汽車零件機械加工數控技術應用研究

張永永

摘要：中國汽車產業發展迅速，連續多年產銷量居世界第一。汽車工業是數控機床最重要的市場。在國內汽車零部件制造業中，發動機、全電動變速器、高壓油泵驅動單元、輪轂單元、轉向節、車軸、軸承、汽車底盤等關鍵零部件的制造需要大量的數控機床。目前，在這些領域所需的數控機床中，國產品牌與國外品牌相比還有一定差距，要實現國產數控設備的充分利用還有很長的路要走。

關鍵詞：汽車零件;機械加工;數控技術;汽車機械

中圖分類號：U469.72? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）12-0101-02

0? 引言

改革開放四十多年，我國經過四十年的快速發展，如今站立在新時期新的五年計劃開局之年，我國經濟在擴大內需發展國內經濟的同時也要融入世界經濟的步伐加快，調整產業結構的國策，促使我國進一步成為加工制造大國。工業化的發展帶動了對機械化的需求，社會需要大量的數控機床機械設計制造及其自動化專業的技術更新，尤其是要在利用計算機進行機械產品的輔助設計，又要應用數控技術進行產品制造，汽車零件機械加工數控技術應用在我國有著廣闊的發展前景。

1? 數控技術的概念與優勢

1.1 數控技術的概述

數控機床技術是指通過在計算機上預先編制好零部件加工的每一步程序，使得設備可以按照標準化的流程自動的進行汽車零部件的機械加工。現今數控機床自動化機械生產技術已經深入到我們生活的方方面面，在社會生產的諸多環節都有數控機床自動機械生產的參與。我國數控機床機械自動化行業發展迅猛，汽車制造行業數控技術以每年20-30%的速度遞增，數控技術編程化流水線汽車配件制造替代人工成為大勢所趨，數控技術汽車制造產業成為最具前景的發展方向。

1.2 數控技術的優勢

基于總線架構的開放式CNC機床解決方案代表著功能更強，擴展性更好的一類數控自動化的技術新趨勢。在這一方案數控技術的優勢中，主要包括了：直接集成I/O接口的緊湊型嵌入式控制器、配備多核處理器的高端工業PC、多點觸控面板、支持100多種信號類型的400多種總線端子模塊、緊湊型伺服端子、模塊性能強大的EtherCAT 總線驅動器采用單電纜技術的高動態性伺服電機，以及核心的TwinCAT軟件，一個覆蓋軟CNC功能和其他控制軟件的通用平臺。

1.2.1 比常規更自動化

隨著數控機床技術的進一步發展，以CNC技術為代表的計算機自動機械加工技術已成為數控機床機械加工的主流。CNC技術的優勢是比常規數控機床技術更加自動化，這也就意味著數控機床技術發展的方向是逐漸向無人化轉變，在未來數控機床生產過程中，新的加工技術更加依賴計算機的操作系統控制。當然，這也代表著數控機床技術向更高水平的自動化發展，這也是目前高精準度作業的最有效的解決途徑。較之于之前的機械加工技術生產，數控機床的優勢就變得極為明顯，首先是自動化的流水線生產減少了人為因素的影響，這也是數控機床機械加工技術最大的優勢，很大程度上的計算機自動化機械加工技術，非常有效的降低了機械生產過程中人為因素造成的錯誤，并將機械制造工藝的精準度、標準度推向一個新的發展高度。與此同時，雖然傳統機械加工技術與數控機床技術都是將一塊原材料通過技術手段進一步加工成為一個有價值的零部件。二者都能將這個想法轉變為現實，但是數控機床技術則更為自動化，更為高效率。在確保統一的標準之后，能夠盡量減少誤差區間，降低企業生產成本。

1.2.2 不同類型的數控加工

隨著數控機床技術的深層次發展，現階段的數控機床技術能夠更好地完成各種切割削除工藝的需求。數控車削技術的成熟極大程度上的豐富了制造行業對制造復雜的外部和內部幾何形狀的各種需求。舉例說明，就好比數控車削和數控銑削。在整個數控車削過程中，一塊原材料進一步被加工，使得制造“復雜的外部和內部幾何圖形，包括生成各種螺紋”成為可能。

1.2.3 安全性

雖然操作人員在數控加工中起著重要的作用，但操作人員不用手把手在機器上操作，而是在電腦上操作。這為所有人創造了更安全的工作環境，減少了工作場所事故的發生。這一點特別重要，因為以往重復的體力勞動是工人來承擔的。數控加工保證了生產出來的產品是一致的，以滿足質量控制準則。人為操作失誤和睡眠不足是一個常見的隱患，這會導致事故的發生，使用數控加工就不用擔心了。

1.2.4 方便快捷

由于數控加工過程是高效的、以計算機為主導的，因此很容易大規模生產。只需要讓多臺機器在同一個程序上運行。對于許多公司來說，如何在保持良好利潤率的同時擴大規模是一個挑戰。數控加工具有存儲功能，因此無需擔心每次重新加載程序，也無需在每次生產產品時重新輸入命令。數控加工的許多優點使其成為制造商的最佳選擇。

2? 數控技術在汽車零件機械加工領域的應用

隨著我國經濟水平的發展，中國人民生活質量顯著提高，汽車消費逐步擴大。隨著人們對汽車功能的要求越來越嚴格，數控技術的控制程度也在不斷提高。目前，數控技術在汽車工業中得到了廣泛的應用，促進了汽車功能的多樣化。由于當代數控技術的進步，許多汽車制造企業已經開始采用無人駕駛的自動化生產線，如車身前面板自動化生產線。這種生產模式主要是通過自動化技術以及數據技術的配合，根本不需要工人進行制造加工，而且制造出來的零件質量非常高，焊接速度極快。

3? 數控技術在汽車零件機械加工中的應用意義

3.1 提升機床的控制水平

近年來，我國汽車制造業發展非常迅速。在汽車制造過程中，對零件的加工精度提出了更高的要求，使得傳統的機床控制水平難以滿足汽車零件加工的實際要求。隨著數控技術在我國機械加工技術中的廣泛應用，可以進一步提高機床的控制水平，大大提高汽車零部件的加工效率。另外，在利用數控技術對機床進行控制的過程中，對機床本身的性能也有著重要的意義，促進了機床操作水平的提高。在數控技術應用過程中可以通過該控制器預先編程的機床工步驟以及操作方法，采用相關數據來進行機床加工流程的控制工作，使得機床加工質量以及加工效率得到進一步的提升。因此說數控技術的應用，能夠讓機床自身的控制水平得到顯著的升，對于汽車零件加工效率跟加工質量的提升也有著重要意義。

3.2 汽車制造行業發展的技術需求

數控技術在機械加工技術中的應用，能夠促進機械加工技術的質量跟效率得到進一步的提升，對于我國汽車制造行業的進一步發展也有著非常重要的意義。因此說數控技術在汽車制造領域中有著非常重要的應用意義，也就需要我國汽車制造企業能夠對現有的零部件加工技術進行不斷的優化與完善，還需要積極采用數控技術來不斷提升汽車零部件的生產效率以及生產質量。只有這樣才能夠促進汽車機械加工的效果得到進一步的提升。此外通過數控技術的合理應用，能夠促進汽車零部件自身的加工效率得到進一步的提升，對于汽車零部件加工質量跟加工效益的提升也有著非常重要的意義。因此說數控技術的應用，也是保障汽車制造行業持續發展的重要技術需求，對于我國汽車領域的發展也有著非常重要的意義。

4? 提升數控技術在機械加工技術中的應用策略

4.1 快速靈活定制

全新的CNC架構從根本上使得機床制造擁有一個可以自由支配的模塊化的工具包，無論是軟CNC的靈活性，具有高度擴展性的驅動產品，靈活多樣的I/O，定制化的控制面板設計，還是高速的實時總線EtherCAT技術，都將滿足快速定制獨一無二的個性化數控機床的要求，而無需增加成本甚至還可以降低成本。

4.2 保護知識產權

TwinCAT 3軟件為用戶提供了一個簡單而經濟高效的模塊化自動化工具箱。其中，TcCOM概念是一種適合實時環境的“組件對象模型”，用戶能夠選擇最適合手頭任務的編程語言，并通過TcCOM的開放式界面將自己的專有工藝知識和自主開發的專用功能集成到標準控制平臺中。這樣可以帶來的一大好處是，核心競爭力完全握在用戶手中，受到第三方保護。可以方便快速地進行修改和調整。此外，還可以配備可靠的硬件加密狗，對自主編寫的軟件進行加密。

4.3 通用與開放

硬件和軟件平臺由標準組件構成，將所有自動化及 CNC 功能集成在同一個系統中，開放式接口允許集成現有的系統和現場總線以及靈活更換硬件組件。譬如，作為系統核心的軟CNC——TwinCAT自動化軟件不但提供了實時執行PLC、HMI、NC、CNC和機器人應用程序的運行環境，同時為編程、診斷和配置提供理想的開發環境。所有遵循IEC 61131-3標準的編程語言都可用于實時應用程序。基于開放的 Windows 操作系統開辟了更多的可能性，如集成到現有的可視化、控制和數據庫系統中。

4.4 完整而強大的平臺性能

在汽車配件制造過程中不管是使用單臺機床進行配件加工，還是通過利用使用高度復雜的加工設備，更或者是在傳統數控機床加工過程中都需要在汽車零部件制造業中所使用的平臺都應具有可擴展性強的特點，要能夠滿足幾乎所有性能等級需求，并且普遍適用于所有機器類型。

5? 結束語

未來數控機床在汽車配件制造領域的應用會越來越多，數控機床技術圍繞精密模具，汽車零部件、閥門、工程機械、航空航天等領域，提供技術研發、方案設計，提供智能制造一體化解決方案。形成數控機床自動化生產線裝配線。將來我國汽車配件制造行業肯定是以發展數控和智能制造作為主線，通過深入分析數控技術的概念、優勢以及主要應用領域，很顯然，在現今乃至未來很長一段時間世界汽車配件制造行業在生產加工過程中數控技術的作用一直會處于一個關鍵的位置。因其在汽車配件制造行業中非常巨大的使用價值，所以未來我國制造業要想獲得更好地發展、要想領先于世界就必須要普及在我國機械制造領域的使用，新的數控機床技術在使用頻率和使用范圍上齊頭并進，就能夠帶領我國在未來汽車配件制造行業穩步前行。全力提升我國汽車配件制造行業的整體水平讓整個行業的發展水平得到改觀，進而為國民經濟的發展做出貢獻。

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