數(shù)控技術(shù)在機(jī)械加工中的應(yīng)用及發(fā)展前景

陳云燕

（南京交通技師學(xué)院，江蘇 南京 211100）

數(shù)控技術(shù)在機(jī)械加工中的應(yīng)用及發(fā)展前景

陳云燕

（南京交通技師學(xué)院，江蘇 南京 211100）

數(shù)控技術(shù)的發(fā)展使得機(jī)械加工領(lǐng)域擁有了越來越強(qiáng)的能力，不僅在生產(chǎn)速率上得到了很大的提升，在加工精度上更是有了極大的提高。數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用使得人力成本得到了極大的降低，對(duì)機(jī)械加工行業(yè)有著非常大的影響。本文對(duì)數(shù)控技術(shù)在機(jī)械加工機(jī)床中的應(yīng)用做簡(jiǎn)要分析。

數(shù)控技術(shù)；機(jī)械加工機(jī)床；應(yīng)用

機(jī)械加工機(jī)床當(dāng)中對(duì)于數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用以數(shù)控機(jī)床為主要代表。數(shù)控設(shè)備有很多優(yōu)點(diǎn)，這些優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)被社會(huì)所認(rèn)可，其加工精度高、加工效率高、精度穩(wěn)定性高的特點(diǎn)是人工所無法比擬的。對(duì)于機(jī)械加工行業(yè)來說，數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用能夠非常有效的促進(jìn)行業(yè)發(fā)展。傳統(tǒng)加工模式的產(chǎn)量較小，且其精度較低并且難以保障批量產(chǎn)品的精度和互換率，很多加工件的互換難問題難以解決，尤其在復(fù)雜設(shè)備上這類問題尤其明顯。數(shù)控設(shè)備所具有的高精度以及高交工效率，使得這類問題得到了非常有效的解決。

1 數(shù)控技術(shù)原理

1.1 數(shù)控含義

數(shù)控技術(shù)的工作首先需要進(jìn)行數(shù)據(jù)采集工作，分析所有的數(shù)據(jù)之后進(jìn)行編程工作。編程工作中要進(jìn)行指令的設(shè)定和數(shù)據(jù)的輸入，這里的數(shù)據(jù)主要指的就是標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系中的點(diǎn)坐標(biāo)。程序編程結(jié)束之后要將數(shù)據(jù)輸入PC當(dāng)中，使其通過固定的程序來控制機(jī)械部分進(jìn)行工作。數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用有效的提高了工作效率，減輕了人力負(fù)擔(dān)和人力成本，同時(shí)，最重要的一點(diǎn)就是提高了加工精度。人工操作時(shí)的誤差太大，即使是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)豐富的操作者也不可能在長時(shí)間工作時(shí)保持一定的加工精度，而且其加工效率也要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于數(shù)控設(shè)備。

1.2 數(shù)控原理和加工

數(shù)控技術(shù)通過PC進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和轉(zhuǎn)化，通過各種接口將各個(gè)功能模塊連接到一起，進(jìn)行各個(gè)模塊間的匹配和傳導(dǎo)。加工過程中需要先將已經(jīng)編好的程序?qū)隤C之中，之后將材料固定在卡具之上進(jìn)行一次定位。材料定位完成之后需要進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系的確定，這個(gè)步驟簡(jiǎn)單來說就是在材料上確定一個(gè)點(diǎn)，使其做為坐標(biāo)系的原點(diǎn)，之后分別確定X軸、Y軸和Z軸。對(duì)于兩軸銑床來說這就是在確定坐標(biāo)系時(shí)需要確定的所有標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)，對(duì)于數(shù)控車床來說不存在Y軸的建立，只需建立X軸和Z軸。對(duì)于高等級(jí)的多軸機(jī)床，譬如五軸聯(lián)動(dòng)加工中心來說，坐標(biāo)系的確立就更為繁瑣一些。坐標(biāo)軸確立之后便可以啟動(dòng)機(jī)床進(jìn)行加工工作。利用數(shù)控設(shè)備進(jìn)行加工工作時(shí)有很多地方需要注意，譬如編程時(shí)要注意插補(bǔ)問題，以及針對(duì)不同的材料要合理設(shè)定機(jī)床主軸的轉(zhuǎn)速。編程工作完成后，在導(dǎo)入PC之前必須要經(jīng)過模擬，確定無誤后方可導(dǎo)入。加工過程中，如果出現(xiàn)緊急問題，譬如主軸行走速度設(shè)置錯(cuò)誤等，需要馬上采取急停措施，防止主軸由于受力過大或者振動(dòng)過大導(dǎo)致的整體精度下降。數(shù)控設(shè)備的整體精度一旦下降就無法挽回，這是當(dāng)前技術(shù)還無法解決的問題。另外，主軸行走速度過快等問題在模擬軟件中是很容易被人為忽略的，因?yàn)闊o論主軸采用哪種行走速度，模擬軟件都會(huì)默認(rèn)能夠完成加工，不會(huì)提示程序錯(cuò)誤，這也是很多數(shù)控設(shè)備的配套模擬軟件需要解決的一個(gè)重要問題。

2 實(shí)際應(yīng)用分析

2.1 機(jī)床設(shè)備的應(yīng)用

現(xiàn)代機(jī)械加工與數(shù)控機(jī)床的結(jié)合應(yīng)用能實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化發(fā)展模式，現(xiàn)代化機(jī)械加工與數(shù)控技術(shù)的結(jié)合能讓加工的質(zhì)量和效率顯著提升。數(shù)控機(jī)床是通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)給機(jī)床的中心系統(tǒng)發(fā)出對(duì)應(yīng)控制指令，機(jī)床根據(jù)接受指令進(jìn)行操作，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化加工。數(shù)控技術(shù)是結(jié)合目標(biāo)零件幾何信息和加工工藝信息開展數(shù)字化的對(duì)應(yīng)處理，控制程序要使用單片機(jī)控制，以期讓加工符合生產(chǎn)實(shí)際需求。機(jī)械加工機(jī)床上使用數(shù)控技術(shù)，能實(shí)現(xiàn)機(jī)電的一體化，也能讓機(jī)電制造行業(yè)的控制能力實(shí)現(xiàn)多元化發(fā)展，擴(kuò)大機(jī)械加工范圍后，能滿足復(fù)雜的零件加工需求，也能推動(dòng)機(jī)械行業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展。

2.2 工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中的應(yīng)用

工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域內(nèi)，數(shù)控技術(shù)主要是以計(jì)算機(jī)為技術(shù)支撐被應(yīng)用在機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)線之上。數(shù)控技術(shù)是在計(jì)算機(jī)內(nèi)輸入加工信息，然后自動(dòng)進(jìn)行相關(guān)程序的編制，用以代替人工的操作過程，這能將人力從復(fù)雜的勞動(dòng)中徹底解放出來。機(jī)械化的操作，能降低人工勞動(dòng)強(qiáng)度，也能避免人為操作的失誤，并能使用機(jī)械完成人工難以完成的工作。數(shù)控技術(shù)相較于人工技術(shù)有很多優(yōu)勢(shì)，如加工的精度好，質(zhì)量高，生產(chǎn)成本較小等特點(diǎn)。另外，若在加工期間機(jī)械設(shè)備發(fā)生意外或者故障時(shí)，傳感器能及時(shí)的將信息傳回到計(jì)算機(jī)內(nèi)，計(jì)算機(jī)馬上作出應(yīng)急處理，終止機(jī)械加工，控制故障狀況，讓人員的安全得到保障。

2.3 機(jī)械加工系統(tǒng)應(yīng)用

機(jī)械加工設(shè)備需要隨著生產(chǎn)需求增大不斷地更新和換代，對(duì)應(yīng)的控制系統(tǒng)也要升級(jí)，使其能夠更加的人性化。數(shù)控技術(shù)在機(jī)械加工中最大的應(yīng)用就是使其實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，通過PC控制能讓整個(gè)加工效果達(dá)到最優(yōu)。現(xiàn)代化的機(jī)械加工主要是借助于數(shù)控機(jī)床編程，在編程期間先要滿足自動(dòng)化加工的需要，使產(chǎn)品能在精度和質(zhì)量上都達(dá)到預(yù)期的生產(chǎn)要求。

數(shù)控加工設(shè)備的高精度以及自動(dòng)化，使得很多種類的零部件，在加工過程當(dāng)中能夠有效的提高其精度等級(jí)，同時(shí)還可以真正的實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)。利用數(shù)控加工設(shè)備，能夠有效的提高產(chǎn)品產(chǎn)量和產(chǎn)品量，促進(jìn)機(jī)械行業(yè)向著高精尖方向發(fā)展。很多傳統(tǒng)機(jī)械領(lǐng)域在數(shù)控加工技術(shù)出現(xiàn)之后，都進(jìn)入了高速發(fā)展階段，數(shù)控技術(shù)為其提供的高精度零部件，以及龐大的零部件數(shù)量，都使得機(jī)械的整體水平得到了質(zhì)的提高。同時(shí)，由于精度的提升，零部件互換率極大地提高，在很大程度上使得售后成本下降，對(duì)于企業(yè)來說也起到了非常重要的節(jié)本增效作用。

以汽車行業(yè)為例，越來越多的先進(jìn)技術(shù)被應(yīng)用到了汽車領(lǐng)域當(dāng)中，雖然機(jī)械技術(shù)的應(yīng)用，在汽車領(lǐng)域已經(jīng)達(dá)到了一定的瓶頸，但是從過往的發(fā)展歷程當(dāng)中可以發(fā)現(xiàn)，數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用仍為其大批量生產(chǎn)，以及高性能零部件提供了絕對(duì)的保障。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)是汽車技術(shù)的核心，利用數(shù)控技術(shù)，可以使得發(fā)動(dòng)機(jī)零部件的加工水平極大的提高，各個(gè)零部件之間的尺寸搭配變得越來越好，公差鏈也變得越來越小。利用數(shù)控技術(shù)進(jìn)行精加工時(shí)，通過數(shù)控磨床對(duì)零部件進(jìn)行打磨、拋光，使得零部件表面粗糙度等級(jí)明顯提高，且加工效率提升非常明顯。這種高精度的加工能力，對(duì)于高品質(zhì)汽車來說是極其需要的。數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用在機(jī)械加工領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣，對(duì)于加工系統(tǒng)來說，這種質(zhì)的飛躍能夠有效的促使行業(yè)發(fā)展，同時(shí)也能夠以點(diǎn)帶面，使得很多社會(huì)行業(yè)都發(fā)生翻天覆地的變化，因此在機(jī)械加工系統(tǒng)當(dāng)中，必須要加強(qiáng)數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用和改進(jìn)。

2.4 數(shù)控技術(shù)在機(jī)械加工機(jī)床中的應(yīng)用方向分析

第一，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化技術(shù)的無人生產(chǎn)。數(shù)控技術(shù)的優(yōu)勢(shì)是生產(chǎn)效率高，工作狀況好，雖然機(jī)械化和數(shù)控化兩者的結(jié)合，使機(jī)床的整體產(chǎn)量增大，人力資源耗費(fèi)減少，但無人生產(chǎn)還未曾實(shí)現(xiàn)。基于此，未來的數(shù)控機(jī)床發(fā)展中使用專家系統(tǒng)、智能系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)等進(jìn)行加工，是自動(dòng)化加工能得以發(fā)展的前提。另外，智能化能帶來更加系統(tǒng)和全面的加工網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，用以提升企業(yè)的信息集成效果。第二，從效率和質(zhì)量上優(yōu)化數(shù)控系統(tǒng)。現(xiàn)代化的制造行業(yè)很看重效率和質(zhì)量。所以，數(shù)控系統(tǒng)中速度和精度是其要重點(diǎn)考慮的設(shè)計(jì)指標(biāo)，在未來一段時(shí)間內(nèi)數(shù)控機(jī)床的精度和速度依舊是我們要考慮的重點(diǎn)內(nèi)容。第三，數(shù)控系統(tǒng)的柔性化管理。

數(shù)控系統(tǒng)的柔性化管理可以體現(xiàn)在兩個(gè)方面：第一，單一的某項(xiàng)數(shù)控系統(tǒng)需要較高的柔性，借助于模塊設(shè)計(jì)，能讓整個(gè)功能的覆蓋層面加大，也能將整個(gè)系統(tǒng)的功能效果強(qiáng)化。第二，同一個(gè)數(shù)控系統(tǒng)要適應(yīng)不同的生產(chǎn)流程，能動(dòng)態(tài)化的調(diào)整所有的物料，整合信息，使信息具有動(dòng)態(tài)化，讓生產(chǎn)能有序開展下去。

3 結(jié)語

機(jī)械零件加工期間為讓其精度和質(zhì)量更優(yōu)，就要引進(jìn)數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)，并結(jié)合數(shù)據(jù)和計(jì)算機(jī)指令讓其實(shí)施效果更佳。故此，本文主要探究數(shù)控機(jī)床的概念，以及數(shù)控機(jī)床能應(yīng)用的機(jī)械加工領(lǐng)域，并展望其未來發(fā)展方向，以提升數(shù)控基礎(chǔ)的技術(shù)可用性，再讓數(shù)控機(jī)床應(yīng)用效果更好。

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