新時代下數控技術在自動化機械制造中的應用

李 研

(吉林城市職業技術學院，吉林 長春 130114)

1 新時代下自動化機械行業數控技術的發展現狀

近年來我國在機械制造的智能化、網絡化、復合化、功能復合化、自動化、全面數控化與開放性等領域也取得了一定成績[1]。從智能化與網絡化發展方面來看，最先進的數控系統能夠實現生產線的遠程控制，同時用戶可以通過在PLC系統中編輯特定代碼以滿足用戶個性化制造生產需求。在這其中，數控系統起到了重要的數據中轉作用，在其內部設置有豐富的數據接口，能夠滿足遠程操控，自動化指令輸入的瞬時處理需求；在功能符合化方面看，當前國際主流數控廠商不再局限于單一技術形式的系統，而是嘗試對多樣化技術予以融合，如計算機輔助制造系統(CAM)和計算機輔助設計(CAD)，或是計算機輔助工程(CAE)[2]。數控技術與其緊密融合，有效地提升了制造產品的精度、可靠性與效率。國內應用的JD50數控系統則很好地將上述技術融于一身，優化了測量技術。多種技術優勢互補，也有助于實現技術誤差與理論誤差的相互補償，數控系統自動化調控也大大提升了產品制造的精度、穩定性水平，有效地彌補了制造偏位、來料變形等問題。針對精細化機械制造應用復合式系統尤為必要；從開放性方面來說，云端大數據技術的發展已使得數控系統開放性已成為趨勢。PLC系統是核心，宏程序、外部功能調用等功能則是實現開放性功能的主要環節。經由在PLC系統中提供充足且多樣化的數據接口，有助于實現數控系統的功能集成，也有助于為未來制造業廠商更好地實現自動化系統的改造提供了充足的軟硬件支持。當前，將數控系統接入工廠內部網絡，甚至是云端網絡，能夠實現資源的最大化調取，簡單的如機床遠程控制、機床狀態監控、機床信息獲取、加工文件操作等行為均可通過系統內置的網絡接口實現[3]。

2 工業制造中數控技術的應用

在當前PLC控制系統多與數控系統相結合，電腦通過解析自動化控制系統傳輸的代碼，并對機械設備整體的運行狀態予以分析，實現設備運行時的故障自診斷、監測功能。設備伺服電機系統在產品制造中起到生產響應的作用，經由調動驅動系統，以調動下一步生產工序。若數控系統可接入云端，則設備故障自診斷與響應時間間隔將顯著降低，工業生產中常見的各類突發狀況的處理也能更加有效。縮短設備故障及維修的時間，以提升生產效能及設備安全性，為企業創造出更高的經濟效益[4]。智能化也是未來工業制造中數控技術的一大顯著趨勢，部分科技含量高的企業基本實現了工業生產的半自動甚至全自動化，針對生產的關鍵環節也能做到自響應與持續控制，甚至無人化操作。智能化系統中的深度學習功能、自動調整功能，能減少計算機數據處理時的負荷，減少計算誤差，既提升了數據處理效率，也提升了數控系統運行穩定性。

3 機床設備中數控技術的應用

機床性能在一定程度上決定整個設備生產線的生產效率。機械制造中，機床所凝聚的技術含量較高。特別是在當今自動化背景下，數控機床可執行的功能則更為多樣。當今我國的數控領域，智能機器人數控技術是發展的前沿，針對需工序反復的環節，其不僅能夠提高生產的精度，更能提升生產效率，既能有效改變傳統機床生產精度不高、自動化不高的現狀，又能提高故障處理效率，延伸機床應用價值及使用壽命，單位時間內創造出的經濟效益可得到大幅提升。

4 航天工業及汽車領域中數控技術的應用

未來社會對汽車、航天領域的發展提出了更高要求，這也就要求相關人員必須提升這2大行業設備制造的標準。首先從航天工業領域來看，數控技術水平的提升使得所生產出的航空部件具備更高精度、高可靠性與高性能的關系。高度智能化PLC系統的應用也使得我國可以生產更多難以加工的材料、高精度、弱鋼度且結構復雜的零部件。2015年，我國在中國航天高端制造領域，首次不依賴進口設備，而應用國產數控機床。部分機床主機、重型鍛壓裝備能平穩運行2000h以上，已經趕上了先進國家的步伐。國產數控技術在性能支持上、功能支持上越來越豐富，其中涉及到的核心部件在使用性能上能滿足高精尖設備生產的要求；針對航天設備生產中的重點生命保障裝備的“有無問題”正逐步得到解決；從整體上看航天制造工業智能化、自動化進程正在逐步推進，數控化制造新格局正逐步形成。從汽車制造領域來看，智能機器人數控技術正在被逐步推廣，針對一些設備制造生產過程中需要高溫高壓甚至是高輻射的危險系數較大的生產環境，則可由機器人代為完成，不僅能獲得遠超人工生產的設備精度，也能保證生產部件的質量。得益于智能機器人自主性高、適應能力強的特點，用戶能在整個生產過程中實現遠程化自動化生產，控制系統的實時監測，云端數據分析也能顯著提升產品合格率，提升產品生產效率與質量。

5 煤礦機械領域數控技術的應用

我國是世界上煤炭需求量最大的國家，因此，我國在煤礦行業的發展是有目共睹的。進入到新時代，人們對煤礦資源的需求變得更為多樣。在部分條件惡劣的地區，蘊含著豐富的煤炭或油氣資源，但受限于環境，人們沒有過多地涉及。而智能數控機器人的應用則可以有效地彌補上述問題，技術加持下也可以使煤炭開采效率及開采質量達到更高的水準。自動控制與信息化數控技術載體，不僅能提升數據處理效率，降低施工危險程度，也能擴大生產規模，提升煤炭開采便捷度。用技術促進煤炭行業在新能源時代的進一步發展，也正符合其發展趨勢。

6 結語

雖然電子技術的發展提升了我國機械制造業的自動化水準，但在自動化大規模核心控制單元，如數控機床的核心數控產品、機器人生產領域，尚處于不斷發展的階段。故在未來，我國的機械制造業要盡全力發展數控技術、智能裝備，發展和培育自動化數控產業。