對電子機(jī)械數(shù)控機(jī)床發(fā)展的研究

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)迅猛發(fā)展，數(shù)控機(jī)床在企業(yè)普遍應(yīng)用，對生產(chǎn)線操作人員的知識和能力要求越來越高。本文主要介紹了數(shù)控機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)，指出了數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)的發(fā)展與數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：電子機(jī)械；數(shù)控車床；發(fā)展；研究

一、數(shù)控機(jī)床的發(fā)展現(xiàn)狀

數(shù)控機(jī)床是機(jī)電一體化的典型產(chǎn)品，數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)是集計(jì)算機(jī)及軟件技術(shù)、自動控制技術(shù)、電子技術(shù)、自動檢測技術(shù)、液壓與氣動技術(shù)和精密機(jī)械等技術(shù)為一體的多學(xué)科交叉的綜合技術(shù)。數(shù)控機(jī)床是一個國家制造業(yè)水平高低的象征，數(shù)控機(jī)床是機(jī)床制造技術(shù)、微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)三者相結(jié)合的產(chǎn)物，其核心就是數(shù)控系統(tǒng)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我們的數(shù)控系統(tǒng)80%以上是進(jìn)口的。這些數(shù)控系統(tǒng)不僅價(jià)格高，進(jìn)口周期也不能滿足主機(jī)廠的要求。而且，使用進(jìn)口的東西組裝起來的機(jī)床，可靠性和質(zhì)量也會受到極大的影響。

據(jù)海關(guān)統(tǒng)計(jì)，2009年全國金屬加工機(jī)床進(jìn)口金額為58.63億美元；出口金額為13.49億美元。其中：數(shù)控機(jī)床進(jìn)口量為1.05萬臺，進(jìn)口金額為27.33億元；出口1.04萬臺，金額為2.93億美元；加工中心進(jìn)口量為8820臺，金額為15.59億美元；出口636臺，出口額0.55億美元；組合機(jī)床進(jìn)口量為486臺，價(jià)值2.27億美元；出口1795臺，價(jià)值919萬美元。以上數(shù)據(jù)表明，我國生產(chǎn)的數(shù)控機(jī)床還是停留在中低檔市場，極度缺乏高檔產(chǎn)品，目前出口數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品還是以中低檔次廉價(jià)產(chǎn)品為主。這其中主要原因就是缺乏數(shù)控系統(tǒng)的核心知識產(chǎn)權(quán)，未形成數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)業(yè)規(guī)模。

二、數(shù)控機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)

1.對零件的適應(yīng)性強(qiáng)，可加工復(fù)雜形狀的零件表面。在同一臺數(shù)控機(jī)床上，只需更換加工程序，就可適應(yīng)不同品種及尺寸工件的自動加工，這就為復(fù)雜結(jié)構(gòu)的單件、小批量生產(chǎn)以及試制新產(chǎn)品提供了極大的便利，特別是對那些普通機(jī)床很難加工或無法加工的精密復(fù)雜表面（如螺旋表面），數(shù)控機(jī)床也能實(shí)現(xiàn)自動加工。

2.加工精度高，加工質(zhì)量穩(wěn)定。目前，數(shù)控機(jī)床控制的刀具和工作臺最小移動量（脈沖當(dāng)量）普遍達(dá)到0.0001mm，而且數(shù)控系統(tǒng)可自動補(bǔ)償進(jìn)給傳動鏈的反向間隙和絲杠螺距誤差，使數(shù)控機(jī)床達(dá)到很高的加工精度。此外，數(shù)控機(jī)床的制造精度高，其自動加工方式避免了生產(chǎn)者的人為操作誤差，因此，同一批工件的尺寸一致性好，產(chǎn)品合格率高，加工質(zhì)量穩(wěn)定。

3.生產(chǎn)效率高。由于數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)剛性好，允許進(jìn)行大切削用量的強(qiáng)力切削，從主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量的變化范圍比普通機(jī)床大，因此在加工時(shí)可選用最佳切削用量，提高了數(shù)控機(jī)床的切削效率，節(jié)省了機(jī)動時(shí)間。與普通機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)效率可提高2—3倍。

4.良好的經(jīng)濟(jì)效益。使用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行單件、小批量生產(chǎn)時(shí)，可節(jié)省劃線工時(shí)，減少調(diào)整、加工和檢驗(yàn)時(shí)間，節(jié)省直接生產(chǎn)費(fèi)用；同時(shí)還能節(jié)省工裝設(shè)計(jì)、制造費(fèi)用；數(shù)控機(jī)床加工精度高，質(zhì)量穩(wěn)定，減少了廢品率，使生產(chǎn)成本進(jìn)一步下降。此外，數(shù)控機(jī)床還可實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用，所以數(shù)控機(jī)床雖然價(jià)格較高，仍可獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

5.自動化程度高。數(shù)控機(jī)床自動化程度高，可大大減輕工人的勞動強(qiáng)度，減少操作人員的人數(shù)，同時(shí)有利于現(xiàn)代化管理，可向更高級的制造系統(tǒng)發(fā)展。

三、數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)的發(fā)展

機(jī)械設(shè)備最早的控制裝置是手動控制器。目前，繼電器—接觸器控制仍然是我國機(jī)械設(shè)備最基本的電氣控制形式之一。到了20世紀(jì)奶年代至50年代，出現(xiàn)了交磁放大機(jī)—電動機(jī)控制，這是一種閉環(huán)反饋系統(tǒng)，系統(tǒng)的控制精度和快速性都有了提高。20世紀(jì)60年代出現(xiàn)了晶體管——晶閘管控制，由晶閘管供電的直流調(diào)速系統(tǒng)和交流調(diào)速系統(tǒng)不僅調(diào)運(yùn)性能大為改善，而且減少了機(jī)械設(shè)備和占地面積，耗電少，效率局，完全取代了交磁放大機(jī)—電動機(jī)控制系統(tǒng)。

在20世紀(jì)的60年代出現(xiàn)一種能夠根據(jù)需要方便地改變控制程序，結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉的自動化裝置—順序控制器。隨著大規(guī)模集成電路和微處理器技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用，在20世紀(jì)70年代出現(xiàn)了一種以微處理器為核心的新型工業(yè)控制器——可編程序控制器。這種器件完全能夠適應(yīng)惡劣的工業(yè)環(huán)境，由于它具備了計(jì)算機(jī)控制和繼電器控制系統(tǒng)兩方面的優(yōu)點(diǎn)，故目前已作為一種標(biāo)準(zhǔn)化通用設(shè)備普通應(yīng)用于工業(yè)控制。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用日益廣泛，井進(jìn)一步推動了數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展，產(chǎn)生了自動編程系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)群控系統(tǒng)和天性制造系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、制造一體化是機(jī)械制造一體化的高級階段，可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到制造的全部自動化。

綜上所述，機(jī)械設(shè)備控制技術(shù)的產(chǎn)生，并不是孤立的，而是各種技術(shù)相互滲透的結(jié)果。它代表了正在形成中的新一代的生產(chǎn)技術(shù)，已顯示出并將越來越顯示出強(qiáng)大的威力。

結(jié)束語

目前，我國機(jī)床制造業(yè)存在的三大問題尚未從根本上解決，還需政府繼續(xù)加大對科研投入專項(xiàng)資金，出臺相關(guān)的政策法規(guī)，加快建立以企業(yè)為主，產(chǎn)、學(xué)、研結(jié)合的技術(shù)創(chuàng)新體系，加大培養(yǎng)人才的力度，盡快趕上世界技術(shù)發(fā)展的步伐。發(fā)電設(shè)備、航空、航天、船舶需要的高精、大型、專門化工作母機(jī)和工藝復(fù)合化機(jī)床，汽車制造業(yè)需要的成套、高效、高精度、高可靠性及柔性制造系統(tǒng)等對我國機(jī)床制造業(yè)提出了新的需求，我國數(shù)控機(jī)床制造業(yè)發(fā)展之道還任重而道遠(yuǎn)。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介

劉新雨，男，遼寧省北鎮(zhèn)市鮑家鄉(xiāng)大柳村，本科，就讀于遼東學(xué)院機(jī)械電子工程學(xué)院B1503機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化專業(yè)，學(xué)號：0616150311，研究方向：數(shù)控車床。

（作者單位：遼東學(xué)院機(jī)械電子工程學(xué)院）