數控加工技術在機械加工制造中的有效應用

肖陽

摘 要：針對機械加工制造領域數控技術的應用，首先簡述了數控技術的基本概念，然后對數控技術在汽車制造、能源生產、軍工制造等方面的具體應用進行了闡述，最后，結合數控技術發展前景，提出了幾點提高我國機械加工制造水平的對策，通過論述證明了其有效性。

關鍵詞：數控技術;機械加工制造;發展對策

引言

機械制造行業是推動社會進步的及時，當前，隨著科學技術的進一步發展，現代機械加工制造已經由勞動力密集性向著技術密集性轉變。數控加工技術是依托于計算機控制技術與電子技術而形成的復合型生產工藝，將其應用于機械加工不僅能夠提高生產效率、提升產品質量還能夠降低人力勞動的消耗。數控加工技術依托強大的計算機處理能力能夠確保機械加工的精度。但是在具體應用中，依然存在許多不足，基于此文章將展開詳細的討論。

1 數控技術

1.1概念

計算機控制程序編程是數控技術實現的重要基礎，在于各類測量傳感元件、微機單元、監控單元等模塊相互配合后實現對生產任務的高度自動化與智能化。數控技術的研究重心實際上與現代控制理論是統一的，首先，數控程序的實現要依托先進的基礎理論研究，通過對控制目標的不斷優化，使得控制系統跟家具有適應性、魯棒性，能夠極大的減小因各種外部因素導致的生產控制誤差。

1.2數控技術發展現狀

數百年來，人類社會經過幾次次工業革命從農耕時代走向蒸汽時代、從蒸汽時代走向電氣時代、從電氣時代過渡到信息時代，如今伴隨著計算機技術的空前發展，正迎來人工智能時代。現代社會對于工業產品的品質要求日新月異，眾多機械加工制造企業面臨的巨大的挑戰，只有不斷引進先進技術，創新新技術才能不斷提高產品的生產效率與生產質量。數控技術在機械加工制造領域當中的應用可以說幾乎涵蓋了所有的工業門類。如：智能化汽車的生產制造，高端國防武器裝備的制造、航空發動機的設計與制造等等。數控技術應用于機械加工制造，其功能的提升不僅與控制系統有關，與加工設備本身的零部件質量也存在極大關系。例如：復雜曲面材料的一次成型技術，要求切割刀的精準度要控制在微米級別，這不僅需要控制程序的邏輯十分嚴密精確，也需要加工設備的運行誤差維持在一個極低的水平。總觀當下，數控技術依然存在很大的發展空間。

2 數控技術在機械加工制造當中的具體應用

2.1汽車制造

現代汽車制造流水線甚至可以達到無人的程度，這正是得益于數控技術的應用。隨著民眾生活水平的提高，汽車對于大部分家庭而言是完全可以承擔的。因此，社會對于汽車的需求量是非常巨大的，先進的數控技術應用于汽車加工制造能夠極大的滿足企業的生產要求，并保證零部件的加工質量。另外，隨著汽車自動駕駛、智能制動、多媒體設施、通信設施等功能的不斷豐富，使得現代汽車的生產復雜程度也在不斷增加，數控制造能夠滿足很多人工無法完成的生產任務，首先，數控技術結合計算機仿真系統能夠實現對汽車各個零部件的設計優化，幫助技術人員對汽車功能進行實時評估，降低返工率與劣質產品發生率;其次，數控技術保證了一些不規則器件的加工精度，如發動機咬合齒輪，可以提升它們的使用壽命;其三，汽車產品設計優化方案可以借助數控技術獲得更高更快捷的加工可能性。

2.2現代工業生產

現代工廠已經不再是停留在人們腦海中的固有印象，基于先進數控技術的工業生產線，完全脫離了傳統的勞動密集型生產方式，現代生產車間處處彰顯著高科技的成果，從模塊無人化、加工智能化到管理自動化、監控遠程化，這些特點極大的提高了企業的生產效率，降低了運營成本。例如：現代的火力發電廠已經大規模的使用的總線控制系統，一個偌大的電廠中生產值班人員只有數十人，他們在遠端控制中心既可以完成對生產設備的監督、調整。此外，結合電力通信網絡技術，電網調度中心可以實現對地區內所有火電生產單元負荷的自動控制調節，從而極大的提高而電網運行的穩定性和安全性。

2.3能源開發

當前，數控技術在能源開發領域的應用也十分普遍，對于推動我國能源安全，維持社會穩定、經濟穩定發揮了重要作用。例如：大型陸地、海洋的油氣田，往往分布于環境惡劣的區域，生活條件很差，對于工作人員來說是十分辛苦的，但是借助數控技術能夠實現對一線生產系統的遠端監控和控制，既保證了生產效率與生產安全性，又提高了生產人員的工作環境質量;又例如：煤礦開采企業中，過去的生產方式對人力的依賴性非常大，而作業環境的安全性也很難得到保障，煤礦事故頻頻發生。近些年來我國煤礦生產正向著機械化、信息化方向發展，利用大型機械與自動化控制系統，井下一線作業大部分實現了機械化開采，降低了人員需求量與現場安全性。再如：隨著新能源發電占比的不斷增加，太陽能。風能、地熱能發電長數量增長迅猛，然而，這些電能在并網時會由于電能不穩定沖擊電網的問題，利用數控技術與新型儲能技術可以實現對新能源發電系統的整體調配，為維持電網總體平穩發揮了重要作用，此外，在配電端，自動化系統能夠極大的提高用戶使用電力的安全性。

2.4軍工領域的應用

許多軍工設備材料生產要求很高，其加工難度也很大。例如現代高轉速渦噴航空發動機的葉片加工，其毫米級厚度的材料上在每平方厘米要承受數噸的壓力，在這種情況下任何加工上的瑕疵都可能導致發動機故障。特別是在五代戰機中，發動機要具備高強度、耐高溫、耐腐蝕的所有優點，只有借助高精度的數控技術才能完成對這些復雜曲率零部件的無損加工。又例如：航天領域，這一象征著國家工業綜合實力的領域，一些特殊零部件的生產加工能力目前在世界上只有少數幾個國家具備，我國空間站上所使用的7自由度機械臂就是數控技術的巔峰代表，其材料的使用不僅要克服宇宙中惡劣的環境特點，而控制系統也具有極高的要求，可以說沒有數控技術這些功能是無法實現的。

3 提升現代機械制造數控技術

3.1加強理論研究

理論學術研究是數控技術進步的基礎，在一些特殊應用場合，傳統的PID算法是無法滿足控制高精度、高速率目標的。當前，科研人員結合現代控制理論、模糊神經網絡、最優控制等算法已經提出了大量的控制算法，并且很多已經被實驗所證實，表明其具有強大的控制能力，如基于二型模糊控制的三級倒立擺實驗，這一過程是傳統PID控制算法所無法實現的。

3.2優化元器件質量

數控系統中各模塊的元器件質量對于實現控制目標具有決定性作用，例如位移測量元件的精度如果不達標就會造成被控量產生偏差，繼而降低加工制造的精度。因此，要不斷加大對基本元器件的研制力度，確保其靈敏性、可靠性、耐損性多個指標獲得提升。

3.3加強創新

我國工業發展從引進到仿制再到創新自研，實現彎道超車，靠的就是廣大科研工作者的求知創新，隨著人工智能的興起，數控制造正在向著智人工智能化發展，近些年國家對于人工智能學科的建設力度也在不斷加大投入，因此企業、高校、科研院所要依托大背景切實加強對高端數控的研究力度，以大膽的創新創造態度不斷推動我國機械加工制造的水平。

結束語：

綜合以上論述，可見數控技術對于促進機械加工制造在各行各業的進步的確具有重要作用。本文結合當前我國數控機械加工技術現狀從加強理論研究、元器件質量、加強創新等層面考慮提出了幾點意見，希望對行業進步有所借鑒。

參考文獻：

[1]陶攀.數控加工在機械制造中的應用探討[J].內燃機與配件，2020（23）：77-78.

[2]李云峰.數控加工技術在機械加工制造中的運用研究[J].科技創新導報，2020，17（15）：101+103.