機(jī)械自動(dòng)化的技術(shù)要點(diǎn)與數(shù)控技術(shù)應(yīng)用

廖豐政

摘 要：隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，科技水平的不斷進(jìn)步，機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)也得到了顯著的提升。數(shù)控技術(shù)作為機(jī)械自動(dòng)化中最核心的技術(shù)，相較于其他技術(shù)而言，數(shù)控技術(shù)自身的技術(shù)性更強(qiáng)，且應(yīng)用范圍更為廣泛，數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用為機(jī)械自動(dòng)化的發(fā)展開創(chuàng)了更廣闊的空間，提供了更便利的條件，提高了企業(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中的主體地位，為企業(yè)帶來了更多的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，更有助于促進(jìn)企業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。本文針對(duì)于，機(jī)械自動(dòng)化的技術(shù)要點(diǎn)與數(shù)控技術(shù)應(yīng)用，展開論述，僅供參考。

關(guān)鍵詞：機(jī)械自動(dòng)化 技術(shù)要點(diǎn) 數(shù)控技術(shù) 應(yīng)用策略

所謂數(shù)控技術(shù)，顧名思義，就是指數(shù)字化控制技術(shù)，其是一種具有高科技含量的綜合性技術(shù)，可以有效提高生產(chǎn)系統(tǒng)的運(yùn)行效率，數(shù)控技術(shù)的表現(xiàn)形式為各類數(shù)控機(jī)床，此種應(yīng)用方法是機(jī)械加工技術(shù)的重大突破，更有助于推進(jìn)機(jī)械產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。但是在實(shí)際應(yīng)用過程中，對(duì)于部分技術(shù)的研發(fā)我國(guó)仍然落后于西方國(guó)家，仍需要數(shù)控技術(shù)填補(bǔ)空缺。目前，全球正處于信息化高速發(fā)展的時(shí)代，數(shù)控技術(shù)作為當(dāng)代制造業(yè)的重要技術(shù)手段，是完善機(jī)械自動(dòng)化運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)機(jī)械全自動(dòng)生產(chǎn)，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)步的重要保障。

1 機(jī)械自動(dòng)化的運(yùn)行優(yōu)勢(shì)

1.1 機(jī)械自動(dòng)化運(yùn)行安全性能較高

相較于傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)備而言，應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)的機(jī)械設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行，其主要是因?yàn)闄C(jī)械設(shè)備中含有監(jiān)控系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控生產(chǎn)流水線的整個(gè)工作進(jìn)程，統(tǒng)一收錄、存儲(chǔ)生產(chǎn)數(shù)據(jù)。同時(shí)，機(jī)械自動(dòng)化還可以對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并將分析結(jié)果自動(dòng)上傳到管理中心，更便于管理人員調(diào)控和查看。此外，機(jī)械自動(dòng)化還含有報(bào)警系統(tǒng)，在實(shí)時(shí)監(jiān)控整個(gè)生產(chǎn)流水線的過程中，如果在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)了問題、故障，其會(huì)先收錄數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行故障分析，并將分析結(jié)果自動(dòng)上傳到管理中心，更便于技術(shù)人員第一時(shí)間進(jìn)行維修，從而避免資源成本的浪費(fèi)。例如，在傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)中，需要人為看管故障、問題的發(fā)生，如果看管不力，技術(shù)人員就無法第一時(shí)間得知故障、問題產(chǎn)生的原因，也無法及時(shí)采取有效的維修措施，由此也可以看出機(jī)械自動(dòng)運(yùn)行安全性能更高，可以良好保障在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的故障、問題得以有效解決[1]。

1.2 機(jī)械自動(dòng)化運(yùn)行生產(chǎn)效率較高

近年來，隨著我國(guó)科技水平的不斷提升，機(jī)械自動(dòng)化運(yùn)用更為廣泛，在生產(chǎn)過程中，機(jī)械自動(dòng)化可以按照技術(shù)人員預(yù)先設(shè)定好的參數(shù)進(jìn)行生產(chǎn)，這在一定程度上，不僅提高了機(jī)械運(yùn)行生產(chǎn)效率，還減少了工作人員的工作量，降低了人工成本的支出。例如，在傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)中，很容易受到周圍環(huán)境、人為等不可抗力因素的影響，降低生產(chǎn)效率，導(dǎo)致生產(chǎn)工作無法如期完成。而機(jī)械自動(dòng)化運(yùn)行在生產(chǎn)過程中，不會(huì)受到周圍環(huán)境及其他不穩(wěn)定因素的影響，生產(chǎn)過程更加高效，生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量也更好。

1.3 機(jī)械自動(dòng)化運(yùn)行精準(zhǔn)度較高

近年來，隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的逐漸完善，在機(jī)械生產(chǎn)運(yùn)行過程中融入了眾多不同元素。機(jī)械自動(dòng)化運(yùn)行不但彌補(bǔ)了傳統(tǒng)機(jī)械生產(chǎn)的諸多不足，而且加工出的零件精度更好、質(zhì)量更好。在機(jī)械自動(dòng)化運(yùn)行生產(chǎn)過程中，只需要技術(shù)人員預(yù)先設(shè)定好生產(chǎn)參數(shù)，機(jī)械設(shè)備就會(huì)按照參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)運(yùn)行生產(chǎn)，這種方式生產(chǎn)加工出來的零件，幾乎和預(yù)先設(shè)定好的生產(chǎn)參數(shù)沒有差別，大大降低了零件的破損率，避免了資源成本的浪費(fèi)，更有助于提升企業(yè)的實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)我國(guó)機(jī)械行業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展[2]。

2 數(shù)控技術(shù)的概述

2.1 數(shù)控技術(shù)的概念

數(shù)控技術(shù)全稱數(shù)字化控制技術(shù)，需要技術(shù)人員通過電腦機(jī)械編寫程序，預(yù)先設(shè)定好生產(chǎn)運(yùn)行各項(xiàng)參數(shù)，賦予機(jī)械設(shè)備相應(yīng)制造功能，其主要指由數(shù)據(jù)輸入、信息處理、信息運(yùn)算、信息判斷等部分組成，是促進(jìn)我國(guó)制造業(yè)信息化發(fā)展進(jìn)程的重要?jiǎng)恿?，更是決定我國(guó)戰(zhàn)略地位的重要因素。

2.2 數(shù)控技術(shù)的工作原理

所謂數(shù)控技術(shù)，顧名思義，就是指在機(jī)械設(shè)備運(yùn)行過程中，通過用數(shù)字控制的裝置，不斷引入數(shù)字技術(shù)，控制生產(chǎn)過程，所控制的機(jī)械量主要包括位置。速度和角度。此外，數(shù)控技術(shù)是一種具有較高集成特點(diǎn)的綜合性技術(shù)，是計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、機(jī)械制造三者結(jié)合的產(chǎn)物[3]。

3 機(jī)械自動(dòng)化中數(shù)控技術(shù)的理論基礎(chǔ)

3.1 數(shù)控技術(shù)機(jī)械自動(dòng)化應(yīng)用的智能化和多維化

近年來，隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用的普及以及軟件技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控技術(shù)的智能化和多維化逐漸成為了機(jī)械技術(shù)的主要發(fā)展趨勢(shì)。數(shù)控技術(shù)機(jī)械自動(dòng)化應(yīng)用的智能化主要包含以下幾個(gè)方面，既安全控制、精度控制及反應(yīng)控制等多方面、數(shù)控技術(shù)機(jī)械自動(dòng)化應(yīng)用的多維化主要指發(fā)展層次的多維，通過采用多維的數(shù)控技術(shù)，拓展機(jī)械自動(dòng)化功能，更有助于提高自動(dòng)化水平，最大程度發(fā)揮出多維聯(lián)動(dòng)的效益。

3.2 數(shù)控技術(shù)機(jī)械自動(dòng)化應(yīng)用的精度華和高速化

在機(jī)械自動(dòng)化發(fā)展過程中，其生產(chǎn)精度與速度是衡量自動(dòng)化水平的重要標(biāo)準(zhǔn)，也是產(chǎn)品質(zhì)量的重要保障。在數(shù)控技術(shù)應(yīng)用過程中，通過合理采用多核CPU和高速CPU更有助于提升伺服系統(tǒng)的效率，提高數(shù)控技術(shù)處理速度，從而有效改善機(jī)械動(dòng)態(tài)和靜態(tài)狀況。

3.3 數(shù)控技術(shù)機(jī)械自動(dòng)化應(yīng)用的可靠性和網(wǎng)絡(luò)性

機(jī)械自動(dòng)化控制指標(biāo)中，數(shù)控技術(shù)的可靠性和網(wǎng)絡(luò)性是重要組成部分。如果想要提高機(jī)械自動(dòng)化的精度、性能和效率，為企業(yè)帶來更大的效益，那么提升數(shù)控技術(shù)的可靠性是第一步，也是關(guān)鍵的一步。基于現(xiàn)有的數(shù)控技術(shù)，依靠可靠的管理和有效組織，不斷進(jìn)行完善和優(yōu)化，以此來提高機(jī)械自動(dòng)化控制水平，從而實(shí)現(xiàn)高精度、高性能、高效率運(yùn)行[4]。

4 機(jī)械自動(dòng)化的技術(shù)要點(diǎn)與數(shù)控技術(shù)分析

4.1 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)要點(diǎn)

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是機(jī)械自動(dòng)化運(yùn)行中最為關(guān)鍵的基礎(chǔ)技術(shù)，其直接關(guān)乎著產(chǎn)品的精度和質(zhì)量，如果想要提高機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)加工精度，加快生產(chǎn)速度，那么明確網(wǎng)絡(luò)技術(shù)要點(diǎn)、加大網(wǎng)絡(luò)技術(shù)開發(fā)是一步，也是最重要的一步。在機(jī)械自動(dòng)化中，最常見的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)就是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與數(shù)控技術(shù)，只有使其與機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)深度融合，才更有助于提高生產(chǎn)效率及質(zhì)量。

4.2 智能技術(shù)要點(diǎn)

在機(jī)械自動(dòng)化運(yùn)行中，智能技術(shù)為其未來發(fā)展提供了根本動(dòng)力。通常情況下，為有效降低智能技術(shù)在機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用難度，技術(shù)人員會(huì)結(jié)合實(shí)際應(yīng)用情況，先對(duì)智能技術(shù)進(jìn)行完善和優(yōu)化，再將其應(yīng)用到機(jī)械設(shè)備中，如，GPS技術(shù)精準(zhǔn)定位。此外，在機(jī)械自動(dòng)化生產(chǎn)運(yùn)行過程中，通常都是按照預(yù)先設(shè)定好的參數(shù)進(jìn)行生產(chǎn)，智能技術(shù)的應(yīng)用為簡(jiǎn)單生產(chǎn)問題的處理提供了便利，可以及時(shí)修復(fù)小故障、問題，更有助于提高產(chǎn)品生產(chǎn)精度與質(zhì)量[5]。

4.3 數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

數(shù)控系統(tǒng)作為一種數(shù)字化控制系統(tǒng)，主要是通過數(shù)字信號(hào)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中的不同結(jié)構(gòu)。在早期應(yīng)用過程中，由于數(shù)控系統(tǒng)建立尚不完善，時(shí)常會(huì)出現(xiàn)操作不靈敏的問題，并且由于操作成本較高，所以一直沒有被廣泛應(yīng)用，而隨著時(shí)代的發(fā)展，也更加證實(shí)了傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)無法滿足時(shí)代發(fā)展使用需求。由此，開放式數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，通過將計(jì)算機(jī)PC端作為主要控制部分，用軟件部分實(shí)現(xiàn)控制功能，可以有效降低硬件使用成本，提高數(shù)控系統(tǒng)整體的使用性能。此外，在電機(jī)運(yùn)動(dòng)過程中，數(shù)控系統(tǒng)使用的方式大多數(shù)為脈沖加速方向，這種控制方式需利用控制器輸出方向信號(hào)在控制電機(jī)運(yùn)行過程中同脈沖信號(hào)相互對(duì)應(yīng)，非常容易出現(xiàn)脈沖與方向無法同步的情況，從而對(duì)產(chǎn)品的生產(chǎn)精度產(chǎn)生負(fù)面影響。因此，在機(jī)械自動(dòng)化運(yùn)行中，應(yīng)切實(shí)對(duì)FPGA模塊與ARM模塊的嵌入式數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化與升級(jí)。

4.4 ARM模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

ARM模塊設(shè)計(jì)主要包括以下兩個(gè)方面，其一，存儲(chǔ)器的有效拓展，在數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)行中不可避免會(huì)設(shè)計(jì)很多復(fù)雜的運(yùn)算，導(dǎo)致不同堆棧和全局變量的誕生，如果想要有效解決上述問題，有需要拓展存儲(chǔ)器，將處理器與芯片連接，以此來提升運(yùn)行效率。其二，通信接口，在數(shù)控系統(tǒng)中，USB是最常用的通信結(jié)構(gòu)，PDIUSBDI2是最常用的接口控制器。

4.5 FPGA模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

嵌入式數(shù)控系統(tǒng)中FPGA模塊會(huì)完成核心處理器下發(fā)的所有數(shù)據(jù)過程，F(xiàn)PGA模塊設(shè)計(jì)主要包括以下兩個(gè)方面，其一，F(xiàn)PGA的構(gòu)造電路研究，由于周圍環(huán)境因素的影響，當(dāng)發(fā)生斷電情況的時(shí)候，就會(huì)造成DSRAM存儲(chǔ)中的數(shù)據(jù)流失，基于此，通過合理運(yùn)用FPGA模塊設(shè)計(jì)對(duì)數(shù)控系統(tǒng)中的硬件進(jìn)行優(yōu)化，可以有效防止這一現(xiàn)象的發(fā)生。其二，不論是FPGA模塊還是ARM模塊通信接口中，都可以采用串行、并行方式進(jìn)行通信，由于考慮到USB接口的便捷性，所以數(shù)控系統(tǒng)和自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備均采用USB接口模式。

5 數(shù)控技術(shù)在自動(dòng)化機(jī)械制造中的應(yīng)用分析

5.1 數(shù)控技術(shù)在自動(dòng)化工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

群眾和監(jiān)管部門最關(guān)注的問題就是產(chǎn)品的安全性和實(shí)用性，在新的時(shí)代背景下，注重產(chǎn)品質(zhì)量是生產(chǎn)廠商的發(fā)展核心。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們生活質(zhì)量水平的日益提升，人們對(duì)于產(chǎn)品的實(shí)用性及安全性能要求越來越高，傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式，已經(jīng)無法充分滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的美好幸福生活的需要，因此，數(shù)控技術(shù)在自動(dòng)化工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用是勢(shì)在必行的。在工業(yè)生產(chǎn)中，通過積極引進(jìn)數(shù)控技術(shù)，以數(shù)控技術(shù)作為媒介，將計(jì)算機(jī)的控制單元、傳感器相互連接，可以構(gòu)建出一個(gè)完整的自動(dòng)化體系，可以幫助企業(yè)收集、處理生產(chǎn)信息，更有助于提升企業(yè)決策的準(zhǔn)確性，提高企業(yè)的生產(chǎn)效益。

5.2 數(shù)控技術(shù)在機(jī)床裝置中的運(yùn)用研究

在機(jī)械制造業(yè)中，機(jī)床裝置是必不可少的加工設(shè)備，積極引進(jìn)數(shù)控技術(shù)，更有助于促進(jìn)機(jī)電一體化與企業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展進(jìn)程。通過在機(jī)床裝置上融入數(shù)控技術(shù)，豐富機(jī)床加工能力，提高機(jī)床加工性能，更有助于提高操作的精度和質(zhì)量，同時(shí)，還可以有效減少工作人員的工作量，降低人工成本的支出。此外，數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用安全性較高，可以盡可能地減少傷亡事故的發(fā)生，為工作人員的人身安全提供了良好保障[6]。

5.3 數(shù)控技術(shù)在煤礦機(jī)械中的運(yùn)用研究

煤礦業(yè)是我國(guó)一項(xiàng)傳統(tǒng)重工業(yè)，其對(duì)于促進(jìn)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著不可或缺的作用，在煤礦開采中，傳統(tǒng)的施工方式會(huì)消耗大量人力和物力，且需要機(jī)械與人同時(shí)深入地下開展工作，這為施工人員的人身安全埋下了諸多隱患。在新時(shí)代背景下，通過合理運(yùn)用數(shù)控技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)運(yùn)行，打破了傳統(tǒng)的施工模式，更有助于提高產(chǎn)出量，為施工人身安全提供良好保障。

6 結(jié)語

結(jié)合以上論述，本文針對(duì)于，機(jī)械自動(dòng)化的運(yùn)行優(yōu)勢(shì)、數(shù)控技術(shù)的概述、機(jī)械自動(dòng)化中數(shù)控技術(shù)的理論基礎(chǔ)、機(jī)械自動(dòng)化的技術(shù)要點(diǎn)及數(shù)控技術(shù)在自動(dòng)化機(jī)械制造中的應(yīng)用，進(jìn)行簡(jiǎn)單分析，由此可知，機(jī)械自動(dòng)化的發(fā)展如今已成為我國(guó)發(fā)展的必然趨勢(shì)，到二十世紀(jì)中期，數(shù)控技術(shù)無論是在速度上還是精度上都有了很大的進(jìn)步。在機(jī)械自動(dòng)化生產(chǎn)中，積極引入數(shù)控技術(shù)，可以在降低企業(yè)生產(chǎn)成本的同時(shí)，提高企業(yè)生產(chǎn)效率，為企業(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中獲取更大的優(yōu)勢(shì)，提高企業(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中的主體地位，從而促進(jìn)優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型。

備注：本文屬于課題研究論文，2023 年賀州市哲學(xué)社會(huì)科學(xué)規(guī)劃研究課題《職業(yè)教育“三新”育人模式助力賀州全力東融高質(zhì)量發(fā)展的研究與實(shí)踐》研究項(xiàng)目。

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