數控技術與機械制造的融合發展探討

李志安

（山東省輕工工程學校，山東 青島 266112）

1 數控技術概述

1.1 數控技術的含義

數控技術是以計算機技術為基礎，對傳統機器進行科學的控制，以提高機器的生產效率和質量。它具有高精度、高效率和柔性自動化等優點。在機床上采用CNC技術，可以合理地控制機床的角度和速度，保證設備的高效性和高質性。此外，它從某種意義上保證了機器制造的安全性和有效性。

1.2 數控技術的原理

在機械加工領域，利用計算機技術、自動控制、精密計算等技術，保證了機床的高效率和高精度。現代CNC系統是CNC技術的重要組成部分，為了實現對各種機器的控制，必須使用相應的存儲軟件。在現代CNC系統中，它包含了CNC設備、輸入設備、輸出設備、速度控制設備和軟件。其中CNC設備是其中最關鍵的部件，它是一種專用的電子計算機，它能合理地控制軟件的工作，并能使系統的工作性能得到最好的發揮。其次，通過電子計算機來完成對設備的控制。

1.3 數控技術在機械制造中的發展

首先,是機械制造高性能，高速度、高精度已成為當今世界科技發展的焦點，而CNC技術也在逐步向高精度、高速度發展。使用更精細、更精確的技術，可以很好地掌握工件的控制和加工精度，同時也可以提高機械設備工作狀態的信息收集和處理，使其工作的效率更高。

其次,是功能，最關鍵的一點是CNC可以在運行的時候，實現多功能化，這也是數控技術未來的發展趨勢。尤其是在機械制造業中，CNC可以做到一機多用，也可以讓更多的設備發揮出更大的作用。這不僅可以達到很好的加工效果，而且可以提高機械利用率，達到三維加工的目的，具有很大的實用價值。

最后,是智能，這也是數控技術發展的一個特點，它不僅可以智能的完成加工，還可以進行自動的調整，從而達到自動調節的目的。數控技術不僅具有自動停止和自動啟動的能力，而且具有自我恢復的能力。若能配合警報系統，則可構成一套完整的處理系統。

綜合以上內容，我們要充分認識到自己在數控技術上的缺陷和優勢，并積極地吸收國外的先進技術經驗，以促進我國機械加工技術的發展。針對目前國內CNC技術發展中遇到的一些問題，需要相關的工作人員進行深入的分析和研究，以使之能夠更好的實現對數控技術的優化和應用。另外，數控技術的應用領域也要不斷拓展，要大力推廣其特性和價值。我們要積極地引進國外的先進數控機床，在實際應用中也可以借鑒國外的先進技術，將它們的核心功能結合起來，使生產成本更低和產品質量更高，從而促進我國機械工業的可持續發展。

2 數控技術具備的特點

2.1 高效性

相對于傳統的手工生產，將CNC技術運用于機械制造行業，可以極大地提升生產效率，讓手工的生產變得更方便，也更有效，人力難以完成的繁瑣工序，也可以由機器來完成，而且，CNC技術可以節省人力，減少人力的勞累，每一次的工作效率都會提升，大大縮短了生產的時間。

2.2 可靠性

在實際應用中，CNC技術控制能力強，技術內涵豐富，將其運用于機械制造的生產中，不僅能豐富和優化現有的機械制造技術，而且能提高產品的整體品質，確保產品的工藝要求符合規定的標準，從而使產品的生產、加工、銷售等環節得到極大的提高。

2.3 準確性

在機械制造環節，利用CNC技術，可以根據現代技術自身的特性，對各類機器的零件進行精確的加工，從而使有關的信息更加準確、科學、全面地控制加工內容，保證整個數控加工的精度。以此為基礎，推動我國機械制造業持續健康發展。

2.4 實用性

在現實中，可以將CNC技術運用到各個領域，讓其在各個領域都有一定的應用，比如將CNC技術運用到汽車生產中，就可以生產出更多的精密部件，從而達到汽車的裝配和制造的目的。在現代工業生產中，利用CNC技術對部分工業機器人進行控制，實現對工業生產中的多種作業，從而達到提高工業自動化程度的目的。此外，還可以在航空航天等領域中使用CNC技術。在航空航天行業中，對零件的精度有著非常高的要求，比如鈦合金、鋁合金等，利用CNC技術，可以讓零件的加工速度變得更快，而且質量也更好。

3 我國數控技術目前應用的情況以及面臨的問題

3.1 技術包含的范圍廣，實際操作水平低

機械制造工業的實踐表明，數控技術雖然可以提高生產效率和質量，但它的技術復雜程度和困難程度仍然很高，必須要將計算機、機械制造、自動化等技術有機地結合起來，才能更好地將數控技術應用到生產中去，這就需要專業的技術人員來完成。目前國內大多數的公司，盡管擁有了一定的專業技能，但大多數都是從大學畢業后就直接到公司工作的，他們的工作經驗都是有限的，理論并不能很好的運用到實踐中去。

3.2 數控技術的快速提升

近年來，隨著CNC技術的應用領域的不斷擴大，許多行業都能享受到它所帶來的方便，隨著生產效率的不斷提升，它的開發價值不斷提升，對數控技術的研究也越來越多，這對數控技術的發展起到了積極的推動作用，這樣，就形成了一個良性的循環，推動了社會的發展，隨著科技的發展，數控技術也從最初的單一化，逐步向智能化、實時的方向發展，主要體現在以往的CNC技術大多是以前端采集為主，造成了技術覆蓋面很窄，而現代數控技術的發展，逐步拋棄了前端采集系統，使其覆蓋范圍更廣。并且我國的CNC技術發展也逐步走向國際并占有一席之地。

4 提高數控技術與機械制造融合水平的策略

4.1 機械制造企業加強對數控技術應用

一些企業的管理者對CNC技術知識缺乏認識，對CNC技術缺乏足夠的關注，而在實施CNC技術時，往往要在人力、物力、財力上進行投資，有些公司會覺得這種技術投資太大、經濟效益不高，從而放棄使用。所以，必須轉變觀念，對CNC技術有更深刻的理解，并通過不斷地學習，使其更好地運用。

4.2 自動編程的廣泛應用

在傳統的機床生產和加工中，程序員必須按照產品的設計流程，通過人工編程來完成程序，這樣的工作效率和精度都不高，而且對某些復雜的零件，如曲面、螺旋面等，人工編程是很困難的。在這個時候，自動化程序彌補了人工程序的缺陷，制造設計不再受人為誤差和人工誤差的干擾，生產和加工企業的發展也會受到很大的限制，同樣的問題也會發生。針對這一狀況，采用CNC技術可以很好地解決這個問題。采用電腦程序設計取代人工操作，既能減少零件的制造周期，又能進一步提高產品的加工精度，確保各類資源的充分利用。通過對工藝路線的優化，可以有效地減少產品的制造、加工費用。

4.3 提高數控機床的經濟性轉換

對某些中小型、加工產品精度不高的公司來說，采用經濟型CNC是其急需的。對傳統的CNC進行經濟改造或采用新技術生產低成本的CNC機床，其應用領域越來越廣泛。為適應工業生產的需要，經濟型數控機床正以越來越快的速度發展。新世紀以來，中國機械制造業與加工領域的廣泛使用，使其應用領域得到了很大的改善，對我國機床行業的發展起到了積極的促進作用。

5 數控技術在機械制造業的實際應用

5.1 汽車制造業中數控技術的應用

目前我國汽車行業的競爭十分激烈，如何在激烈的市場競爭中取得更好的發展，需要汽車工業將重點放在各種零件的精確性控制上，只有部件的精確度得到了有效的保障，才能更好地滿足當今市場和汽車工業的發展需要。在汽車制造領域，采用CNC技術，無疑可以很好地解決這個問題，從而有效地提高汽車工業的生產效率和質量。比如，將CNC技術運用到汽車連桿、活塞、曲軸的制造、汽車涂裝、焊接等方面，以上這些內容使得數控技術有很大的發展空間。

5.2 工業生產中數控技術的應用

由于工業生產涉及的領域很廣泛，所以必須結合實際情況，加大對數控技術的運用，現在最常用的就是工業機器人，它可以按照人的要求，完成所有的工作。當前，應當重視各種先進的CNC技術在工業生產中的各種優勢，提高其在實際應用中的自動化水平，提高產品的質量和工作效率。另外，為了提高機床的結構，提高加工精度和使用壽命，還必須對數控技術的控制系統進行進一步的優化與提升。隨著計算機技術的不斷發展，數控技術在工業生產中的應用越來越緊密，尤其是在高速性能控制、精密減速器開發等諸多關鍵技術的研究上，為提高產品的安全、可靠性提供了有力的保證。

5.3 航空航天領域中的數控技術應用

我國的航天技術一直處于世界領先地位，顯示出我國科技進步的迅速，在航空航天領域，CNC技術也起到了無可取代的作用，由于航天行業對零部件的精度要求比較高，所以大多數的航天器使用的都是重量較輕的材料，比如鈦合金、鋁合金等，這就加大了零件的加工難度，用常規的加工方法很難保證零件不會變形，也不能保證精度，然而，將CNC技術運用于航空航天領域，不僅能提高切割速度，提高切割質量，同時還能保證工件的動態加工精度。

6 數控技術在機械制造中的應用案例

6.1 應用實例分析

在某機械廠，要求生產一種具有圓弧等分型孔的孔群，其結構圖見圖1。

圖1 該圓弧等分形式孔群的示意圖

從圖1可以看出，這個圓弧的中點坐標為O，在A度開始角度以后，每隔B度進行一次鉆探，總的鉆孔數量為H，鉆孔深度為Z。在機械制造廠制造這種孔群時，主要采用宏編程，先輸入各種參數，再調用XYZRFIABH、Pxxxx和G65語句。

6.2 具體應用策略分析

6.2.1 應用實例選擇

在利用CNC技術進行加工時，機器的種類繁多，而每一種機器都是由零件構成，因此要保證機器的生產與制造質量，就需要對其進行充分的加工。在具體的生產過程中，要依據生產需要，通過電腦技術對產品的參數進行調整，保證產品的性能指標符合生產要求。對復雜程度高的零件，必須在正式生產前進行仿真，以便及時發現并解決問題，并根據最終的結果進行數控加工。如此一來，既能保證生產效率，又能提高加工精度。

6.2.2 數控建立

在進行CNC建模時，必須對零件的尺寸和幾何形狀進行全面的分析，以便對工藝方案作出科學的判斷，從而為以后的生產工作的順利進行提供技術支持。在特定的加工工藝中，為了充分利用CNC技術的優勢，必須根據生產實際，合理地選取合適的刀點和切入方式，避免在移位等工序中耗費大量的時間，同時保證加工的準確性，提高加工效率。

6.2.3 數控程序的編制

一般來講，用CNC技術加工機械零件時，主要有3種方法：一是人工編程，二是用自動編程，三是利用CAD/CAM進行編程。

在進行CNC技術的編程時，通常采用相應的指令表、制造順序工程圖、結構文檔等來編寫相應的控制流程。在CNC編程中，建立相應的零件庫，保證產品的精確輸出。

例如，在進行攪拌設備的加工時，既可以對內部的程序進行人工控制，又可以根據現場的具體情況，對每一個零件進行最優的加工，從而大大提高了CNC技術的靈敏度，方便了操作人員的使用。在這個過程中，自動運行系統會根據預先設定的工作參數來完成相應的動作，并利用PLC的PLC自動控制系統對整個機械零件的數控加工進行實時監測，并對機器零件的生產進行及時的監測和分析，一旦出現問題，系統就會及時預警。當接到報警信號后，操作員將根據現場的具體情況，及時作出相應的處理。

在利用CNC技術進行加工時，可以利用計算機歸零設定和輸出量重置設定等操作，從而有效地避免系統的誤操作，保證生產過程中數據的準確度。通過這種方法，可以有效地減少系統出錯的概率，保證設備的生產效率和生產質量。

7 結語

總的來說，數控技術是現代機械制造業的一項前沿綜合技術，它解決了許多機械制造業的技術問題，尤其是對精度要求比較高的零件，數控技術的應用更加廣泛，尤其是在提高零件的品質、效率和成本控制上，更是提高產品品質的一個重要保障。數字化控制技術在航空航天、汽車零部件、煤炭、造船、電工等行業中得到了廣泛的應用。在全球經濟一體化的影響下，必須不斷地提高數控技術水平，保證數控技術的及時運用，使之與國際接軌，從而促進我國機械工業的快速、平穩發展。