機電一體化技術(shù)發(fā)展趨勢分析

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步與發(fā)展，計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)越來越普遍的應(yīng)用于我們的現(xiàn)實生活之中，機電一體化的出現(xiàn)是社會發(fā)展的必然趨勢，它與傳統(tǒng)的機電技術(shù)不同，新的機電技術(shù)結(jié)合了最新的計算機通信技術(shù)，打破了傳統(tǒng)意義上受時間和地域的限制，使其在空間和時間上都更為方便快捷，技術(shù)上更加安全可靠。為了進一步研究機電一體化的實際使用情況，促進其進一步的完善與發(fā)展，我們將最近的科技成果應(yīng)用于機電一體化之中，這對于機電一體化的發(fā)展而言具有很重要的意義和影響。文章重點分析了機電一體化的發(fā)展背景，技術(shù)核心的關(guān)鍵內(nèi)容以及結(jié)合國內(nèi)外的使用情況，闡釋未來的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：機電一體化；技術(shù)現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢

1 前言

科學(xué)技術(shù)的不斷變化與發(fā)展，極大的推動了各個學(xué)科的相互交叉與滲透，尤其是在機械技術(shù)工程方面，計算機技術(shù)和信息技術(shù)的廣泛發(fā)展與應(yīng)用更是加速了機電一體化的發(fā)展，從而使機械工業(yè)逐漸朝著一體化的趨勢發(fā)展。機械工業(yè)的使機械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品機構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化，使工業(yè)生產(chǎn)由機械電氣化邁入了機電一體化的特殊發(fā)展階段。

嚴格來講，機電一體的發(fā)展早在20世紀60年代就已經(jīng)出現(xiàn)了，當(dāng)時由于計算機技術(shù)和電子技術(shù)以及信息技術(shù)的快速發(fā)展極大的滲透到機械工程之中，隨著而來的便產(chǎn)生了新的一門科學(xué)技術(shù)——機電一體化。它沿著傳統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展模式不斷的融入新的計算機技術(shù)和微電機技術(shù)，以他們?yōu)橐劳校C合機械技術(shù)，將自動控制技術(shù)、傳感測試技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)及軟件編程技術(shù)等群體技術(shù)相互結(jié)合在一起，取長補短，從系統(tǒng)本身理論出發(fā)，根據(jù)各個系統(tǒng)功能的不同進行優(yōu)化資源，合理的使用。以智力、動力、結(jié)構(gòu)、運動和感知組成要素為基礎(chǔ)，對各組成要素及其間的信息處理、接口耦合、運動傳遞、物質(zhì)運動、能量變換進行研究，將機械系統(tǒng)有機的結(jié)合在一起，系統(tǒng)的、有規(guī)則的進行著運作。在高功能、高質(zhì)量、高精度、高可靠性、低能耗等諸方面實現(xiàn)多種技術(shù)功能復(fù)合的最佳功能價值系統(tǒng)工程技術(shù)。

2 機電一體化的核心技術(shù)

隨著高新技術(shù)的不斷變化與發(fā)展，機電一體化技術(shù)已經(jīng)越來越趨于成熟，就國內(nèi)外而言，我國是世界上擁有使用機床最大的國家，但是相對技術(shù)而言卻遠遠落后于發(fā)達國家，為此，要想改變原有的現(xiàn)狀，必須引進先進的技術(shù)和工藝，加強其管理，本文重點從以下幾個方面進行簡要分析與探討，希望對機電一體化的未來發(fā)展有一定的指導(dǎo)作用。

2.1 高速化

隨著機床各方面的發(fā)展與進步，原有的車床速度已經(jīng)遠遠不能適應(yīng)時代發(fā)展的需要，為此，我們必須提高機床的運作的速度，以滿足現(xiàn)代社會發(fā)展的需要。車床主軸轉(zhuǎn)速有3000～4000r/min提高到8000～10000r/min；銑床和加工中心主軸轉(zhuǎn)速由4000～8000r/min提高到12000～40000r/min以上；快速移動速度由過去的10～20m/min提高到48m/min，60m/mni，80m/min，120m/min；在提高速度的同時要求提高運動部件起動的加速度，由過去一般機床的0.5G（重力加速度）提高到1.5～2G，最高可達15G；直線電機在機床上開始使用，主軸上大量采用內(nèi)裝式主軸電機。

2.2 高精度化。

任何工藝設(shè)計和制作都需要高度的精確化，這樣才能保證其質(zhì)量，數(shù)控機床更是如此。通常情況下，我們將機床的精確度定位在0.008左右，但是一般的機床定位都是在0.01～0.02mm，根本達不到這個數(shù)值，原因有二：第一，就是人員自身的操作不符合標(biāo)準(zhǔn)，從而導(dǎo)致精確度不夠精確。第二，就是機械本身設(shè)備不符合相應(yīng)的規(guī)范要求。亞微米級機床達到0.0005mm左右；納米級機床達到0.005～0.01um；最小分辨率為1nm（0.000001mm）。數(shù)控機床的出現(xiàn)，大大提高了機床運作的效率和質(zhì)量。

2.3 復(fù)合加工，新結(jié)構(gòu)機床大量出現(xiàn)

如5軸5面體復(fù)合加工機床，5軸5聯(lián)動加工各類異形零件。同時派生出各種新穎的機床結(jié)構(gòu)，包括6軸虛擬軸機床，串并聯(lián)絞鏈機床等，采用特殊機械結(jié)構(gòu)，數(shù)控的特殊運算方式，特殊編程要求。

2.4 數(shù)控機床的開放性和聯(lián)網(wǎng)管理

數(shù)控機床的開放性和聯(lián)網(wǎng)管理已是使用數(shù)控機床的基本要求，它不僅是提高數(shù)控機床開動率、生產(chǎn)率的必要手段，而且是企業(yè)合理化、最佳化利用這些制造手段的方法。因此，計算機集成制造、網(wǎng)絡(luò)制造、異地診斷、虛擬制造、并行工程等等各種新技術(shù)都在數(shù)控機床基礎(chǔ)上發(fā)展起來，這必然成為21世紀制造業(yè)發(fā)展的一個主要潮流。

3 機電一體化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

3.1 國外機電一體化發(fā)展現(xiàn)狀

機電一體化占據(jù)主導(dǎo)地位是制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢，而制造產(chǎn)業(yè)是整個科學(xué)技術(shù)和國家經(jīng)濟發(fā)展的基礎(chǔ)工業(yè)，因而機電一體化在當(dāng)前激烈的國際政治、軍事、經(jīng)濟競爭中有舉足輕重的作用，受到各工業(yè)國家的極大重視，并給予資金支持和必要的政策優(yōu)惠。

就國外而言，機電一體化的發(fā)展大致經(jīng)歷了三個階段的發(fā)展歷程。第一，在1959年以前，這個時期電子技術(shù)的發(fā)展大大推動了機電一體化的進程與發(fā)展。很多制造產(chǎn)業(yè)不斷的將電子技術(shù)運用于其中，從而創(chuàng)造了良好的發(fā)展環(huán)境。第二，隨著各種新技術(shù)的大量涌現(xiàn)，機電一體化技術(shù)也在不斷的向前發(fā)展，并結(jié)合其原有的技術(shù)，不斷開始創(chuàng)新，新產(chǎn)品不斷的涌現(xiàn)于市場。第三，也是機電一體化備受關(guān)注的時期，各國都開始探索機電一體化的工藝流程與產(chǎn)品技術(shù)。

3.2 國內(nèi)機電一體化發(fā)展現(xiàn)狀

就中國而言，我國最早關(guān)注機電一體化的研究與使用，是在1989年。國務(wù)院成立了機電一體化領(lǐng)導(dǎo)小組，制定了各種有關(guān)機電一體化的發(fā)展規(guī)劃文件。在2010年，由于受到各個方面的影響，我國不斷的引進新的技術(shù)和工藝。在結(jié)合本國實際情況的時候，不斷的摒棄那些不好的技術(shù)措施，在一些大的學(xué)校和大的企業(yè)進行實踐研究。但由于各種原因的影響，我國在機電一體化進程之中，相對于國外而言，還是比較落后的。為此，我們必須加強其進一步的研究與發(fā)展，以此來促進經(jīng)濟的發(fā)展。

4 結(jié)束語

4.1 智能化控制技術(shù)（IC）

由于鋼鐵工業(yè)具有大型化、高速化和連續(xù)化的特點，傳統(tǒng)的控制技術(shù)遇到了難以克服的困難，因此非常有必要采用智能控制技術(shù)。智能控制技術(shù)主要包括專家系統(tǒng)、模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等，智能控制技術(shù)廣泛應(yīng)用于鋼鐵企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)、控制、設(shè)備與產(chǎn)品質(zhì)量診斷等各個方面，如高爐控制系統(tǒng)、電爐和連鑄車間、軋鋼系統(tǒng)、煉鋼——連鑄——軋鋼綜合調(diào)度系統(tǒng)、冷連軋等。

4.2 交流傳動技術(shù)

傳動技術(shù)在鋼鐵工業(yè)中起著至關(guān)重要的作用。隨著電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展，交流調(diào)速技術(shù)的發(fā)展非常迅速。由于交流傳動的優(yōu)越性，電氣傳動技術(shù)在不久的將來由交流傳動全面取代直流傳動，數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，使復(fù)雜的矢量控制技術(shù)實用化得以實現(xiàn)，交流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速性能已達到和超過直流調(diào)速水平。現(xiàn)在無論大容量電機或中小容量電機都可以使用同步電機或異步電機實現(xiàn)可逆平滑調(diào)速。交流傳動系統(tǒng)在軋鋼生產(chǎn)中一出現(xiàn)就受到用戶的歡迎，應(yīng)用不斷擴大。