機械制造中數控技術的運用策略

韓春暉

（衡水學院，河北 衡水 053000）

現如今市場競爭日趨激烈，機械制造行業發展中數控技術的應用較為普遍，能夠保證生產質量與效率，并促進多元化生產的實現。為確保數控技術應用價值的最大化發揮，需要掌握科學化運用策略，以促進機械制造水平的提升，為企業的持續健康發展奠定基礎。

1 數控技術簡介

1.1 概念

就數控技術來看，就是一種依托數字信息所實現的自動控制技術，能夠控制機械運動及工作過程，以某一工作過程為對象，通過數字、字母和符號來進行編程。數控技術實現了傳感器技術、光電技術、計算機技術、通信技術等的有機融合，提高了信息化水平，能夠智能化、高效化處理數據信息，保證加工精度[1]。數控技術具有較強的綜合性，通過計算機控制系統預先編程，依托計算機輔助軟件對繁瑣程序進行執行，進行數據存儲和運算處理等，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，實現機械制造虛擬化。隨著時代的進步以及工藝的革新，傳統機械制造的適用性不足，現代工業發展以信息化程度提升為重要表現，數控技術快速發展，與計算機網絡技術相結合，以電子通信技術為輔助，能夠顯著提升機械制造行業的信息化程度[2]。就數控技術領域來看，虛擬制造技術的應用較為廣泛，將其應用于機械制造中，促進了機械制造虛擬化的實現。虛擬制造技術能夠基于高端科學技術出發，以數字化方式對現實零部件生產工藝進行仿真模擬。這就能夠保證零部件制造工序中問題風險的及時性和處理的有針對性，便于就零部件生產質量進行控制。

其二，優化機床控制能力，維護成本低。在機械制造中運用數控技術，能夠優化加工工序，以代碼形式為輔助，運用計算機控制設備來對機床進行控制。這一過程中必須要保證程序設置的對應性，依照指令來完成各項操作，規范控制機械制造流程，無需深入現場即可實現良好控制。通過數控技術的應用能夠合理集成機械制造相關裝置，接線量得到明顯降低，這就為機械設備的運轉創造了優良條件，降低設備故障及運行事故發生概率，設備檢修維護保養工作也更加便利。傳統機械制造過程中機械故障發生率較高，數控技術應用后在一定程度上彌補了傳統工藝的不足，盡管仍存在一些問題，但故障發生率明顯降低。傳統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，而數控技術的應用能夠促進此類問題的解決。以數控技術為支持開展機械制造，能夠提高加工精細化程度，設備運維成本也得以降低。

其三，產品精度高，提高生產效率，保證生產效益。在機械制造中應用數控技術，能夠優化控制產品加工過程與加工工藝，促進產品質量與精度的提升。盡管數控技術的臨床應變能力不足，但只要保證技術成熟，預先就加工參數進行合理設定，則能夠有效防范人工操作精確度不足的問題，保證產品質量可靠。機械制造中數控技術的應用，能夠實現高效率加工，節約時間，提高生產效率。尤其是通過數控加工中心的自動換刀、自動換速等功能的發揮，可顯著提升操作效率，縮短輔助時間[3]。在數控技術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，與數控機床相比是其數倍以上，就生產效率來看，數控機床可達到普通機床的3～4 倍以上。機械制造行業產業規模大，在制造業中占比達到30.65%。通過數控技術的應用，一定程度上降低了機械制造行業成本，數控機床的應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控技術可創造更高的經濟效益，因而未來數控技術的應用范圍將會逐漸擴大。

2 機械制造中數控技術的運用策略

2.1 工業生產

現如今社會經濟水平顯著提升，工業生產的要求也更加嚴格化，在復雜的生產環境中，人工生產線的適應性不足，無法滿足實際生產需求，也無法在激烈的市場競爭中保持優勢。數控技術在機械制造中的運用，促進了流水線的成熟化，工業生產的自動化與現代化程度更高。即便是在復雜的生產環境下，工業機械手也具有良好的適用性，減少不必要的人力資源消耗，保證產品生產質量與效率，工業生產的安全性與可靠性也得到保證，降低事故發生對于社會和諧運行的不良影響。以計算機系統為支持，以驅動單元為對象，依照程序發出行動指令，元件工作得以實現，這是工業機械手操作的整個過程。工業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，以便實時化更新數據庫[4]。在系統運行過程中一旦發現數值異常，相關報警回路能夠及時發出警報，此時機械手關閉，生產操作得以停止，這就能夠對工業生產中的安全事故加以科學防范。

2.2 汽車制造業

新時期下社會經濟水平顯著提升，公眾的生活質量得到明顯改善，汽車使用量也明顯增長，汽車制造行業若想要獲得良好發展，應當在保證汽車生產質量的同時提高生產速度。將數控技術應用于汽車制造領域，能夠促進零件生產自動化水平的提升，并采取規模化的生產方式，保證零件生產制造品種的多元化和生產的批量化，兼顧生產質量與速度。依托數控技術可實現虛擬控制，自關鍵部位逐漸發展到全面生產線，這就有助于推進汽車制造行業的快速發展。

2.3 航空制造業

科技的進步促進了航天技術的發展，這對于國家綜合實力的提升也至關重要。在航空制造業中對于數控技術的應用，能夠保證零件加工的精密度，便于控制產品質量。航空制造業中所應用的鈦合金、鋁合金等材料都有著較輕的重量，在材料處理方面傳統切割方式的適用性不足，極易導致材料加工過程中出現變形問題，嚴重影響零件加工的精度與質量。而航空制造業發展中對于數控技術的應用，能夠有效彌補傳統切割方式的不足，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的持續發展提供內在助力。

2.4 煤礦機械行業

就煤礦機械行業發展的現實情況來看，有著多樣化的機械種類，不同類型機械設備快速更新，煤礦行業技術水平極易受到諸多復雜因素的影響，導致傳統的煤礦機械生產方式無法滿足現代化生產需求。傳統煤礦機械制造過程中需要投入較高的經濟成本，這就使得企業實際難以獲得較高的經濟利益，產量也會受到影響，無法得到有效提升。隨著社會的不斷發展，科學技術水平顯著提升，數控技術逐步得到廣泛應用，為煤礦機械行業進步提供了支持。在煤礦機械領域內對于數控技術的應用，能夠顯著提升生產質量與效率，為煤礦行業的經濟效益做出保證。在切割機械方面，以數控技術為支持能夠在一定程度上提升切割水平，保證操作精度，減少行業內不必要的生產成本消耗。在煤礦機械行業內通過數控技術的合理化應用，能夠有效解決傳統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。在這一方面數控技術的應用應當與信息技術相協調，提高礦山開采的科學化與便捷性，切實提升采礦工作的效率，安全系數也得到顯著提升[5]。因此在煤礦機械行業內可充分發揮數控技術應用價值，采取科學化的運用方式，以保證煤礦行業的經濟效益，為行業持續化發展奠定基礎。

2.5 數控機床加工

在機械制造領域內，機械設備是一項關鍵要素，計算機技術與數控技術的應用促進了機械設備性能的優化，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的發展。在機床設備與系統加工方面數控技術都表現出良好的應用價值，依據系統所發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，保證所加工零件質量與性能可靠，符合機械制造生產標準。現代社會發展新階段下數控機床的作用也有著充分體現，通過數控技術的應用能夠提升零件加工質量，保證模具加工水平，減少不必要的時間消耗，促進加工生產效率的提升。應用數控技術加工模具，能夠保證模具精度，進而切實提升最終所加工的產品質量。在模具加工過程中通過數控技術的應用能夠保證加工的質量與精度，在保證基本平面與回轉面處理效果的同時，在復雜曲面加工方面也具有良好的適應性，這是傳統加工工藝所無法達到的加工效果，因此在模具制造方面數控技術居于重要地位。即便是在加工過程中遇到問題，也能夠進行妥善處理，以確保生產活動的高質量、高效率開展。應用數控技術開展模具架構能的過程中，應當高度重視細節處理，全面分析零件圖，保證數控機床加工質量與效率，降低指令錯誤所導致的安全事故發生概率。

3 數控技術的發展趨勢

3.1 性能發展方向

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

其二，柔性化發展。數控技術的優勢在于，可塑性與可操作性良好。數控系統自身擁有良好的柔性，基于模塊化設計出發，可優化數控系統性能，功能所覆蓋范圍較廣泛，可結合客戶差異化需求對功能區進行任意裁剪，以保證操作實效。正因為系統具有良好的柔性，才能夠保證群控系統的柔性，結合具體生產流程及相關要求出發，同一群控系統得以運行，結合實際出發，基于動態化方式調整物料流與信息流，使得群控系統的優勢得到最大化發揮。

其三，實時智能化。就機械制造行業的發展情況來看，行業發展早期主要是依托傳統實時系統來進行操作控制，整體操作復雜度較高，并且所達到的效果存在單一化問題，在機械制造領域內僅僅能夠滿足任務調動與時間控制需求，一旦所處環境較為復雜，則難以獲得理想的應用效果。新時期下人工智能技術得以應用，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。現如今諸多先進技術不斷涌現，促進了行業的變革發展，為企業技術革新提供了借鑒。數控技術的未來發展可將人工智能技術與實時系統結合起來，促進各自優勢的發揮，彼此相互協調。在現實領域內可通過數控技術的實時智能化發展來提高數控技術應用過程中的實時響應度，保證實時系統的科技化與信息化，這就能夠優化數控系統功能，即便是在復雜的環境條件下也能夠保持良好的應對能力，促進數控技術應用價值的最大化發揮。

3.2 功能發展方向

其一，用戶界面圖形化。就數控技術的未來發展來看，用戶界面圖形化是未來功能發展的重要方向之一。在數控系統運行過程中，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性內容，但難度較大。為滿足用戶需求，虛擬現實、科學計算機可視化、多媒體技術等為支持，促進了用戶界面標準的提升。對于非專業用戶來說，用戶界面圖形化的實現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、圖形動態跟蹤仿真等均可得到順利實現，實際操作的精度與效率更高。

其二，科學計算可視化。未來數控技術的發展以科學計算可視化為重要方向之一，能夠促進數控技術功能的不斷完善。在數據處理方面，通過科學計算可視化能夠提高數據處理效率，就數據做出合理解釋，為信息交流提供便利，在文字描述和語言表達的基礎上，能夠依據圖形、圖像、動畫等多元化方式來展現信息，信息的可視化程度更高。在數控技術發展過程中，協調應用可視化技術與虛擬環境技術，能夠促進技術應用范圍的不斷擴大，滿足無圖紙設計需求，虛擬樣機技術也得以發展，在產品加工方面能夠將設計周期縮短，全面提升產品生產質量與效率，便于落實成本控制，保證生產的經濟性與合理性。在數控技術發展過程中，在CAD/CAM 方面可應用可視化技術，優化自動編程設計，提高參數設定的自動化程度，以動態化方式處理刀具補償與管理數據，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。未來數控技術的發展將實現多樣化的插補方式，比如直線、圓弧、圓柱、螺紋插補等。數控技術的補償功能也表現出多元化特征，體現在間隙、垂直度、象限誤差、溫度、刀具半徑等補償。

其四，內部裝設高性能PLC。在數控技術未來發展中，可將高性能PLC 控制模塊安裝于數控系統內部，在編程方面應用梯形圖或高級語言，保證數控系統功能得到直觀化展現，在線進行調試和幫助。將標準PLC 用戶程序實例融入到編程工具中，用戶可在此基礎上進行編輯，結合自身實際需求建立相應的應用程序，以促進數控系統功能的有效發揮，對于整個系統運行效率的提升至關重要。

4 結束語

社會發展新階段下機械制造行業快速發展，對于相關技術的需求也明顯提升，這是關系國家經濟發展以及綜合實力提升的關鍵條件。在機械制造中可以從工業、航空制造、汽車制造、煤礦機械、數控機床加工等領域對數控技術加以運用，以提高機械制造水平，為社會現代化發展提供可靠助力。