機(jī)械制造中數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用

李崢

摘 要：近來新一代的工業(yè)革命的說法一再被各國關(guān)注，德國提出工業(yè)4.0，美國的3D打印技術(shù)，我國也緊隨其后提出了2025發(fā)展規(guī)劃。其中在規(guī)劃里提到的智能機(jī)器人等新技術(shù)，是這次國家工業(yè)革命的關(guān)鍵，而智能機(jī)器人所應(yīng)用技術(shù)的關(guān)鍵是數(shù)控技術(shù)。所謂數(shù)控技術(shù)（Numerical Control），是通過電腦的編程來控制機(jī)械設(shè)備進(jìn)行各類零部件的加工，從而替代傳統(tǒng)的純機(jī)械加工，是現(xiàn)代機(jī)械制造向智能化方向發(fā)展的重要技術(shù)。雖然這項(xiàng)技術(shù)在國內(nèi)已經(jīng)發(fā)展很長時(shí)間，也取得一定的成就，但其成熟的運(yùn)用仍需要我們進(jìn)一步的研發(fā)。

關(guān)鍵詞：工業(yè)革命；智能機(jī)器人；數(shù)控技術(shù)；機(jī)械制造；應(yīng)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.24.016

1 緒論

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，現(xiàn)在的制造技術(shù)還是很難達(dá)到我們的需求。數(shù)控技術(shù)的發(fā)展對(duì)我國機(jī)械制造水平的提高有很大作用，這也更有利于我國新工業(yè)中對(duì)機(jī)械制造要求。我國對(duì)未來產(chǎn)品的要求個(gè)性化定制，生產(chǎn)周期短，種類多批量小，且精度高，這自然就對(duì)現(xiàn)代機(jī)械制造設(shè)備的要求增高。數(shù)控技術(shù)恰好是現(xiàn)代機(jī)械制造的核心，是現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化、智能化、復(fù)合化的基礎(chǔ)[1]。

在現(xiàn)代越來越快速的經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，老式傳統(tǒng)設(shè)備自然無法滿足需求。因此，當(dāng)時(shí)在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的推動(dòng)與制造業(yè)的需求下，數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用是不可或缺的。然而雖然數(shù)控技術(shù)發(fā)展多年，在各類宣傳報(bào)道中也頻繁出現(xiàn)，但除了專業(yè)人士之外大多人還是不清楚。本文將對(duì)何為數(shù)控技術(shù)，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，以及在各行各業(yè)中的應(yīng)用情況等做相關(guān)介紹。

2 數(shù)控技術(shù)介紹

數(shù)控技術(shù)是借助電腦編程來控制機(jī)械加工設(shè)備，替代傳統(tǒng)人工勞力操作，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)制造過程的自動(dòng)化或半自動(dòng)化的技術(shù)。數(shù)控技術(shù)有一定的復(fù)合型，它既涉及傳統(tǒng)的機(jī)械制造技術(shù)，又涉及發(fā)展中的計(jì)算機(jī)技術(shù)、光機(jī)電技術(shù)等。因此，它的特點(diǎn)也是基于各類技術(shù)的整合，具有效率高，精度高，自動(dòng)化、節(jié)約人工成本等特點(diǎn)[2]。

數(shù)控技術(shù)的具體實(shí)現(xiàn)過程，首先是技術(shù)人員對(duì)其希望制造產(chǎn)品進(jìn)行觀測，取得相應(yīng)的圖紙或數(shù)據(jù)；其次在電腦上，通過相應(yīng)的編程軟件將所需要生產(chǎn)產(chǎn)品的尺寸轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)程序；然后將做好的程序拷貝到現(xiàn)場數(shù)控設(shè)備上，如數(shù)控機(jī)床、智能機(jī)器人等；最后再由現(xiàn)場操作者調(diào)取程序開始產(chǎn)品生產(chǎn)。在編程時(shí)，現(xiàn)在的辦公軟件大都支持電子圖紙直接轉(zhuǎn)化為程序，避免了員工手動(dòng)編程的繁瑣。另外，現(xiàn)場設(shè)備的應(yīng)用不僅是靠計(jì)算機(jī)和程序，還需要傳感器、編碼器等電子設(shè)備、自動(dòng)控制技術(shù)等，可以說數(shù)控技術(shù)是眾多技術(shù)相結(jié)合的高新技術(shù)。

數(shù)控技術(shù)的具體特點(diǎn)主要表現(xiàn)在：（1）能加工復(fù)雜產(chǎn)品，例如借助機(jī)器人手臂的作用，可以完成很多復(fù)雜多面體或零部件的加工；（2）調(diào)整靈活度大，如果所加工產(chǎn)品需要進(jìn)行尺寸更改，可以隨時(shí)調(diào)整數(shù)控設(shè)備的參數(shù)來滿足需求；（3）定位簡化，以前的工藝可能需要定位一次加工一個(gè)尺寸，現(xiàn)在數(shù)控設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)一次定位后完成多個(gè)尺寸加工；（4）模塊化應(yīng)用提高效率，例如沖孔數(shù)控機(jī)床加工時(shí)，無需人工選擇沖頭直徑，設(shè)備會(huì)自動(dòng)調(diào)取各模塊的沖頭完成產(chǎn)品生產(chǎn)；（5）利于其它技術(shù)在生產(chǎn)制造的應(yīng)用，諸如計(jì)算機(jī)輔助制造、自動(dòng)化控制技術(shù)、相關(guān)電子技術(shù)等?？傊梢哉f數(shù)控技術(shù)使傳統(tǒng)制造業(yè)發(fā)生了革命性的改變，將機(jī)械制造的質(zhì)量、效率、功能等推到了一個(gè)較高的水平 [3]。

3 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展

前期，我國引進(jìn)國外數(shù)控設(shè)備，并對(duì)其開始運(yùn)用，后期又不斷進(jìn)行自主創(chuàng)新，發(fā)展自主的數(shù)控設(shè)備或系統(tǒng)，然而到目前為止，我國實(shí)際生產(chǎn)中所需要的很多高精度、高復(fù)雜度的數(shù)控系統(tǒng)或設(shè)備還是需要靠進(jìn)口。因此在我國大力發(fā)展數(shù)控技術(shù)是勢在必行的，這不僅有利于工業(yè)生產(chǎn)，也有利于我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展，更有利于保障我國的國際地位。新時(shí)代決定了機(jī)械制造技術(shù)的集成化、自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化等的發(fā)展趨勢，因而數(shù)控技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展也必然趨向復(fù)合化、智能化、多功能化等。

4 機(jī)械制造中數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用

對(duì)于數(shù)控技術(shù)在現(xiàn)實(shí)機(jī)械制造中的應(yīng)用涉及到很多行業(yè)很多方面，下面我們選取主要的三個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行介紹。（1）數(shù)控技術(shù)與機(jī)床設(shè)備。數(shù)控技術(shù)在機(jī)床的運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)了機(jī)床的良好控制，從而誕生了我們稱之為的數(shù)控機(jī)床?，F(xiàn)在的數(shù)控機(jī)床種類繁多，如數(shù)控沖床、數(shù)控銑床、數(shù)控車床等等?？偟母爬ㄋ膬?yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在：加工效率提高；加工質(zhì)量提高；復(fù)雜產(chǎn)品的可加工性提升；含有自動(dòng)檢測或補(bǔ)償功能；勞動(dòng)量減小，改善工人作業(yè)環(huán)境。不過對(duì)應(yīng)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展，相關(guān)企業(yè)的維護(hù)、保養(yǎng)、維修等也需要跟上，也就是對(duì)員工的數(shù)控技術(shù)培訓(xùn)要跟進(jìn)；（2）數(shù)控技術(shù)與汽車工業(yè)。隨著汽車技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的制造技術(shù)不僅在精度水平上達(dá)不到要求，在產(chǎn)能上也是問題。而利用數(shù)控技術(shù)能很好地解決這些問題，具體表現(xiàn)為：精度提高，可靠性提高；有相應(yīng)的自動(dòng)測量和補(bǔ)償功能；效率提高、勞動(dòng)量減??；遇到故障會(huì)自動(dòng)報(bào)警并生成代號(hào)?，F(xiàn)在各國汽車工業(yè)的發(fā)展都離不開數(shù)控技術(shù)，在這方面國外的技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用相當(dāng)成熟，他們借助數(shù)控技術(shù)對(duì)汽車部件工藝進(jìn)行改進(jìn)，使得汽車的生產(chǎn)周期縮短 [4]。而我國雖然依靠引進(jìn)或自主的一些設(shè)備實(shí)現(xiàn)了數(shù)控化，但對(duì)汽車部件的生產(chǎn)工藝還都是照抄國外工藝，并未結(jié)合數(shù)控技術(shù)進(jìn)行自主的改進(jìn)。因此，在汽車工業(yè)我國的數(shù)控技術(shù)還需要多加發(fā)展，以便實(shí)現(xiàn)實(shí)際生產(chǎn)中如車架、發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱的工藝優(yōu)化[5]；（3）數(shù)控技術(shù)與工業(yè)機(jī)器?，F(xiàn)在所謂工業(yè)機(jī)器人就是一般是指設(shè)置了多個(gè)自由度的機(jī)械手臂，它可以在數(shù)控程序的控制下，按照人們期望的方式運(yùn)作。現(xiàn)在工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用包括焊接、切割、搬運(yùn)、抓取等等，其主要作用表現(xiàn)如下：提高了工作效率；改善了員工勞動(dòng)環(huán)境；提高了產(chǎn)品加工質(zhì)量；降低了企業(yè)人力成本；使得產(chǎn)品投入成本降低。它不僅可以應(yīng)用到切割、涂裝、焊接、裝配等工作上，還可以應(yīng)用到海底作業(yè)或外太空作業(yè)，以及對(duì)爆炸性、輻射性物品的處理工作[6]。但工業(yè)機(jī)器人并不是可以脫離人自己運(yùn)行的，他還是需要人員的操作、維護(hù)、維修等，因此在發(fā)展機(jī)器人的同時(shí)，需要培養(yǎng)員工對(duì)數(shù)控技術(shù)的了解。

5 結(jié)論

機(jī)械制造業(yè)在我國占有非同一般的地位，對(duì)其應(yīng)用數(shù)控技術(shù)這對(duì)我國工業(yè)效率、工業(yè)自動(dòng)化的提升都是有利的。但現(xiàn)在我們在機(jī)械制造中的數(shù)控應(yīng)用還未達(dá)到發(fā)達(dá)國家水平，這就決定我們需要加大數(shù)控技術(shù)的研究與運(yùn)用。相信隨著我國科技的進(jìn)步，數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造中能得到更好地運(yùn)用，帶來更多的實(shí)際價(jià)值，促進(jìn)我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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