數(shù)控技術(shù)在機械加工中的應(yīng)用與發(fā)展前景研究

王二偉 吳建康 廖欣欣

摘? 要：在我國經(jīng)濟水平與科學技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，數(shù)控技術(shù)得到廣泛的實際應(yīng)用，且在機械加工生產(chǎn)領(lǐng)域中取得大量優(yōu)秀成果，應(yīng)用水平持續(xù)提高，技術(shù)體系日趨成熟。目前數(shù)控技術(shù)已經(jīng)替代了其他傳統(tǒng)機械加工方式，切實提高了機械加工領(lǐng)域的整體生產(chǎn)水平，但隨著人們消費觀念的改變，機械加工類產(chǎn)品的市場需求也在隨之變化，行業(yè)整體亟需改革。基于此，本文首先簡要介紹數(shù)控技術(shù)的概念、特征與應(yīng)用優(yōu)勢，然后從實際出發(fā)分析數(shù)控技術(shù)在機械加工領(lǐng)域的實際應(yīng)用，最后探討數(shù)控技術(shù)的在機械加工領(lǐng)域的發(fā)展前景，以期為行業(yè)相關(guān)工作者提供參考，促進機械加工行業(yè)健康發(fā)展。

關(guān)鍵詞：數(shù)控技術(shù);機械加工;發(fā)展前景

引言

將數(shù)控技術(shù)應(yīng)用至機械加工之中，可以有效節(jié)約人力、物力資源，控制機械生產(chǎn)成本，最大限度地提高生產(chǎn)效率，增長經(jīng)濟效益。因此，機械加工行業(yè)應(yīng)合理使用數(shù)控技術(shù)等先進技術(shù)手段，著力提高機械加工水平，促進機械加工領(lǐng)域朝著自動化、科技化方向發(fā)展，將新理論、新技術(shù)應(yīng)用其中，持續(xù)研發(fā)更高精度、滿足加工行業(yè)需求的新型數(shù)控加工設(shè)備，提高行業(yè)整體競爭力。

一、數(shù)控技術(shù)的概念與特征

數(shù)控技術(shù)也就是利用數(shù)字控制形式，實現(xiàn)自動化控制機械加工生產(chǎn)的技術(shù)，在機械加工時應(yīng)用數(shù)控技術(shù)，可以對加工角度、位移等進行調(diào)控，提高機械加工效率。數(shù)控技術(shù)實際應(yīng)用前應(yīng)當首先采集數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)內(nèi)容進行分析，并開展編程，設(shè)定所需指令并輸入所采集的數(shù)據(jù)內(nèi)容，該數(shù)據(jù)通常呈現(xiàn)為標準坐標系中的點坐標形式。在完成編程后應(yīng)將數(shù)據(jù)輸入PC端的程序之中，對生產(chǎn)機械進行控制。在機械加工中應(yīng)用數(shù)控技術(shù)，最顯著的優(yōu)勢就是加工精度的提高，有效避免了人工加工時可能產(chǎn)生的誤差。數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用使得機械制造行業(yè)得到進一步突破，對國民經(jīng)濟的增長發(fā)揮著促進作用。目前數(shù)控技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用至多個領(lǐng)域之中，包括工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域、汽車機械生產(chǎn)領(lǐng)域、成型工藝以及航空航天領(lǐng)域等。數(shù)控技術(shù)最為顯著的特點即精度高、適應(yīng)性強，該特點使得數(shù)控技術(shù)應(yīng)用至生產(chǎn)時能夠確保生產(chǎn)效率，并減少誤差，提高整體質(zhì)量穩(wěn)定性。

二、數(shù)控技術(shù)的優(yōu)勢

（一）提高生產(chǎn)效率

將數(shù)控技術(shù)應(yīng)用至機械加工領(lǐng)域中，最顯著的優(yōu)勢即提高生產(chǎn)效率，數(shù)控技術(shù)依靠計算機軟件完成加工，可以有效降低機械加工環(huán)節(jié)的人力物力等資源投入，控制企業(yè)成本，提高機械加工企業(yè)的經(jīng)濟效益。由于數(shù)控技術(shù)的自動化特點，使得人工勞動強度大大降低，提高生產(chǎn)效率，便于管理人員工作的開展，強化企業(yè)生產(chǎn)管理水平，進一步提高企業(yè)的核心市場競爭力。

（二）實現(xiàn)機床控制

將數(shù)控技術(shù)應(yīng)用至機械加工中，能夠?qū)C床形成有效控制，十分有利于生產(chǎn)效率的提高。在實際開展機械加工工作時，所需經(jīng)歷步驟復雜，牽涉因素較多，生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)原材料、加工工藝等因素都會對機械加工效率產(chǎn)生影響，而利用數(shù)控技術(shù)，可以通過現(xiàn)代化信息技術(shù)將這些可能產(chǎn)生影響的因素轉(zhuǎn)化為代碼信息，通過數(shù)據(jù)變化掌握實際生產(chǎn)情況，實現(xiàn)良好的機床控制。

（三）促進行業(yè)發(fā)展

數(shù)控技術(shù)是結(jié)合了機械加工中集成、柔性以及虛擬技術(shù)的專業(yè)一體化技術(shù)，對傳統(tǒng)機械加工中的復雜工藝進行簡化，提高生產(chǎn)效率，保證生產(chǎn)質(zhì)量，該技術(shù)的誕生使得機械加工行業(yè)邁入新時期，順應(yīng)當前我國社會整體發(fā)展情況，朝著數(shù)字化發(fā)展、智能化發(fā)展的方向不斷深入，賦予了機械加工行業(yè)新的生機。

三、數(shù)控技術(shù)在機械加工中的具體應(yīng)用

數(shù)控技術(shù)在機械加工行業(yè)中的應(yīng)用方向十分廣泛，包括工業(yè)機器人、機床生產(chǎn)控制、汽車機械生產(chǎn)、煤炭機械生產(chǎn)、航空航天等。數(shù)控技術(shù)作為新興工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)，憑借其突出優(yōu)勢在不同領(lǐng)域機械加工生產(chǎn)中均發(fā)揮其優(yōu)勢，下面分別從數(shù)控技術(shù)的不同應(yīng)用形式，對其在機械加工中的具體應(yīng)用進行分析。

（一）工業(yè)機器人生產(chǎn)

工業(yè)機器人的概念提出多年，目前在部分大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)中已經(jīng)初步實現(xiàn)，大量工業(yè)機器人得以研發(fā)并投入實際生產(chǎn)中，部分生產(chǎn)線已經(jīng)完全實現(xiàn)自動化工業(yè)機器人生產(chǎn)模式，這一生產(chǎn)模式下企業(yè)所投入的人力資源成本會大幅度降低，同時生產(chǎn)效率與質(zhì)量的一保證。從根本上來講，工業(yè)機器人是數(shù)控技術(shù)的重要分支方向之一，其研發(fā)過程將控制單元、驅(qū)動單元與執(zhí)行單元相集成化，在計算機中設(shè)置相應(yīng)參數(shù)，通過計算機發(fā)送指令，從而準確控制機器人的行為。工業(yè)機器人通過對人類操作行為進行模擬，通過計算機設(shè)置，控制機器人運動軌跡，從而實現(xiàn)全自動化操作。數(shù)控技術(shù)還可以全程監(jiān)控工業(yè)機器人的日常工作內(nèi)容，若機器人在工作過程中出現(xiàn)故障，或存在工作失誤問題，監(jiān)控系統(tǒng)會第一時間發(fā)現(xiàn)并將情況上報，便于管理人員收到反饋后及時開展維修活動，將機器人故障所造成的損失控制在最小程度上。部分我國已經(jīng)研發(fā)并應(yīng)用的大型工業(yè)機器人中，數(shù)控技術(shù)也發(fā)揮著重要技術(shù)作用，實現(xiàn)傳感控制與檢測。目前工業(yè)機器人基本應(yīng)用在操作簡單，但對加工精度要求較高的加工環(huán)節(jié)中，且基本取代了這部分環(huán)節(jié)中的人力操作，如搬運、屏幕切割、配件焊接等等，工業(yè)機器人通常應(yīng)用于惡劣的工作環(huán)境之中，完成焊接、噴漆等影響人類身體健康的工作或太空空間站中人類難以完成的工作。但工業(yè)機器人仍然存在一定弊端，由于其自身工作能力限制，無法開展復雜化操作，大部分環(huán)節(jié)仍然較為依賴人力操作，但隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展，工業(yè)機器人在未來必然能夠自動完成更多樣化、更復雜的操作，改善機械加工人員的工作條件，為其安全生產(chǎn)提供堅實保障，對我國機械加工制造行業(yè)形成強有力的推動。

（二）機械加工機床控制

數(shù)控技術(shù)在機械加工機床控制中頁發(fā)揮著重要作用，傳統(tǒng)機械加工環(huán)節(jié)中，需要結(jié)合不同機械構(gòu)件的實際需求，對機械進行相應(yīng)設(shè)置，這一設(shè)置內(nèi)容是否正確、精準，直接影響著機械加工質(zhì)量，但傳統(tǒng)機械加工中，機床設(shè)置對人工的依賴性較強，人員在設(shè)置加工參數(shù)時往往依靠自身經(jīng)驗，缺乏標準化參數(shù)，對機械加工質(zhì)量的控制有所不足，很可能導致所生產(chǎn)機械構(gòu)件不符合標準所需，造成即使是同一批次產(chǎn)品也存在較大誤差的情況。而將數(shù)控技術(shù)引入機床控制之中，可以對這一問題形成有效控制，將不同機械構(gòu)件相對應(yīng)的參數(shù)輸入計算機中，全程通過計算機控制開展加工，將人工因素的影響降至最低，不僅可以提高生產(chǎn)效率，還能確保加工精度滿足需求。數(shù)控技術(shù)在機床控制中應(yīng)用，主要是通過將不同加工操作轉(zhuǎn)化為數(shù)字形式的計算機代碼，由計算機發(fā)出相應(yīng)的指令后，機床再按照所設(shè)定好的流程加工。數(shù)控技術(shù)憑借其生產(chǎn)高效率的特點，與機械化相結(jié)合，實現(xiàn)全自動化無人生產(chǎn)，提高機床產(chǎn)量的同時降低人力資源用量，為企業(yè)節(jié)約生產(chǎn)成本。

（三）汽車工業(yè)領(lǐng)域

隨著我國經(jīng)濟水平不斷提升，汽車作為人們?nèi)粘３鲂械闹饕煌üぞ撸洚a(chǎn)銷量始終處于不斷提高之中，汽車工業(yè)作為我國經(jīng)濟體系的重要構(gòu)成部分，在強有力的市場推動下得到快速發(fā)展，各類汽車零部件的生產(chǎn)需求迅速增長，傳統(tǒng)的汽車零部件生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)無法滿足當前日益復雜且多變的市場所需，而將數(shù)控技術(shù)應(yīng)用其中，與汽車工業(yè)生產(chǎn)的需求不謀而合，能夠在短時間內(nèi)完成對復雜汽車零部件的加工，汽車配件企業(yè)的生產(chǎn)速度提高，在市場中占據(jù)大量份額。此外，數(shù)控技術(shù)還可以應(yīng)用在柔性制造、集成制造技術(shù)中，汽車工業(yè)加工領(lǐng)域的發(fā)展前景十分可觀。

（四）煤炭機械生產(chǎn)

我國地大物博，煤炭儲存量較大，但部分煤炭資源所出地理條件較差，難以開采，傳統(tǒng)的開采技術(shù)與工藝無法滿足目前我國日益提高的煤炭需求，因此必須從開采機械設(shè)備方面著手，提高煤炭開采效率。將數(shù)控技術(shù)與煤炭開采工作相結(jié)合，可以利用數(shù)控氣割形式，結(jié)合傳統(tǒng)的龍骨板工藝，改善傳統(tǒng)的煤炭開采方式，解決了外觀不美觀、加工不均勻等突出問題，利用數(shù)控氣割機自動調(diào)整縫補，切割速度得到明顯提升，所加工的銑板尺寸合適、誤差較小，外加數(shù)控機床所配備的加工補償功能，有效控制切割量，提高機械加工精準度。

（五）航空航天

在我國科學技術(shù)發(fā)展的過程中，航空航天是重要的發(fā)展內(nèi)容，標志著我國科技發(fā)展整體水平，體現(xiàn)著我國綜合國力。航空航天裝備制造時需要應(yīng)用大量零件，如鈦合金、鋁合金等輕質(zhì)合金材料，且對零件的精度有嚴格要求。但這些原材料由于其自身性質(zhì)的限制，在切割與生產(chǎn)過程中極易出現(xiàn)形變，影響最終成品的質(zhì)量與精度，而將數(shù)控技術(shù)應(yīng)用其中，通過對切割參數(shù)的調(diào)整，能夠迅速完成輕質(zhì)材料的切割工作，使其精度滿足裝配所需，能夠在航空航天裝備制造中得到應(yīng)用。雖然現(xiàn)階段數(shù)控機床技術(shù)仍然存在部分尚不完善之處，但隨著該技術(shù)不斷發(fā)展，在航空航天等對材料精度要求較高的材料加工領(lǐng)域，必然得到廣泛應(yīng)用，為我科技水平的進步提供質(zhì)量保證。

四、數(shù)控技術(shù)在機械加工中的發(fā)展前景

（一）智能化

人工智能是目前電子信息技術(shù)的重要發(fā)展方向之一，在機械加工系統(tǒng)日常開展工作時，應(yīng)用人工智能技術(shù)，技術(shù)人員可以隨時監(jiān)控機械加工產(chǎn)品的工藝與質(zhì)量情況，結(jié)合實際情況對生產(chǎn)線中的各類參數(shù)與技術(shù)進行優(yōu)化，解決可能對生產(chǎn)產(chǎn)生直接影響的技術(shù)問題，不斷提高機械加工水平。同時開展日常設(shè)備保養(yǎng)工作，確保設(shè)備始終處于穩(wěn)定狀態(tài)開展工作。雖然目前數(shù)控技術(shù)在機床中的應(yīng)用已經(jīng)能夠通過實施系統(tǒng)進行調(diào)控，但其工作環(huán)境仍然有待優(yōu)化，若將數(shù)控技術(shù)與人工智能相結(jié)合，可以從神經(jīng)網(wǎng)控制、學習控制等方面形成突破，構(gòu)建預(yù)測、預(yù)算等功能，對機械加工的溫度、速度以及位置等參數(shù)進行合理控制。由此可見，智能化技術(shù)是目前機械加工領(lǐng)域的重點需求，從提高生產(chǎn)效率，保證生產(chǎn)質(zhì)量等方面均具有現(xiàn)實意義，是數(shù)控技術(shù)的必然發(fā)展趨勢。

（二）高精化

機械制造行業(yè)生產(chǎn)中，對于所生產(chǎn)機械構(gòu)件精度、生產(chǎn)速度以及生產(chǎn)效率的要求始終放在第一位，要想保證機械加工領(lǐng)域得到長足發(fā)展，有關(guān)技術(shù)人員需要著力鉆研數(shù)控技術(shù)，通過使用高速芯片、多CPU控制等方式，不斷優(yōu)化數(shù)控技術(shù)在機械加工領(lǐng)域的實際應(yīng)用效果，改善機床工作效率及性能，提高機械加工的精度、速度以及效率，縮短機械產(chǎn)品的生產(chǎn)事件，提高機械加工企業(yè)的核心市場競爭力。例如航空航天領(lǐng)域中，利用數(shù)控技術(shù)可以加工薄壁鋼等產(chǎn)品，所應(yīng)用的原材料通常為剛度較低的鎂合金等復合材料，此時應(yīng)提高生產(chǎn)切割速度，才能順利完成該構(gòu)件的生產(chǎn)。

（三）綠色化

目前世界范圍內(nèi)均倡導綠色生產(chǎn)，人們的環(huán)保意識普遍有所提升，生態(tài)環(huán)保理念應(yīng)融入工業(yè)生產(chǎn)的方方面面，包括機械加工領(lǐng)域，在當前的低碳時代背景下，機械加工行業(yè)工作人員也應(yīng)當著力研發(fā)低碳環(huán)保的新型生產(chǎn)技術(shù)，不僅如此，還應(yīng)對數(shù)控技術(shù)進一步優(yōu)化，順應(yīng)國家所提出的綠色發(fā)展方針與政策，將綠色發(fā)展目標融入數(shù)控技術(shù)研發(fā)中，發(fā)揮數(shù)控技術(shù)在機械加工制造行業(yè)中的重要作用，進一步提高國家實力，促進我國在生產(chǎn)制造行業(yè)穩(wěn)步發(fā)展。

結(jié)束語

在目前我國大力發(fā)展工業(yè)生產(chǎn)的關(guān)鍵性階段，數(shù)控技術(shù)的出現(xiàn)對工業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整發(fā)揮著重要作用，特別是機械加工行業(yè)，對數(shù)控技術(shù)的使用已經(jīng)十分廣泛，數(shù)控技術(shù)稱為機械加工行業(yè)生產(chǎn)所必需的重要技術(shù)之一。為此，有關(guān)技術(shù)研發(fā)部門應(yīng)加大力度研發(fā)數(shù)控技術(shù)的更多可能性，使其與機械加工行業(yè)整體發(fā)展相適應(yīng)，滿足其實際的生產(chǎn)需求，推動機械加工行業(yè)穩(wěn)定發(fā)展，為我國工業(yè)化水平的提高打下堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。

參考文獻：

[1]戴星明.試論數(shù)控技術(shù)在機械加工中的應(yīng)用及其發(fā)展前景[J].內(nèi)燃機與配件，2021（20）：185-186.DOI：10.19475/j.cnki.issn1674-957x.2021.20. 081.

[2]李金蓮.談數(shù)控技術(shù)在機械加工中的應(yīng)用與發(fā)展前景[J].信息記錄材料，2021，22（06）：85-86.DOI：10.16009/j.cnki.cn13-1295/tq.2021.06.047.

[3]寧宇.解讀數(shù)控技術(shù)在機械加工中的應(yīng)用與發(fā)展前景[J].中國金屬通報，2020（12）：65-66.