談機械制造數(shù)控技術(shù)應(yīng)用

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摘要：隨著我國科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，數(shù)控技術(shù)逐漸發(fā)展。為促進(jìn)我國機械制造智能化的快速發(fā)展，數(shù)控技術(shù)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、煤礦機械、汽車、機床設(shè)備、航天等現(xiàn)代機械制造業(yè)，并取得了不錯的應(yīng)用效果。相比其他國家，我國數(shù)控技術(shù)依然處于落后地位，部分高端數(shù)控技術(shù)還需要依靠進(jìn)口。在我國機械制造智能化快速發(fā)展的背景下，我國數(shù)控技術(shù)在未來必然擁有良好的發(fā)展前景，在未來的數(shù)控技術(shù)發(fā)展道路中，相關(guān)人員需要積極學(xué)習(xí)國外先進(jìn)數(shù)控技術(shù)，注重數(shù)控技術(shù)的自主研發(fā)，加快我國數(shù)控技術(shù)的發(fā)展速度，并將數(shù)控技術(shù)與機械制造科學(xué)合理地結(jié)合，促進(jìn)我國機械制造業(yè)逐步向自動化和智能化的方向發(fā)展?；诖耍恼路治隽藬?shù)控技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)狀，對數(shù)控技術(shù)在機械制造中的應(yīng)用進(jìn)行了研究，以供參考。

關(guān)鍵詞：數(shù)控技術(shù)；機械制造；工業(yè)生產(chǎn)

數(shù)控技術(shù)是一種借助電腦程序控制機器的技術(shù)，在數(shù)控技術(shù)的引導(dǎo)下，工作人員生產(chǎn)零件時便可借助已經(jīng)設(shè)定好的程序，對機械零件的整個加工過程進(jìn)行監(jiān)督與管理。相比傳統(tǒng)的人工生產(chǎn)加工，數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用一定程度上提升機械制造的工作效率，減少工作人員工作量，對減少機械加工過程中產(chǎn)生的不必要熱量也具有一定效果[1]。此外，如果在機械生產(chǎn)過程中出現(xiàn)任何問題，工作人員可以在技術(shù)人員的指導(dǎo)下，對事先設(shè)定好的程序參數(shù)進(jìn)行實時修改，從而使程序盡可能滿足機械生產(chǎn)需求，整個生產(chǎn)過程更加靈活。

1數(shù)控技術(shù)與機械制造概述

1.1數(shù)控技術(shù)發(fā)展歷史及現(xiàn)狀

數(shù)控技術(shù)發(fā)展至今共經(jīng)歷了電子管數(shù)控、晶體管數(shù)控、中小規(guī)模IC數(shù)控、小型計算機數(shù)控及微處理器數(shù)控這五個階段，現(xiàn)階段數(shù)控系統(tǒng)的主板、處理器、控制核心單元分別以超大集成電路板、單片機、PC機專業(yè)軟件系統(tǒng)為主，由此可見當(dāng)前數(shù)控技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)步入了一個良好的發(fā)展階段。我國于20世紀(jì)50年代開始研發(fā)數(shù)控技術(shù)，但當(dāng)時研發(fā)工作并未獲得技術(shù)上的突破，直至改革開放，我國數(shù)控技術(shù)才獲得了實質(zhì)發(fā)展，期間我國積極引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)，對其技術(shù)要點進(jìn)行全面分析，科技攻關(guān)，使我國數(shù)控技術(shù)逐漸進(jìn)入高速發(fā)展階段，大部分機床廠也開始從傳統(tǒng)產(chǎn)品向數(shù)控化產(chǎn)品轉(zhuǎn)型，但受技術(shù)水平限制，產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)不到較高標(biāo)準(zhǔn)[2]。20世紀(jì)末期，國家從擴大內(nèi)需啟動機床市場，進(jìn)口數(shù)控設(shè)備的審批受到更高的標(biāo)準(zhǔn)限制，并對數(shù)控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的攻關(guān)給予重點投資，對促進(jìn)數(shù)控設(shè)備的大量生產(chǎn)起到了至關(guān)重要的作用。但我國數(shù)控技術(shù)發(fā)展至今，在關(guān)鍵技術(shù)方面依然落后于其他國家，我國所生產(chǎn)的數(shù)控設(shè)備多是采用單片機開發(fā)的經(jīng)濟型設(shè)備，據(jù)統(tǒng)計，我國高端數(shù)控設(shè)備市場的90%以上依然被國外數(shù)控企業(yè)占領(lǐng)。

1.2數(shù)控技術(shù)的特點

數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用可實現(xiàn)數(shù)字化信號對加工生產(chǎn)過程的控制。數(shù)控技術(shù)不僅是實現(xiàn)制造過程自動化的基礎(chǔ)和自動化柔性系統(tǒng)的核心，同時也是現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)重要組成部分。數(shù)控技術(shù)可以將機械裝備的功能、效率等提升到一個新的高度，使傳統(tǒng)制造業(yè)發(fā)生了翻天覆地的變化。相比傳統(tǒng)加工技術(shù)，數(shù)控加工技術(shù)具有以下五方面特點：1）可高質(zhì)量完成結(jié)構(gòu)復(fù)雜、包含曲面形狀等復(fù)雜零件的加工。2）零件生產(chǎn)期間可隨時更改工藝生產(chǎn)參數(shù)，為換批加工和新產(chǎn)品研制提供方便。3）一次裝夾工件便可完成多道工序，保證產(chǎn)品質(zhì)量和精度的同時，縮短輔助時間。4）工具管理水平和工具標(biāo)準(zhǔn)化程度可有效提升。5）有利于計算機輔助制造功能的實現(xiàn)[3]。

2數(shù)控技術(shù)在機械制造中的應(yīng)用

2.1工業(yè)生產(chǎn)中的數(shù)控技術(shù)

通過數(shù)控技術(shù)可制造出具有自動工作能力的工業(yè)機器人，與傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)相同，工業(yè)機器人也是由控制單元、驅(qū)動單元、執(zhí)行機構(gòu)等幾部分構(gòu)成。在專業(yè)性強、風(fēng)險系數(shù)高、操作難度大、工作環(huán)境惡劣的工業(yè)生產(chǎn)中，工業(yè)機器人可完全替代工作人員，幫助人類完成難以完成的工作內(nèi)容，一方面，大幅度改善了工業(yè)生產(chǎn)的勞動條件，另一方面，在確保工作人員人身安全的基礎(chǔ)上，顯著提升工業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量[4]。除此之外，工業(yè)生產(chǎn)整個鏈路的任意環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，數(shù)控系統(tǒng)均可及時對出現(xiàn)問題的環(huán)節(jié)進(jìn)行準(zhǔn)確定位并發(fā)出警報，設(shè)備保護(hù)功能自行啟動，技術(shù)人員在警報提示下及時找出問題，盡快解決問題，將其所造成的工業(yè)生產(chǎn)損失降到最低。此外，這種工業(yè)生產(chǎn)模式使整個生產(chǎn)過程成為一個閉合環(huán)路，從而大大降低了工業(yè)生產(chǎn)的風(fēng)險。

2.2煤礦機械中的數(shù)控技術(shù)

新舊世紀(jì)交替之際，我國大力發(fā)展煤炭事業(yè)，使許多機械制造企業(yè)致力于采煤機的研發(fā)與生產(chǎn)，研發(fā)速度快，品種較多，且均為小批量生產(chǎn)。但是多種采煤機機殼的毛坯均采用焊件制造，傳統(tǒng)加工工藝難以實現(xiàn)單件的下料問題，而將數(shù)控技術(shù)應(yīng)用其中，可利用數(shù)控氣割代替過去十分流行的仿形法，使用龍骨板程序?qū)Σ擅簷C葉片、滾筒等下料，最終實現(xiàn)套料選用方案的優(yōu)化。數(shù)控氣割具有切割速度快、質(zhì)量高等優(yōu)點，某些人工切割無法割出的焊接坡口的可借助數(shù)控氣割直接割出，從而大幅度提升生產(chǎn)效率。此外，數(shù)控氣割機中還配置了切縫補償裝置，工作人員可對其進(jìn)行任意調(diào)整，并且其可以對構(gòu)件的實際輪廓實施程序控制，數(shù)控系統(tǒng)也可通過調(diào)節(jié)切縫補償值，明確毛坯件的加工余量。

2.3汽車行業(yè)中的數(shù)控技術(shù)

近年來，我國汽車行業(yè)發(fā)展速度迅猛，作為目前較為流行的交通工具，汽車的市場需求量一直處于較高水平，但隨著人們生活水平的不斷提高，出于對安全系數(shù)的考慮，人們對汽車質(zhì)量的要求顯著提高。高質(zhì)量的汽車離不開高質(zhì)量的汽車零部件，傳統(tǒng)汽車零部件加工手段相對拙劣，加工速度和質(zhì)量均達(dá)不到現(xiàn)今的標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)控技術(shù)可有效解決這一問題[5]。汽車高速數(shù)控機床可與高速加工中心組成高速柔性生產(chǎn)線，從而實現(xiàn)高效率與高柔性的有機融合，一方面僅需做一次投資便可獲得長期的收益，充分滿足當(dāng)前產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代的需求；另一方面可大幅度提升生產(chǎn)效率，進(jìn)而使汽車生產(chǎn)中經(jīng)濟規(guī)模這一傳統(tǒng)理念得以被打破。目前，數(shù)控技術(shù)已被世界各國的汽車制造企業(yè)充分利用，其對提高汽車生產(chǎn)效率和質(zhì)量、提升汽車制造企業(yè)經(jīng)濟效益具有重要意義。

2.4機床設(shè)備中的數(shù)控技術(shù)

機床設(shè)備是機械工業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)施，機床設(shè)備的機電統(tǒng)一化對確保加工產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定可靠起到重要作用，其對提升機械制造企業(yè)的應(yīng)變能力也具有重要意義。機械設(shè)備在機械制造中扮演者重要角色，為滿足當(dāng)前社會對現(xiàn)代機械制造業(yè)的需求，機械制造業(yè)需要積極引進(jìn)具有控制能力的機床設(shè)備，從而實現(xiàn)機械制造業(yè)生產(chǎn)效率與產(chǎn)品質(zhì)量的提升。機床設(shè)備在數(shù)控技術(shù)的幫助下大幅度提升控制能力，借助代碼控制機床，機床設(shè)備上刀具和工件之間的相對位置、主軸變速、刀具選擇、冷卻泵啟停等操作的執(zhí)行與執(zhí)行順序均可用數(shù)字碼代表并記錄于控制介質(zhì)，當(dāng)發(fā)出控制指令后，機床則可按照指令和數(shù)字碼執(zhí)行相應(yīng)的操作，并自動加工出所需要的零件。

2.5航天工業(yè)中的數(shù)控技術(shù)

傳統(tǒng)機械制造主要通過工作人員的手工操作生產(chǎn)各種零件，零件的質(zhì)量與工作人員的經(jīng)驗技術(shù)有直接關(guān)聯(lián)，由同一工作人員生產(chǎn)出的零件也可能出現(xiàn)差異較大的現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致傳統(tǒng)機械制造無法生產(chǎn)出精密度極高的零件。在航天工業(yè)中，為保證航天設(shè)備的安全可靠，對零件的精密度要求極高，對部分零件的制造步驟也有十分嚴(yán)苛的要求[6]。將數(shù)控技術(shù)應(yīng)用于航天工業(yè)中，其可以對小部件的材料進(jìn)行深度細(xì)致加工，在確保生產(chǎn)出零件精密度和質(zhì)量的基礎(chǔ)上，一定程度降低材料使用量，節(jié)約生產(chǎn)資源，降低生產(chǎn)成本。

3數(shù)控技術(shù)存在的問題

雖然我國數(shù)控技術(shù)正處于飛速發(fā)展的階段，但是目前我國已經(jīng)掌握的數(shù)控技術(shù)多屬于低端技術(shù)，高端的數(shù)控技術(shù)依然需要從其他國家引進(jìn)，這使得我國數(shù)控技術(shù)的使用嚴(yán)重受限于其他掌握高端數(shù)控技術(shù)的國家。尤其在許多重點工程中，多是以國外高端數(shù)控技術(shù)作為主要技術(shù)，由此可見，我國數(shù)控技術(shù)的發(fā)展仍然處于一個非常窘迫的地位。數(shù)控技術(shù)的落后不僅代表著技術(shù)水平方面的落后，同時也代表著數(shù)控機床生產(chǎn)出產(chǎn)品的質(zhì)量、精度等也與其他國家有一定差距[7]。

4數(shù)控技術(shù)的發(fā)展優(yōu)勢

目前，雖然我國數(shù)控技術(shù)水平依然落后其他國家，但是數(shù)控技術(shù)已經(jīng)在我國各行各業(yè)被廣泛應(yīng)用，并逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)機械制造業(yè)，為我國現(xiàn)代機械制造業(yè)的發(fā)展帶來了新的希望，促使現(xiàn)代機械制造業(yè)不斷朝著工業(yè)化發(fā)展。隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，各行各業(yè)不斷提高對產(chǎn)品質(zhì)量和精度的要求，而這正是確保數(shù)控技術(shù)能在我國快速發(fā)展的重要因素[8]。我國數(shù)控技術(shù)研究人員需要積極學(xué)習(xí)國外先進(jìn)技術(shù)，提升國內(nèi)數(shù)控技術(shù)水平，并在國外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，實施技術(shù)創(chuàng)新，最終實現(xiàn)我國數(shù)控技術(shù)實質(zhì)性提升。

5結(jié)束語

工業(yè)生產(chǎn)、煤礦機械、汽車行業(yè)、機床設(shè)備、航天工業(yè)等均可實現(xiàn)與數(shù)控技術(shù)的有機結(jié)合。但以目前我國數(shù)控技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀來看，雖然其發(fā)展速度極快，但是技術(shù)水平仍較落后，大力發(fā)展數(shù)控技術(shù)，不僅對我國機械制造業(yè)發(fā)展可起到推動作用，對促進(jìn)我國科學(xué)技術(shù)整體水平發(fā)展也具有重要意義。

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作者：趙洋鵬 單位：吉林工程職業(yè)學(xué)院