數控系統與現代機械工程技術之間存在的關系探討

徐國輝

摘 要：伴隨著科學技術、計算機技術的不斷發展和創新，傳統制造領域發生了顯著地改變。在當前社會與制造領域當中，數控技術是非常重要的一項技術。對此，文章詳細分析數控系統與現代機械工程技術之間存在的關系。

關鍵詞：數控系統；現代機械工程技術；關系

中圖分類號：TG659 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）26-0153-02

引言

數控技術是一種以數字量編程從而實現機械或其他設備自動工作的一種技術，其首先是在機床生產領域當中廣泛應用。早在1954年，第一臺數控銑床出現，并通過幾十年發展之后，數控技術不斷的創新和發展，目前已經可以應用在幾乎所有的機械制造環節當中，具備高效率、高精度以及高速度等優勢，對于傳統機械設計與制造領域有著顯著的影響，是機械工程領域的重要發展因素之一。

1 機械工程技術和數控系統的現狀

我國目前對于數控系統在機械工程技術方面的應用仍然處于初級階段，在機械工程數控化生產與管理模式的選擇方面上，大多數的企業仍然是以傳統意義上的管理與經營模式為主，同時在機械設備的采購方面也仍然是以低成本設備為主[1]。另外，人才管理模式方面大多數企業都是以直接抄襲國外企業，但是因為我國與國外環境的差異，導致許多管理模式仍然無法適應于國內的大多數企業，其主要是表現在我國的從業人員素質與理論知識較強，但是實踐性操作能力較為薄弱。另外，我國的工藝水平仍然較為初級，在復合加工技術方面仍然是以模仿國外技術為主，設計方面也無獨立研發的技術，缺乏獨創性[2]。機械工程主要是經歷了技術自動化、技術電子化智能化等多個階段，在今后必然會向著產品智能化、設備智能化與管理智能化方向發展。

2 數控系統技術在機械制造當中的應用

2.1 數控系統技術在機械制造當中的應用特點

機械工程數控系統技術在我國的應用特點主要有兩個方面。一方面，可以顯著提升機械制造的質量與精確度。應用數控系統，可以在系統參數設計完成之后，在短時間內完成大量的產品加工任務，相對于傳統機械設備的每次只能加工一個而言有著顯著的效率優勢[3]。另外，借助編程可以讓機械制造更加快速，同時演變成為多道工序相融合的特點，讓每一次裝夾速度更快。數控系統還可以提高機械產品的制造精度，這也是傳統機械制造中無法達到的優勢之一。另一方面，數控系統可以為機械制造提供技術問題的解決幫助。數控系統可以有效的解決機械工程制造當中的系列性問題，例如無法持續加工不同批量、型號的產品，傳統技術無法在加工程序啟動之后修改制造環節當中的某一個參數或指標，而數控系統相對而言更加靈活。數控機床的精度更高，加工速度更快，可以完成傳統加工中許多無法直接完成的零件，同時還可以顯著拓展機械制造的加工范圍。傳統制造工藝需要在設計、制造以及參數調整等方面消耗大量的時間，數控系統在這一方面的優勢非常突出，其只需要在設計好參數之后進行模擬調試，并在調試通過之后便可以明確產品的生產具體指標，從而為后續的生產提供寶貴的時間，縮短產品的制造周期。

2.2 數控系統技術在機械制造當中的應用

當前，數控系統技術的應用已經相當廣泛，目前主要應用在機床設備、煤礦機械以及汽車部件等多個生產與制造領域當中。在機床設備方面，任何一個機械設備的制造都無法離開機械設備，同時伴隨著數控技術的不斷發展，數控機床不斷普及，數控機床具備非常強的控制能力，其可以有效、準確、快速的控制機械加工產品的全過程，同時強化制造領域中加工生產的效率以及產品的合格率。伴隨著智能化產品的衍生，機床設備的智能化逐漸提高，同時工業化機器人的衍生和普及也間接說明智能化技術在數控系統當中的應用[4]。工業機器人可以在惡劣環境之下替代人工完成許多高危險、高要求的技術性工作[5]。另外，在煤礦機械當中，因為采煤機械的種類非常多，同時更新速度快，使用數量又比較少，導致傳統意義上的煤礦機械制造技術在下料過程中會存在較大投入支出，再加上機械生產的數量并不多，最終必然會導致企業投入過多的資金與成本，從而嚴重制約煤礦企業的生存與發展。

3 數控系統在機械制造當中的應用案例

下面以嵌入式數控系統為例，探討其在齒輪加工當中的應用。嵌入式系統主要是指以生產和應用為核心的專用型計算機系統，這一系統能夠按照用戶的實際需求對硬件設備、軟件資源等進行針對性的定制和調整，從而促使產品的成本、性能、可靠性以及體積、功耗等獲得保障[6]。嵌入式設備的組成一般是包括嵌入式CPU、外圍硬件、操作系統以及針對用戶需求的專用型應用程度等，主要是應用在對于設備的控制以及監控場景當中。嵌入式系統的特點有以下幾點：（1）嵌入式系統所應用的CPU一般都是特定的，所有具備功耗低、體積小以及高集成度等優勢，同時還可以通用CPU中板卡實現功能集成到某一個處理器芯片當中，進而實現移動性的工作能力；（2）一般情況下，嵌入式系統的應用軟件并不是單獨儲存在某一個載體上的，而是固定在某一個內存儲存器的芯片當中的，這一種特點顯著提升了軟件的運行速度及其可靠性；（3）嵌入式系統和特殊的應用相結合，能夠面對更為廣泛的用戶，升級和轉型也相對及時，所以使用周期比較長；（4）對于用戶而言，嵌入式系統具備較高的透明度，用戶需要了解內部的設計細節以及編程操作，只需要根據相應的步驟便可以完成嵌入式系統的編程；（5）嵌入式系統的實用性非常高，嵌入式系統和大多數工業生產之間有著較高的關聯性，普遍都是將嵌入式系統當做實時控制系統來應用。

在該系統當中，通過多個模塊的應用，便可以實現自動化的生產，其中主要包含自動編程模塊、電子齒輪箱模塊、通信功能模塊、加工監控模塊。自動編程模塊：因為齒輪的結構具備較高的相似性，所以在齒輪數控加工當中，主要的參數只有三個，分別為齒輪的參數、刀具的參數以及工藝的參數。從機床操作界面可以直接輸入上述三相參數，然后自動編程模塊便會根據輸入的參數進行計算和處理，并獲得刀具的具體運行軌跡，之后生成數控加工的代碼，形成DSP能夠理解的數據信息，從而達到機床的控制目的，完成齒輪自動加工任務；電子齒輪箱模塊。電子齒輪箱模塊主要是以軟件、電路的形式替代傳統的機械式傳動鏈，從而完成多個數控目的，根據定向的運動關系計算，從而保障每一個軸之間的運動關系保持同步性。除此之外，為了確保工件軸和刀具軸之間的運動速度保持協調性，工作軸的速度需要由刀具軸、其他進給軸等速度進行聯合控制；通信功能模塊。通信功能模塊的主要任務是將ARM當中的數據通過轉換之后發放給DSP。例如，PLC程序數據、NC程序數據以及動靜態參數等的信息傳輸。與此同時，通信模塊還需要負責把DPS當中的編碼器信息數據進行反饋，并借助PLC進行執行，檢測執行狀況，并根據執行狀況以及報警參數等對信息數據進行及時處理；加工監控模塊。加工監控模塊主要可以劃分為加工圖形監控、報警信息監控以及機床狀態監控三種。加工圖形監控主要是包含對坐標數據、每一個數控軸的工作誤差等進行監控。報警信息監控則是包括報警信息、報警之后的自我診斷以及歷史報警信息的查詢等。機床狀態監控是對機床及其附件環節的項目監控。嵌入式的齒輪加工數控系統具備非常多的優勢，其在制造業的應用中能夠展現許多的特點，可以實現降低材料的去除率、降低加工時間以及控制加工成本等效果。

4 結束語

綜上所述，數控技術可以將機械設備、信息處理技術等現代化技術綜合集成之后應用到機械加工生產當中，和現代化機械工程技術有著高度契合性，兩者之間對于機械工業技術多個學科就別較強的應用價值。數控技術在機械制造這一領域當中有著較高的應用價值，同時還需要不斷的向著自動化、智能化方向發展，在今后必然會展現出更大的經濟價值與社會效益。

參考文獻：

[1]王平江，吳揚，齊江飛，等.自動測量與加工的仿形車床專用數控系統開發[J].現代制造工程，2015，20（9）：74-80.

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[3]馬軍旭，金濤，胡敏，等.數控機床服役態全行程尺寸關系模型研究[J].組合機床與自動化加工技術，2016，13（6）：92-95.

[4]唐君萍，夷宏明，張麗艷.一種相機與數控運動機構間位姿關系的標定技術[J].機械制造與自動化，2016，23（5）：44-47.

[5]廖光煌，黃金泉.某型渦軸發動機數控系統的機械液壓備份控制方案研究[J].航空動力學報，2015，30（11）：2713-2720.

[6]楊萍，楊明泰，張陽陽.高速數控加工中NURBS曲線擬合及插補技術的研究[J].中國機械工程，2015，26（12）：1630-1634.endprint