數控技術在機械工程的發展與運用

摘要：機械工業是一個國家發展的重要基礎，做好機械工業的發展是十分重要且必要的。新時期，隨著信息化、自動化技術的發展與應用，為現代機械工業發展提供了強大的助推力。通過將信息化技術、自動控制技術應用于機械工業領域提升機械工業的信息化、自動化水平的技術被稱之為數控技術。文章在分析數控技術特點的基礎上對其為機械加工技術所帶來的重要影響進行了分析介紹，并就數控技術的未來發展與智能化趨勢進行了展望。

關鍵詞：數控技術;機械工業;制造技術

數控技術在機械加工領域有著廣泛的應用，尤其是以西門子、FANUC、海德漢等數控系統在數控機床控制系統中占據著較大的比重。現代機械加工對于加工的精度、速率有著更高的要求，尤其是航空、航天、航海等領域更是需要超高精度的加工，不論是零部件加工后的尺寸精度、幾何精度都有著更高的要求。做好數控技術在機床中的發展與應用將能夠有效地提升數控機床的加工精度。為工業的發展提供強大的助推力。

一、數控技術的組成與特點

數控技術是數字計算機控制技術與機械制造技術的有機結合，其最為典型的代表就是數控機床，從上世紀60-70年代第一臺數控機床發展至今數控技術呈現出了跨越式的發展。尤其是現今，數控機床更是將現代現今的傳感器技術、光電技術以及計算機和通信組網技術融入其中，從而使得數控機床更具有信息化、智能化，不僅是數據處理速度更快、機床移動和切削速度更快，同時數控機床的加工精度也更高、加工速度也越快。可以說，數控機床在現代工業發展中占據著極為重要的地位，需要積極做好數控機床的發展與應用。數控技術是一體化的技術，同時也是一項系統性的工程，其由多個組分共同協作，共同促進數控技術獲得良好的發展。

二、成組技術與數控技術的聯系與應用

成組技術與數控技術之間是相輔相成的，成組技術可以被稱之為數控技術發展應用的基礎。在現代，數控技術與成組技術之間更是獲得深度的聯系與融合，從而推動了制造技術向著新階段邁進。其中，以數控技術為主、成組技術為輔所形成的柔性加工系統，能夠就多品種、小批量零部件的高效加工，在現代機械加工領域占據著重要的地位。成組技術和數控技術緊密結合所形成的工業制造系統在為加工制造業帶來助力的同時，也為計算機輔助設計和計算機輔助制造技術提供著技術支持，是數控技術的集中體現。成組技術與數控技術的深度結合不僅在機械加工形式、精度與機械加工效率方面有著極大的提升，同時對生產組織形式也有著極大的影響。成組技術與數控技術相結合后所形成的加工體系通過對機械生產的各要素進行合理調配，充分發揮出各環節的作用，提高企業的經濟效益。

三、數控技術在機械制造領域中的應用

數控機床是數控技術在機械加工制造領域中的典型應用。數控機床主要是由機床機械結構部分、數控系統、控制模塊、CNC、PLC以及數控電機等幾大主體部分所組成，再輔助以液壓、壓縮空氣等部分，上述部分共同構成了數控機床。現代數控機床要求高精度，從而對數控機床的機械結構部分提出了較高的要求：（1）較高的機床動、靜剛度。數控機床的高精度是建立在機床床身良好的動、靜剛度的基礎上的。現代數控機床所采用的變頻電機直線運動速度極快，數控機床在高速運動過程中將會對床身產生較強的沖擊，良好的機床動、靜剛度將有助于機床降低機床自身因振動等影響因素對機床加工精度所帶來的干擾。（2）較低的運動副之間的摩擦與傳動間隙。數控機床運動是由變頻電機經傳動絲杠最終到機床刀具的傳動鏈，傳動鏈中任何一個傳動副出現較高的摩擦和傳動間隙將會對數控機床整體的傳動精度產生嚴重的影響。現代數控機床的高精度是建立在良好的機械剛性和傳統特性的基礎上的。（3）較高的機床使用壽命和機械剛性。現代數控機床高速移動對于機床的機械特性有著較高的要求，要求機床的機械部分具有較高的精度和耐磨性，能夠承受短時間機床高速運動所帶來的快速摩擦以及材料熱溫升所帶來的影響。為滿足數控機床的上述要求，需要不斷的對數控機床所使用的材料、加工工藝以及技術進行研究與應用。現代加工工業中以數控機床為代表的數控技術正在占據著越來越大的比重，同時隨著計算機、通信以及自動化技術的發展與應用數控技術的自動化程度、智能化程度也在不斷的加深，從而為工業體系的進步打下了良好的基礎。數控技術與傳統工業相結合所形成的工業系統主要有：FMS系統、DNC系統、CIMS系統、STEP-NC系統等。3.1柔性制造技術、系統。柔性制造系統是物流運輸系統與數控加工系統的有機結合，此系統最大的特點是能夠將無固定加工順序的隨機自動制造與機械加工設備進行有機的結合，通過使用計算機進行中央集中控制，促使工件完成一體化的加工制造。柔性制造系統能夠在中、小型加工類企業得到良好的應用，不僅應用成本低、規模小，而且應用較高效、可靠。柔性制造單元是柔性制造系統中的重要組成部分，加工工件固定在托盤上，通過托盤的交換完成工件的裝夾，從而實現了工件加工的無縫銜接。柔性制造單元能夠在單批次、大批量的零部件加工中發揮出極為高效的加工速率，從而實現大批量的高效生產。3.2計算機集成制造系統。計算機集成制造系統是現代數控技術中的組成部分之一，計算機集成制造系統通過將現代管理技術、制造技術與信息技術有機的融為一體，利用計算機所具有的強大的數據處理能力實現對于企業生產過程中技術、人員與物流信息等的計算、處理與調配，實現了資源的高效調配和利用。3.3分布式數控。分布式數控體系采用的是“一拖多”的控制模式，以一臺或是多臺計算機作為整套系統的“上位機”，“上位機”能夠實現對于所控計算的查閱、控制與信息傳輸，通過將其應用于在企業加工管理中將能夠有效的減少工件從編程到加工的中間環節，工藝編程人員在完成對于所需加工零部件的程序編制后通過DNC系統可以直接傳送至所需要加工的機床中，機床操作人員結合所編制完成的加工程序完成對于零部件的加工制造。DNC系統可以將加工車間內的多臺數控機床通過一個大的數控加工系統聯系在一起，在大規模的數控加工中可以得到極為良好的加工效果。3.4數控技術相關軟硬件的研發與應用。數控技術是基于高性能計算機的基礎上所發展起來的重要技術，相對于其他計算機硬件，數控技術所需要的硬件需要極高的可靠性和較強的計算能力，尤其是可靠性是排在首位的。驅動模塊是連接電機的重要設備，現階段我國所使用的驅動模塊多數是使用的國外產品，新時期應當積極加強數控技術硬件產品的研發與應用，完成我國數控硬件的產業進步。在數控技術發展方面，我國自主品牌華中數控、廣數等雖然取得了一定的成績但是其仍然缺乏核心技術產品，新時期應當積極做好技術的研發沉淀，通過厚積薄發爭取取得技術的突破。

結束語：

數控技術對于現代制造業的影響是十分深遠的，尤其是機械工程領域，通過將數控技術與機械設備相結合，能夠有效地提升機械設備的自動化和智能化水平。同時需要加大對于數控技術的研發投入，掌握核心技術。

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作者簡介：

黃淼，北京市通州區臺湖鎮政府大街新華聯集團總部大廈。