機(jī)械制造業(yè)中數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用與展望

孫大森　王強(qiáng)

摘 要：以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的數(shù)控技術(shù)的普及和廣泛應(yīng)用，推動(dòng)了傳統(tǒng)機(jī)械制造業(yè)向現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)的轉(zhuǎn)變，數(shù)控技術(shù)支撐下的現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)具有較高的柔性，能夠滿足小批量、多品種的應(yīng)用需求，具有更強(qiáng)大更精確的加工能力，本文分析了數(shù)控技術(shù)在機(jī)床設(shè)備、木材加工、工業(yè)生產(chǎn)、采煤機(jī)器制造等方面的應(yīng)用，并對(duì)其應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：機(jī)械制造業(yè)；數(shù)控技術(shù)；應(yīng)用；展望

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.05.007

1 引言

以計(jì)算機(jī)為主導(dǎo)的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)推動(dòng)了傳統(tǒng)機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展，現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)面臨著多品種、小批量的需求環(huán)境，同時(shí)產(chǎn)品交付周期縮短、產(chǎn)品質(zhì)量要求較高，要求其必須具備一定的柔性。現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用增強(qiáng)了其對(duì)新的需求環(huán)境的適應(yīng)能力，并提高了產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力，現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)有效地提升了機(jī)械制造業(yè)的可靠性、功能和效率，因此有著十分可觀的應(yīng)用前景。

2 數(shù)控技術(shù)及其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為支撐，以計(jì)算機(jī)數(shù)字信息的形式對(duì)機(jī)械制造和操作過程進(jìn)行控制的技術(shù)，集網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、機(jī)械制造技術(shù)、光電技術(shù)、傳感技術(shù)等于一體，具有自動(dòng)化、精度高、柔性強(qiáng)、效率高等優(yōu)點(diǎn)。

數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用極大地提高了機(jī)械制造的靈活性和設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)操作的效率，具體表現(xiàn)在：可以快捷方便地修改加工工藝參數(shù)，增強(qiáng)了產(chǎn)品創(chuàng)新能力和提高了批次加工能力；提高了產(chǎn)品加工的精度、縮短了輔助時(shí)間的消耗；可以高質(zhì)量的完成具有復(fù)雜幾何構(gòu)型的零部件的加工；使用模塊化的標(biāo)準(zhǔn)工具，縮減了換刀及安裝時(shí)間，提高了工具標(biāo)準(zhǔn)化模塊化水平。

3 數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用

3.1 在機(jī)床設(shè)備上的應(yīng)用

機(jī)械機(jī)床設(shè)備是現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)的基本工具和核心技術(shù)，機(jī)床設(shè)備作為機(jī)電一體化的重要組成部分必須具有符合要求的自動(dòng)化控制能力。計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)的發(fā)展為現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)的機(jī)床設(shè)備自動(dòng)化控制提供了良好的技術(shù)手段，將相應(yīng)的控制裝置安裝在機(jī)床設(shè)備上，用數(shù)控技術(shù)對(duì)機(jī)床設(shè)備進(jìn)行控制，可以人為地輸入命令的方式對(duì)機(jī)床的操作動(dòng)作進(jìn)行控制，它將加工工件和刀具之間的位置距離、刀具選擇、主軸變速大小、冷卻泵的開關(guān)等各種操作動(dòng)作和順序以數(shù)字信息的信息存儲(chǔ)在控制器存儲(chǔ)中，根據(jù)既定程序發(fā)出命令來控制機(jī)床的伺服系統(tǒng)或操作元件。

3.2 在木材加工上的應(yīng)用

木材加工中比較常見的數(shù)據(jù)機(jī)床設(shè)備主要有：數(shù)控鏤銑機(jī)，有1-6個(gè)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的主軸電機(jī)，每個(gè)主軸既可以單獨(dú)工作又可以聯(lián)動(dòng)協(xié)同工作，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)部件的加工，具有較高的工作效率；數(shù)控加工中心，可以實(shí)現(xiàn)三軸聯(lián)動(dòng)、四軸聯(lián)動(dòng)或無軸聯(lián)動(dòng)，有1-2套高速運(yùn)轉(zhuǎn)的主軸電機(jī)，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)更換刀具的功能；縮放雕刻機(jī)，其有機(jī)械手進(jìn)行控制，有2-16個(gè)刀軸，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)具有圓柱面或平面形狀的工件進(jìn)行批量成比例的縮放式雕刻；機(jī)器人雕刻機(jī)，在數(shù)控技術(shù)控制下進(jìn)行全自動(dòng)操作，可以對(duì)固定的工件進(jìn)行表面雕刻；數(shù)控帶鋸機(jī)，可以兩軸聯(lián)動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)板材的曲線加工；全自動(dòng)噴漆系統(tǒng)，能夠?qū)σ苿?dòng)或固定的工件進(jìn)行表面噴漆。

3.3 在工業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用

數(shù)控技術(shù)應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)上就是工業(yè)機(jī)器人，其是由控制模塊、驅(qū)動(dòng)模塊和執(zhí)行模塊所構(gòu)成，主要在機(jī)器設(shè)備的生產(chǎn)線上使用，執(zhí)行焊接、裝配、噴漆等方面的操作，也有使用在復(fù)雜惡劣的勞動(dòng)環(huán)境中，比如太空、深水作業(yè)等，它可以通過機(jī)械手實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的抓取、搬運(yùn)等操作，其在汽車裝配、噴漆、集裝箱的搬運(yùn)等方面發(fā)揮了重要作用。實(shí)際操作中工業(yè)機(jī)器人的控制單元由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成，控制機(jī)器人根據(jù)寫入的程序命令向驅(qū)動(dòng)模塊發(fā)出指令以完成預(yù)先設(shè)置的動(dòng)作，同時(shí)負(fù)責(zé)執(zhí)行動(dòng)作的檢測(cè)，一旦出現(xiàn)異常，由傳感系統(tǒng)反饋到控制模塊，發(fā)出警報(bào)并做出相應(yīng)的保護(hù)性行為，執(zhí)行模塊由機(jī)械構(gòu)件或伺服系統(tǒng)所組成，執(zhí)行模塊在動(dòng)力系統(tǒng)的支持下完成指令所規(guī)定的操作行為。

3.4 在采煤機(jī)器制造方面的應(yīng)用

適應(yīng)不同地質(zhì)煤質(zhì)情況的采煤機(jī)器品種較多，屬于小批量生產(chǎn)的類型，不同機(jī)殼的毛坯生產(chǎn)多采用焊接件的形式，這在傳統(tǒng)的機(jī)械加工下難以實(shí)現(xiàn)，而使用數(shù)控氣割技術(shù)和龍骨板程序可以很好的處理滾筒、采煤機(jī)葉片下料等問題，不僅可以獲得較快的切割速度，而且一些工件的焊接坡口可以直接割出，是的生產(chǎn)效率大為提高。數(shù)控氣割機(jī)的切縫補(bǔ)償裝置自動(dòng)可調(diào)，它可以對(duì)構(gòu)件的實(shí)際輪廓外形進(jìn)行程序化的控制，這樣就可以借助切縫補(bǔ)償值的調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)對(duì)毛坯件加工余量的精確控制。比如在采煤機(jī)的銷軌輪，其外形呈現(xiàn)擺線齒形，具有較深的切槽，加工余量較大，而普通銑床的加工余量不均勻，使用數(shù)控銑床就可以對(duì)該問題進(jìn)行精確的控制。切削加工中可以對(duì)形狀復(fù)雜、精度較高的工件進(jìn)行加工，采煤機(jī)的浮動(dòng)油封在實(shí)際工作中要求內(nèi)環(huán)凸曲面與外環(huán)凹曲面的密封圈具有相等的壓縮量，這樣均勻的壓縮接觸面積才能滿足密封的要求，因此內(nèi)外環(huán)凸凹曲面的加工精度要求較高，使用數(shù)控機(jī)床加工，可以容易地保證其曲面精度，滿足使用要求。在采煤機(jī)減速構(gòu)件中，其行星架等分孔的等分精度和同軸精度對(duì)整個(gè)機(jī)器的使用壽命和傳動(dòng)精度等都有直接影響，使用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行行星架的加工，既可以保證工件的精度要求，又可以提高加工效率。

4 展望

機(jī)械制造自動(dòng)化的關(guān)鍵在于數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用，它會(huì)直接影響到一個(gè)國(guó)家機(jī)械制造工業(yè)的發(fā)展水平和生產(chǎn)力水平，甚至某種程度上講以數(shù)控技術(shù)為核心的機(jī)械制造業(yè)水平已經(jīng)成為了衡量一個(gè)國(guó)家技術(shù)水平的重要標(biāo)準(zhǔn)，所以在機(jī)械制造業(yè)中廣泛推廣和使用數(shù)控技術(shù)，具有重要的應(yīng)用價(jià)值和戰(zhàn)略價(jià)值。

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