(fā)展起來的重要技術(shù)，相對(duì)于其他計(jì)算機(jī)硬件，數(shù)控技術(shù)所需要的硬件需要極高的可靠性和較強(qiáng)的計(jì)算能力，尤其是可靠性是排在首位的。驅(qū)動(dòng)模塊是連接電機(jī)的重要設(shè)備，現(xiàn)階段我國(guó)所使用的驅(qū)動(dòng)模塊多數(shù)是使用的國(guó)外產(chǎn)品，新時(shí)期應(yīng)當(dāng)積極加強(qiáng)數(shù)控技術(shù)硬件產(chǎn)品的研發(fā)與應(yīng)用，完成我國(guó)數(shù)控硬件的產(chǎn)業(yè)進(jìn)步。在數(shù)控技術(shù)發(fā)展方面，我國(guó)自主品牌華中數(shù)控、廣數(shù)等雖然取得了一定的成績(jī)但是其仍然缺乏核心技術(shù)產(chǎn)品，新時(shí)期應(yīng)當(dāng)積極做好技術(shù)的研發(fā)沉淀，通過厚積薄發(fā)爭(zhēng)取取得技術(shù)的突破。

4結(jié)束語

數(shù)控技術(shù)對(duì)于現(xiàn)代制造業(yè)的影響是十分深遠(yuǎn)的，尤其是機(jī)械工程領(lǐng)域，通過將數(shù)控技術(shù)與機(jī)械設(shè)備相結(jié)合，能夠有效地提升機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)化和智能化水平。同時(shí)需要加大對(duì)于數(shù)控技術(shù)的研發(fā)投入，掌握核心技術(shù)。

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