機械制造中數(shù)控技術(shù)的運用策略

韓春暉

（衡水學(xué)院，河北 衡水 053000）

現(xiàn)如今市場競爭日趨激烈，機械制造行業(yè)發(fā)展中數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用較為普遍，能夠保證生產(chǎn)質(zhì)量與效率，并促進多元化生產(chǎn)的實現(xiàn)。為確保數(shù)控技術(shù)應(yīng)用價值的最大化發(fā)揮，需要掌握科學(xué)化運用策略，以促進機械制造水平的提升，為企業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

1 數(shù)控技術(shù)簡介

1.1 概念

就數(shù)控技術(shù)來看，就是一種依托數(shù)字信息所實現(xiàn)的自動控制技術(shù)，能夠控制機械運動及工作過程，以某一工作過程為對象，通過數(shù)字、字母和符號來進行編程。數(shù)控技術(shù)實現(xiàn)了傳感器技術(shù)、光電技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)等的有機融合，提高了信息化水平，能夠智能化、高效化處理數(shù)據(jù)信息，保證加工精度[1]。數(shù)控技術(shù)具有較強的綜合性，通過計算機控制系統(tǒng)預(yù)先編程，依托計算機輔助軟件對繁瑣程序進行執(zhí)行，進行數(shù)據(jù)存儲和運算處理等，保證機械加工的自動化與精準度。

1.2 特點

其一，信息化程度高，實現(xiàn)機械制造虛擬化。隨著時代的進步以及工藝的革新，傳統(tǒng)機械制造的適用性不足，現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展以信息化程度提升為重要表現(xiàn)，數(shù)控技術(shù)快速發(fā)展，與計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，以電子通信技術(shù)為輔助，能夠顯著提升機械制造行業(yè)的信息化程度[2]。就數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域來看，虛擬制造技術(shù)的應(yīng)用較為廣泛，將其應(yīng)用于機械制造中，促進了機械制造虛擬化的實現(xiàn)。虛擬制造技術(shù)能夠基于高端科學(xué)技術(shù)出發(fā)，以數(shù)字化方式對現(xiàn)實零部件生產(chǎn)工藝進行仿真模擬。這就能夠保證零部件制造工序中問題風(fēng)險的及時性和處理的有針對性，便于就零部件生產(chǎn)質(zhì)量進行控制。

其二，優(yōu)化機床控制能力，維護成本低。在機械制造中運用數(shù)控技術(shù)，能夠優(yōu)化加工工序，以代碼形式為輔助，運用計算機控制設(shè)備來對機床進行控制。這一過程中必須要保證程序設(shè)置的對應(yīng)性，依照指令來完成各項操作，規(guī)范控制機械制造流程，無需深入現(xiàn)場即可實現(xiàn)良好控制。通過數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用能夠合理集成機械制造相關(guān)裝置，接線量得到明顯降低，這就為機械設(shè)備的運轉(zhuǎn)創(chuàng)造了優(yōu)良條件，降低設(shè)備故障及運行事故發(fā)生概率，設(shè)備檢修維護保養(yǎng)工作也更加便利。傳統(tǒng)機械制造過程中機械故障發(fā)生率較高，數(shù)控技術(shù)應(yīng)用后在一定程度上彌補了傳統(tǒng)工藝的不足，盡管仍存在一些問題，但故障發(fā)生率明顯降低。傳統(tǒng)自動機床的不足在加工性能、安全性、可靠性等方面都有所體現(xiàn)，而數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用能夠促進此類問題的解決。以數(shù)控技術(shù)為支持開展機械制造，能夠提高加工精細化程度，設(shè)備運維成本也得以降低。

其三，產(chǎn)品精度高，提高生產(chǎn)效率，保證生產(chǎn)效益。在機械制造中應(yīng)用數(shù)控技術(shù)，能夠優(yōu)化控制產(chǎn)品加工過程與加工工藝，促進產(chǎn)品質(zhì)量與精度的提升。盡管數(shù)控技術(shù)的臨床應(yīng)變能力不足，但只要保證技術(shù)成熟，預(yù)先就加工參數(shù)進行合理設(shè)定，則能夠有效防范人工操作精確度不足的問題，保證產(chǎn)品質(zhì)量可靠。機械制造中數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)高效率加工，節(jié)約時間，提高生產(chǎn)效率。尤其是通過數(shù)控加工中心的自動換刀、自動換速等功能的發(fā)揮，可顯著提升操作效率，縮短輔助時間[3]。在數(shù)控技術(shù)支持下可促進機械制造中固定加工程序的形成，無形中檢驗測量各工件，優(yōu)化加工過程，減少不必要的加工時間消耗。普通機床加工所耗費時間較多，與數(shù)控機床相比是其數(shù)倍以上，就生產(chǎn)效率來看，數(shù)控機床可達到普通機床的3～4 倍以上。機械制造行業(yè)產(chǎn)業(yè)規(guī)模大，在制造業(yè)中占比達到30.65%。通過數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用，一定程度上降低了機械制造行業(yè)成本，數(shù)控機床的應(yīng)用促進了其他種類機床消耗的控制，一名工作人可同時對4臺數(shù)控機床進行操作，人力資源利用率更高，并且勞動強度也得以減輕。機械制造過程中依托數(shù)控技術(shù)可創(chuàng)造更高的經(jīng)濟效益，因而未來數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用范圍將會逐漸擴大。

2 機械制造中數(shù)控技術(shù)的運用策略

2.1 工業(yè)生產(chǎn)

現(xiàn)如今社會經(jīng)濟水平顯著提升，工業(yè)生產(chǎn)的要求也更加嚴格化，在復(fù)雜的生產(chǎn)環(huán)境中，人工生產(chǎn)線的適應(yīng)性不足，無法滿足實際生產(chǎn)需求，也無法在激烈的市場競爭中保持優(yōu)勢。數(shù)控技術(shù)在機械制造中的運用，促進了流水線的成熟化，工業(yè)生產(chǎn)的自動化與現(xiàn)代化程度更高。即便是在復(fù)雜的生產(chǎn)環(huán)境下，工業(yè)機械手也具有良好的適用性，減少不必要的人力資源消耗，保證產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量與效率，工業(yè)生產(chǎn)的安全性與可靠性也得到保證，降低事故發(fā)生對于社會和諧運行的不良影響。以計算機系統(tǒng)為支持，以驅(qū)動單元為對象，依照程序發(fā)出行動指令，元件工作得以實現(xiàn)，這是工業(yè)機械手操作的整個過程。工業(yè)機械手臂上安裝了諸多傳感器，能夠就工作信息進行全面收集，保證信息反饋的時效性，以便實時化更新數(shù)據(jù)庫[4]。在系統(tǒng)運行過程中一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)值異常，相關(guān)報警回路能夠及時發(fā)出警報，此時機械手關(guān)閉，生產(chǎn)操作得以停止，這就能夠?qū)I(yè)生產(chǎn)中的安全事故加以科學(xué)防范。

2.2 汽車制造業(yè)

新時期下社會經(jīng)濟水平顯著提升，公眾的生活質(zhì)量得到明顯改善，汽車使用量也明顯增長，汽車制造行業(yè)若想要獲得良好發(fā)展，應(yīng)當(dāng)在保證汽車生產(chǎn)質(zhì)量的同時提高生產(chǎn)速度。將數(shù)控技術(shù)應(yīng)用于汽車制造領(lǐng)域，能夠促進零件生產(chǎn)自動化水平的提升，并采取規(guī)模化的生產(chǎn)方式，保證零件生產(chǎn)制造品種的多元化和生產(chǎn)的批量化，兼顧生產(chǎn)質(zhì)量與速度。依托數(shù)控技術(shù)可實現(xiàn)虛擬控制，自關(guān)鍵部位逐漸發(fā)展到全面生產(chǎn)線，這就有助于推進汽車制造行業(yè)的快速發(fā)展。

2.3 航空制造業(yè)

科技的進步促進了航天技術(shù)的發(fā)展，這對于國家綜合實力的提升也至關(guān)重要。在航空制造業(yè)中對于數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用，能夠保證零件加工的精密度，便于控制產(chǎn)品質(zhì)量。航空制造業(yè)中所應(yīng)用的鈦合金、鋁合金等材料都有著較輕的重量，在材料處理方面?zhèn)鹘y(tǒng)切割方式的適用性不足，極易導(dǎo)致材料加工過程中出現(xiàn)變形問題，嚴重影響零件加工的精度與質(zhì)量。而航空制造業(yè)發(fā)展中對于數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用，能夠有效彌補傳統(tǒng)切割方式的不足，對上述材料進行高效切割，以提高零件制造精度，這就能夠為航空航天事業(yè)的持續(xù)發(fā)展提供內(nèi)在助力。

2.4 煤礦機械行業(yè)

就煤礦機械行業(yè)發(fā)展的現(xiàn)實情況來看，有著多樣化的機械種類，不同類型機械設(shè)備快速更新，煤礦行業(yè)技術(shù)水平極易受到諸多復(fù)雜因素的影響，導(dǎo)致傳統(tǒng)的煤礦機械生產(chǎn)方式無法滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)需求。傳統(tǒng)煤礦機械制造過程中需要投入較高的經(jīng)濟成本，這就使得企業(yè)實際難以獲得較高的經(jīng)濟利益，產(chǎn)量也會受到影響，無法得到有效提升。隨著社會的不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)水平顯著提升，數(shù)控技術(shù)逐步得到廣泛應(yīng)用，為煤礦機械行業(yè)進步提供了支持。在煤礦機械領(lǐng)域內(nèi)對于數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用，能夠顯著提升生產(chǎn)質(zhì)量與效率，為煤礦行業(yè)的經(jīng)濟效益做出保證。在切割機械方面，以數(shù)控技術(shù)為支持能夠在一定程度上提升切割水平，保證操作精度，減少行業(yè)內(nèi)不必要的生產(chǎn)成本消耗。在煤礦機械行業(yè)內(nèi)通過數(shù)控技術(shù)的合理化應(yīng)用，能夠有效解決傳統(tǒng)操作方式中所遇到的問題，開展高效切割工作，這就能夠顯著提升采礦量。在這一方面數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用應(yīng)當(dāng)與信息技術(shù)相協(xié)調(diào)，提高礦山開采的科學(xué)化與便捷性，切實提升采礦工作的效率，安全系數(shù)也得到顯著提升[5]。因此在煤礦機械行業(yè)內(nèi)可充分發(fā)揮數(shù)控技術(shù)應(yīng)用價值，采取科學(xué)化的運用方式，以保證煤礦行業(yè)的經(jīng)濟效益，為行業(yè)持續(xù)化發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

2.5 數(shù)控機床加工

在機械制造領(lǐng)域內(nèi)，機械設(shè)備是一項關(guān)鍵要素，計算機技術(shù)與數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用促進了機械設(shè)備性能的優(yōu)化，機床控制性能得到明顯改善，保證機床加工控制的有效性，這就有助于推動機械制造行業(yè)的發(fā)展。在機床設(shè)備與系統(tǒng)加工方面數(shù)控技術(shù)都表現(xiàn)出良好的應(yīng)用價值，依據(jù)系統(tǒng)所發(fā)出指令來對機床進行操作和控制，提升機床加工的自動化水平，保證所加工零件質(zhì)量與性能可靠，符合機械制造生產(chǎn)標準。現(xiàn)代社會發(fā)展新階段下數(shù)控機床的作用也有著充分體現(xiàn)，通過數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用能夠提升零件加工質(zhì)量，保證模具加工水平，減少不必要的時間消耗，促進加工生產(chǎn)效率的提升。應(yīng)用數(shù)控技術(shù)加工模具，能夠保證模具精度，進而切實提升最終所加工的產(chǎn)品質(zhì)量。在模具加工過程中通過數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用能夠保證加工的質(zhì)量與精度，在保證基本平面與回轉(zhuǎn)面處理效果的同時，在復(fù)雜曲面加工方面也具有良好的適應(yīng)性，這是傳統(tǒng)加工工藝所無法達到的加工效果，因此在模具制造方面數(shù)控技術(shù)居于重要地位。即便是在加工過程中遇到問題，也能夠進行妥善處理，以確保生產(chǎn)活動的高質(zhì)量、高效率開展。應(yīng)用數(shù)控技術(shù)開展模具架構(gòu)能的過程中，應(yīng)當(dāng)高度重視細節(jié)處理，全面分析零件圖，保證數(shù)控機床加工質(zhì)量與效率，降低指令錯誤所導(dǎo)致的安全事故發(fā)生概率。

3 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢

3.1 性能發(fā)展方向

其一，高速度、高精度、高效化發(fā)展。機械制造領(lǐng)域?qū)夹g(shù)的判定主要依托速度、精度及效率指標來實現(xiàn)。在高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系統(tǒng)等的支持下，交流數(shù)字伺服系統(tǒng)得以完善，在機械制造領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用，能夠顯著改善機床性能，保證所采取操作措施的有效性，在靜態(tài)或動態(tài)時段下對機床特性進行有效改善，保證生產(chǎn)質(zhì)量與效率的提升，因而數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用促進了機床的高速度高精度與高效化發(fā)展。就“零傳動”直線伺服系統(tǒng)來看，其應(yīng)用范圍較廣，在數(shù)控優(yōu)化下直線電動機的劣勢得以向優(yōu)勢轉(zhuǎn)變。該伺服系統(tǒng)運行過程中可控制速度與位置，基于軟件對應(yīng)圖像與實際加工，將高分辨率裝置進行規(guī)范安裝，以全面收集工件信息，把握加工狀態(tài)，以獲得明顯的處理效果。通過高速CPU與顯卡的應(yīng)用，與內(nèi)置處理器相互協(xié)調(diào)，可切實提升工件圖片信息分辨率，保證操作指令發(fā)出的時效性。

其二，柔性化發(fā)展。數(shù)控技術(shù)的優(yōu)勢在于，可塑性與可操作性良好。數(shù)控系統(tǒng)自身擁有良好的柔性，基于模塊化設(shè)計出發(fā)，可優(yōu)化數(shù)控系統(tǒng)性能，功能所覆蓋范圍較廣泛，可結(jié)合客戶差異化需求對功能區(qū)進行任意裁剪，以保證操作實效。正因為系統(tǒng)具有良好的柔性，才能夠保證群控系統(tǒng)的柔性，結(jié)合具體生產(chǎn)流程及相關(guān)要求出發(fā)，同一群控系統(tǒng)得以運行，結(jié)合實際出發(fā)，基于動態(tài)化方式調(diào)整物料流與信息流，使得群控系統(tǒng)的優(yōu)勢得到最大化發(fā)揮。

其三，實時智能化。就機械制造行業(yè)的發(fā)展情況來看，行業(yè)發(fā)展早期主要是依托傳統(tǒng)實時系統(tǒng)來進行操作控制，整體操作復(fù)雜度較高，并且所達到的效果存在單一化問題，在機械制造領(lǐng)域內(nèi)僅僅能夠滿足任務(wù)調(diào)動與時間控制需求，一旦所處環(huán)境較為復(fù)雜，則難以獲得理想的應(yīng)用效果。新時期下人工智能技術(shù)得以應(yīng)用，以計算模型為依托，模擬人類智能行為，這一過程的推進離不開高科技手段的支持。現(xiàn)如今諸多先進技術(shù)不斷涌現(xiàn)，促進了行業(yè)的變革發(fā)展，為企業(yè)技術(shù)革新提供了借鑒。數(shù)控技術(shù)的未來發(fā)展可將人工智能技術(shù)與實時系統(tǒng)結(jié)合起來，促進各自優(yōu)勢的發(fā)揮，彼此相互協(xié)調(diào)。在現(xiàn)實領(lǐng)域內(nèi)可通過數(shù)控技術(shù)的實時智能化發(fā)展來提高數(shù)控技術(shù)應(yīng)用過程中的實時響應(yīng)度，保證實時系統(tǒng)的科技化與信息化，這就能夠優(yōu)化數(shù)控系統(tǒng)功能，即便是在復(fù)雜的環(huán)境條件下也能夠保持良好的應(yīng)對能力，促進數(shù)控技術(shù)應(yīng)用價值的最大化發(fā)揮。

3.2 功能發(fā)展方向

其一，用戶界面圖形化。就數(shù)控技術(shù)的未來發(fā)展來看，用戶界面圖形化是未來功能發(fā)展的重要方向之一。在數(shù)控系統(tǒng)運行過程中，其與使用者之間對話以用戶界面為載體。用戶類型不同，對于技術(shù)的接受能力與實際要求均存在差異，基于此在客戶界面方面的開發(fā)力度也明顯加大。在計算機軟件研制過程中，用戶界面是一項基礎(chǔ)性內(nèi)容，但難度較大。為滿足用戶需求，虛擬現(xiàn)實、科學(xué)計算機可視化、多媒體技術(shù)等為支持，促進了用戶界面標準的提升。對于非專業(yè)用戶來說，用戶界面圖形化的實現(xiàn)能夠為其使用提供極大便利，基于窗口與菜單可進行高效操作，藍圖編程、快速編程、圖形模擬、圖形動態(tài)跟蹤仿真等均可得到順利實現(xiàn)，實際操作的精度與效率更高。

其二，科學(xué)計算可視化。未來數(shù)控技術(shù)的發(fā)展以科學(xué)計算可視化為重要方向之一，能夠促進數(shù)控技術(shù)功能的不斷完善。在數(shù)據(jù)處理方面，通過科學(xué)計算可視化能夠提高數(shù)據(jù)處理效率，就數(shù)據(jù)做出合理解釋，為信息交流提供便利，在文字描述和語言表達的基礎(chǔ)上，能夠依據(jù)圖形、圖像、動畫等多元化方式來展現(xiàn)信息，信息的可視化程度更高。在數(shù)控技術(shù)發(fā)展過程中，協(xié)調(diào)應(yīng)用可視化技術(shù)與虛擬環(huán)境技術(shù)，能夠促進技術(shù)應(yīng)用范圍的不斷擴大，滿足無圖紙設(shè)計需求，虛擬樣機技術(shù)也得以發(fā)展，在產(chǎn)品加工方面能夠?qū)⒃O(shè)計周期縮短，全面提升產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量與效率，便于落實成本控制，保證生產(chǎn)的經(jīng)濟性與合理性。在數(shù)控技術(shù)發(fā)展過程中，在CAD/CAM 方面可應(yīng)用可視化技術(shù)，優(yōu)化自動編程設(shè)計，提高參數(shù)設(shè)定的自動化程度，以動態(tài)化方式處理刀具補償與管理數(shù)據(jù)，通過可視化方式就加工過程進行仿真演示。

其三，插補和補償方式多元化。未來數(shù)控技術(shù)的發(fā)展將實現(xiàn)多樣化的插補方式，比如直線、圓弧、圓柱、螺紋插補等。數(shù)控技術(shù)的補償功能也表現(xiàn)出多元化特征，體現(xiàn)在間隙、垂直度、象限誤差、溫度、刀具半徑等補償。

其四，內(nèi)部裝設(shè)高性能PLC。在數(shù)控技術(shù)未來發(fā)展中，可將高性能PLC 控制模塊安裝于數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部，在編程方面應(yīng)用梯形圖或高級語言，保證數(shù)控系統(tǒng)功能得到直觀化展現(xiàn)，在線進行調(diào)試和幫助。將標準PLC 用戶程序?qū)嵗谌氲骄幊坦ぞ咧校脩艨稍诖嘶A(chǔ)上進行編輯，結(jié)合自身實際需求建立相應(yīng)的應(yīng)用程序，以促進數(shù)控系統(tǒng)功能的有效發(fā)揮，對于整個系統(tǒng)運行效率的提升至關(guān)重要。

4 結(jié)束語

社會發(fā)展新階段下機械制造行業(yè)快速發(fā)展，對于相關(guān)技術(shù)的需求也明顯提升，這是關(guān)系國家經(jīng)濟發(fā)展以及綜合實力提升的關(guān)鍵條件。在機械制造中可以從工業(yè)、航空制造、汽車制造、煤礦機械、數(shù)控機床加工等領(lǐng)域?qū)?shù)控技術(shù)加以運用，以提高機械制造水平，為社會現(xiàn)代化發(fā)展提供可靠助力。