數控加工技術在機械制造業中的價值研究

岳偉先 席超湖 李曉冉

摘要：隨著當前信息化技術的不斷發展，帶動機械制造業的向前進步。比如數控加工技術的創新，進一步提升機械制造業的生產效率，滿足現代市場發展的要求。為推動機械制造行業的整體轉型升級，提高經濟效益。本文主要探究數控加工技術在機械制造業中的價值，提出其在汽車加工、煤礦機械制造、機床設備制造以及零件檢測等領域的應用及其優勢，并展望數控加工技術未來的發展方向，旨在為機械制造業健康發展和革新進步提供參考。

Abstract： With the continuous development of current information technology， it drives the forward progress of the machinery manufacturing industry. For example， the innovation of CNC machining technology will further improve the production efficiency of the machinery manufacturing industry and meet the requirements of modern market development. To promote the overall transformation and upgrading of the machinery manufacturing industry and improve economic efficiency. This article mainly explores the value of CNC machining technology in the machinery manufacturing industry， proposes its application and advantages in the fields of automobile processing， coal mining machinery manufacturing， machine tool equipment manufacturing， and parts inspection， and looks forward to the future development direction of CNC machining technology. Provide a reference for the healthy development and innovation progress of the machinery manufacturing industry.

關鍵詞：數控加工技術;機械制造業;應用價值

Key words： CNC machining technology;machinery manufacturing;application value

中圖分類號：TG659 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-957X（2022）03-0202-03

0 ?引言

數控技術是當前社會建設進程中一項科技前沿技術，對機械制造業的發展具有導向作用。各類機械制造企業為提高核心競爭力，紛紛在數控技術的研發和應用領域投入大量的人力和資金，并將其作為整體規劃中的關鍵性要素。近年來，高級數控技術不斷得到開發和優化，促使機械制造業轉型進程進一步加快，為更好的引導行業健康發展，則需對數控加工技術的應用價值進行深入探究，以此確立機械制造業在未來建設發展中的目標，促進行業可持續、平穩發展。

1 ?數控加工技術概述

1.1 數控加工技術介紹

在工業生產中數控加工技術一般是由兩大部分組成，即是電子信息管理系統和機械數控硬件設備等。相比于傳統的生產設備，其在運行、維修以及保養方面存在較大的差別，該技術可實現在計算機系統的內部，完成相應的信息搜集、處理以及分析等工作，并將操作指令發送到對應設備中，以此實現加工工藝運作[1]。同時數控加工技術的特點較為明顯，主要包括工序集中、自動化、柔性化高、能力強等。在打造高精密度、高質量產品方面，相對于普通產品更具有優越性，能夠借助計算機系統完成不同復雜程度的加工作業，滿足現代化工業零件、成品及半成品的加工要求。同時在電子技術、自動信息處理、數據處理、數字化控制等技術的支持下，極大的促進機床自動化發展，由此產生數控機床新興加工設備。對機械制造業的創新發展、生產效率提高以及創造經濟效益方面具有重要意義。

1.2 數控加工技術發展現狀

目前階段我國的數控加工技術發展已經進入到新時期，逐漸向人工智能化方向前進。不過相比于西方發達國家而言，已將數控技術轉向人工智能化發展的成熟階段，而我國由于起步較晚，在技術研發和應用等方面，與發達國家比較仍存在一定差距。具體表現經營理念的差距、關鍵技術的差距、發展戰略的差距等。但憑借近年來科學技術的跨越式發展，現階段我國對于數控加工技術的應用已經取得重大突破成果，初步實現通過人工操作計算機來對數據實施加工處理，驅動相應的機械設備開展加工工藝。從整體上來看，我國數控加工技術的發展速度較快，國產數控車床現有完全能夠滿足國內市場的需要。而且國產立式加工中心在技術上較為成熟，技術性能接近國際水平。而臥式加工中心雖然能夠滿足部分市場需求，但在精度與性能上相比于國外同類產品尚存一定差距，比如高精度加工中心比較依賴國外進口。總體來說我國數控加工技術的應用，在市場滿足度方面不高，呈現“地端混戰，高端失守”的現狀。而且在數控加工技術探索和應用實踐中，還存在一定的發展瓶頸，如對高素質編程人員及操作人員的要求較高、數控機床編碼體系尚未完全建立，導致無法同時驅動多臺數控機床開展生產作業。所以其在實踐中，針對生產加工效率仍有待進一步提升[2]。

2 ?數控加工技術在機械制造業中的價值

2.1 汽車加工制造領域的價值

汽車加工作為機械制造業中的重要組成部分，其對于數控加工技術的應用已經相對廣泛。最近幾年隨著汽車生產制造逐漸趨向精密化、工序結構復雜化等，致使對汽車構件以及零件的精密度具有較高的要求。同時部分零件的生產制造成本高昂，無法平衡汽車產品品質與經濟成本。而應用數控加工技術，則能夠顯著提高自動化生產效率，在降低成本投入的同時，滿足高精密度零部件的生產要求，促使汽車加工制造品質得到提升，有助于推動汽車規模化生產。在實際應用數控加工技術的過程中，相關人員需要積極探索和嘗試，針對現存的技術漏洞和缺陷進行及時完善，有效融合智能技術和數字化技術，促使數控加工的自動化程度以及控制效率得到提升，有助于提高汽車加工制造的市場競爭能力。

2.2 煤礦機械制造領域的價值

煤礦機械制造是我國工業體系中不可獲取的組成部分，直接關系到煤炭產業的生產效率和發展質量。這是由于煤礦機械制造水平的高低，對煤炭資源的開采成果會產生較大的影響，如煤礦開采量、開采安全性等。在以往的煤礦機械制造行業內，存在設備生產批量小、自主創新能力差等問題，導致煤炭挖掘行業面臨一定的瓶頸問題。通常會采用堆焊技術等對設備零件開展加工處理，不僅會增加生產成本，還會導致零部件的加工精密度、精準性等與相關技術規范等不符，很容易出現采煤機等設備的性能下降，實用效果不強。而在當前時代下，通過在煤礦機械制造業內應用數控加工技術，則能夠比較顯著的改善上述問題，打破行業發展瓶頸。比如基于計算機控制的數控機床可依靠自動化模式，實現對煤礦機械的大批量化生產，節省人力成本和時間成本。同時數控加工技術擺脫了傳統人為對零件精密度的控制，通過嚴謹的計算機參數設定，借助電子端對零件的加密精度進行有效控制，促使加工成品的各項性能符合規范標準，促使采煤機等設備的質量得到較大的提升，保證煤炭生產具有安全性、穩定性和高效性[3]。

2.3 機床設備制造領域的價值

在機械產品生產制造的過程中，機床是必不可少的設備之一。在實踐作業環節，機床設備的性能和技術水平，直接關系到產品的生產效率和質量。但現階段隨著市場對機械產品質量要求的不斷提高，現有機床設備難以滿足加工需求，或多或少存在一定技術漏洞，從而導致機械產品的外觀、性能以及品質等存在缺陷，甚至影響機械生產的安全性和穩定性。而通過應用數控加工技術對機床設備生產進行改進，能夠及時對各項工序的參數進行合理調整，有效增強制造生產的柔性化。而數控加工技術在機床設備生產制造領域內的主要價值，一般體現在兩大方面。其一是能夠顯著提高生產效率，進一步推動批量化生產。比如建立流水線生產模式，可優化機床設備的生產工藝流程。并利用工業機器人等減少人工操作，降低生產成本。其二是提升機床設備生產制造的自動化水平，借助電子控制系統實現全過程的數字化監督和管理，保證機床設備生產制造成品具有良好的實用性和安全性。

2.4 零件檢測領域的價值

數控加工技術在機械制造業內具有較高的應用價值，其還表現在零部件檢測方面，盡可能的提高零部件質量。在當前機械制造業的發展進程中，對于零部件質量的關注度越來越高，其直接關系到最終產品的質量和性能。一旦零部件出現某種缺陷，將會引發較為嚴重的隱患問題。為此，在零部件檢測領域中應用數控加工技術，能夠改善傳統肉眼檢測的不足，打破檢測人員主觀經驗判斷的局限性。通過利用信息技術的便利性，可對相應零部件開展全方位檢測，對肉眼無法觀察到的內部結構等進行檢測核對，從而進一步提升檢測效率和效果，充分保障零部件質量安全[4]。

2.5 3D打印領域的價值

現階段在機械制造工業領域內，增材機械加工已經成為原型制作的重要手段，并基于先進的3D打印技術快速生產出實體模型，能夠比較顯著的提升零件加工效率。該技術是以三維設計模型為藍本，利用先進的軟件技術開展分層離散等操作，促使金屬粉末以及塑料等特殊材料，能夠通過激光束進行堆積和粘結，促使其形成疊加狀態，形成最終的固體產品。盡管3D打印材料技術得到迅猛發展，并且在市場上得到廣泛認可。但該項技術的實際操作中，仍需與新一代機械設備和技術進行融合，以此發揮最大效用。其中融合數控機床技術受到較大關注，可通過兩種不同控制技術實現裝配制造以及芯片切割等操作，在單通道或雙通道單元上具有較好的應用效果。經過近年來的高速發展，現已產生數控機床與3D打印的一體化制造技術，有利于滿足制造產業高端制造的實際要求。在實際應用中可為客戶提供與傳統零件設計以及加工方式完全不同的技術，針對小批量以及難加工材料產品具有較為良好的適應性。在航空航天領域內可對耐熱合金零部件進行有效制造，并可對能源領域內的高硬度材料工具和零部件等進行合理制造，滿足高要求零件加工需求。

在實踐操作中通過數控技術與3D打印技術進行融合，可根據機械制造要求提供高速熔覆頭和高精度熔覆頭，基于在主軸上安裝熔覆頭可實現自動切換。一般來說是按照加工零件的形狀、加工條件以及金屬粉末材料等，選用適當的熔覆頭。有利于實現復合加工，可實現對回轉體零件、結構復雜的異形件、多棱體鍛件等進行高效制造加工。基于該復合機床的應用，能夠顯著減少數控加工中出現的材料浪費，并能夠比較顯著的改善3D打印表面平滑度不足等問題，在高要求機械加工制造領域內具有較高的應用價值。

3 ?數控加工技術在機械制造業中的應用策略

3.1 提高對數控技術的重視程度

為有效發揮數控加工技術在機械制造業中的應用價值，則應當提高對數控技術的重視程度，將其全面引進到各類機械生產環節中。基于此，從國家層面出發，應當制定出臺相應的優惠和扶持政策，鼓勵相關企業積極開展技術革新，通過給予一定的經濟補助，緩解企業研發和引進數控加工技術的資金壓力。從企業層面出發，相關廠家應當樹立前瞻性眼光，堅持與時俱進的原則，大力發展科學技術，不斷優化機械制造加工工藝，將數控技術充分落實到生產中，提高作業效率。并且企業還需進一步加強員工培訓力度，促使員工掌握數控加工技術前沿理論和技術，提升機械制造企業的綜合競爭力。

3.2 大力發展和推行自動編程

數控加工技術的顯著特點則是具有自動化，為對生產工藝進行有效控制，應當注重推行自動編程。改善以往操作人員按照圖紙以及工藝卡片等確定生產步驟的模式，避免出現圖紙分析錯誤以及手動操作誤差等問題。通過利用自動編程則能夠保證生產加工過程中，根據產品技術標準自動調整適當的加工方向和路徑。并基于計算機獲得正確的加工參數，采用計算機取代人工操作，有助于提高機械制造質量，保證資源得到優化配置，盡可能節省成本支出。

3.3 強化數控加工技術設備的經濟型改造

數控加工技術在各個領域中的應用具有積極價值，有利于提高生產力和產品質量。但其實際造價成本相對較高，對于中小型機械制造企業來說難以實現升級改進，往往只有實力較強的大型企業實現升級。這種情況下很容易出現行業壟斷，并且不利于中小型企業的競爭發展，導致行業整體生產能力提升速度較慢，為此在發展過程中應當針對數控加工技術設備開展經濟型改造，比如對設備增加新數控設備，改善全面引進所導致的大投入現狀，既能夠緩解經濟壓力，又能夠解決實際技術問題。

3.4 注重數控技術與其他技術的有效融合

在當前與數控技術融合度較好的技術則是3D打印，構建一體化制造體系。其是將傳統減材加工與現代增材加工進行融合，通過利用減材方式加工使用高強度的產品零件，并收集減材所削減的材料采用增材方式實施重新加工，保證低強度產品零件合理制造。所以在現階段的機械制造業中，為在相應工業生產中節省大量能源和原料，可將數控機床與3D打印技術進行有機結合，通過實施減材制造技術和增材制造技術等，改善原有生產加工模式，促使時間成本和原料成本得到顯著降低，切實推動機械制造業的健康發展。因此在實踐中應當深入理解數控技術的原理，結合當前制造加工的生產需求，探索與其他先進技術進行一體化融合，構建新的制造加工體系，形成精細化生產新格局。在未來發展探索中，數控技術還可與現代多種技術進行結合，實現優勢互補，盡可能提高機械制造加工精度和效率，充分滿足市場需求。

4 ?數控加工技術的未來發展趨勢

4.1 引進智能化技術

結合數控加工技術的應用現狀以及其發揮的重要價值，為進一步推動機械制造業的創新發展，應當不斷完善和升級數控技術，盡可能的縮小與西方發達國家存在的差距。所以在未來研發建設過程中，需要注重引進智能化技術，加強深入融合力度。通過人工智能與數字化控制的有效結合，實現對整個機械加工全過程的實時監督和管控，優化傳統控制操作程序和步驟，以此提高機械制造生產效率。同時還能夠依據可視化監控，及時發現生產作業環節出現的潛在質量問題和安全隱患，最大限度避免操作人員的生命財產損失，切實推動機械加工作業安全、穩定開展，確保各項生產加工成品符合市場需求[5]。另外在智能化技術發展的過程中，還需注重保證控制系統自身具有較好的柔性化特征，采用模塊化設計方式擴大覆蓋功能面，更好的適應不同人群的需求。而且在復合加工中更側重減少工藝，朝向智能化、豐富化功能方向前進。

4.2 轉型為自動編程模式

現階段我國機械制造業在生產實踐中，針對圖樣生產、零件加工一級程序單編寫等工序，仍是以人工手動模式為主。從而在很大程度上導致作業效率較低，而且還會出現較高的生產失誤率。所以為充分保障機械制造產品的品質和精度，在未來發展過程中，應當加強對自動編程模式的應用，轉變傳統手動編程方法，通過利用現代計算機軟硬件設施，替代人工操作。以此進一步降低經濟成本，促使生產效率得到提升。

4.3 深入研發經濟型數控加工技術

雖然數控加工技術已經被應用到機械制造業的多個領域內，但在時代高速發展以及市場競爭日益激烈的新形勢下，數控加工技術作為一項新工藝，有利于提高競爭力和生產力。但要想更好的適應市場環境、滿足多元化和個性化需求，還需在未來發展中深入研發經濟型數控加工技術，全面改進和優化設備的實用性能。比如有應用先進的硬件設備和軟件程序，融合3D打印技術，基于減材方式降低成本投入。提高機械加工的科技水平，推動數控加工朝向長遠、健康發展目標前進[6]。

4.4 運用開放式數控系統

研發并應用開放式數控系統是今后數控加工技術發展的主要方向，其是以“PC+運動控制器”模式為主，充分提高數控系統的信息處理能力，并且具有良好的適用性和開放性，可與機械制造的多個平臺實現對接，從而實現信息及時共享和傳輸，構建完善的數控信息管理體系。同時有利于提高制造加工的精密度，加強柔性化生產程度，促使產品與市場需求高度相符。所以針對當前我國數控加工技術的科技水平相對滯后的現狀，其應當在未來建設發展中，要深入研發開放式數控系統，促進數控產業大力發展，對機械制造業的發展模式進行全面轉型和優化，以此推動機械制造業的平穩發展。

5 ?結束語

綜上所述，數控加工技術是現代科學技術發展的重要產物，在機械制造領域內具有較高的應用價值，比如在汽車加工制造、煤礦機械制造、機床設備制造以及零部件檢測等方面，有助于提高生產效率和質量，并可與新興的3D打印技術進行有機結合，保障機械產品具有高精度。但同時我國數控加工技術在實踐中的整體應用還存在滯后性，因此在未來發展進程中，需要進一步融合數控技術與人工智能技術，并要推動手動編程向自動編程轉變，加強對經濟型數控加工技術的研發力度，最后要構建以“PC+運動控制器”為主的開放式數控系統，進而完善現代化機械制造業發展模式，促進社會生產力以及生產效率得到提升。

參考文獻：

[1]周淑娟.模具制造中數控加工技術的應用研究[J].南方農機，2020，51（24）：159，162-163.

[2]顧建森.EdgeCAM數控加工技術在模具加工中的應用[J].南方農機，2020，51（23）：187，191.

[3]敖軍平.機械模具數控加工制造技術及其應用[J].技術與市場，2020，27（12）：107，109.

[4]李孝元，郭亮，劉麗明.基于信息化資源的數控加工技術在機械設計制造中的應用——評《數控加工技術與實踐》[J].機械設計，2020，37（11）：156.

[5]陳瑞華.淺談數控車床技術加工精度工藝優化[J].科技資訊，2020，18（31）：82-84.

[6]鄧涌，鄭麗華.淺談數控加工技術在機械加工中的運用[J].現代制造技術與裝備，2020，56（10）：157，159.