数控技术在传统机械制造领域的应用和发展趋势

梁晓哲,谢 荣

(1陕西工业职业技术学院,陕西咸阳 712000;2陕西省机械研究所,陕西咸阳 712000)

数控技术在传统机械制造领域的应用和发展趋势

梁晓哲1,谢 荣2

(1陕西工业职业技术学院,陕西咸阳 712000;2陕西省机械研究所,陕西咸阳 712000)

随着现代科学技术的飞速发展,数控技术在传统机床、工业机器人、汽车工业、煤矿开采等方面的应用逐渐深入并趋于成熟,同时数控技术本身也在向软件模块化的体系结构快速发展.

数控技术;机械制造;应用;发展趋势

在以计算机技术为核心的现代科学技术飞速发展的当代,产品更新换代的速度和产品的多样化已让人们深深地领会到科技带来的魅力,传统的机械制造业也面临着巨大的变革,人们对产品的质量和成本方面与日俱增的要求,使得提高现代制造技术的通用性、实效性成为迫切的任务,传统机械制造业对于外界的适应力或产品适应市场的变化力要增强,同时时间和空间的灵活性变强,其关键就在于数控技术.

1 数控技术及其特点

数控技术的根本就是用数字化信号对设备运行及其加工过程进行控制的一种自动化技术.它采用计算机按事先存储的控制程序来实现对设备的控制功能.通过计算机软件来完成输入数据的存储、处理、运算、逻辑判断等各种控制机能替代原先用硬件逻辑电路组成的数控装置.数控技术是机电一体化高新技术,它将机械、电子、自动控制、计算机和检测技术密切结合实现制造过程自动化,数控技术已经成为现代集成制造系统的重要组成部分,也是自动化柔性系统的核心[1].数控技术在传统的制造业方面把机械装备的功能、效率、可靠性和产品质量提高到一个新台阶,主要特点表现为以下几个方面:

(1)随时改变加工工艺参数 (如切削用量),保证换批加工和新产品的研制;

(2)对于复杂零件和曲面形状的加工可以高质量、高标准地完成;

(3)确保高质量的加工精度下减少了辅助时间;

(4)采用模块化标准工具,提高了工具标准化程度和管理水平.

2 数控技术在传统机械制造业中的应用

(1)数控技术在传统机床中的应用.传统机械工业的主体是机床,现代工业加工出来的产品如何才能达到高效高质,答案只有一个,只有让传统机床真正实现机电一体化.数控技术为传统的机械制造行业提供了良好的机床控制能力,相当于把计算机作为一种控制装置,即利用数控技术对传统机床的加工实施控制.这样的机床就是数控机床.数控机床是名符其实的机电一体化产品,它以数字化的信息实现对机床控制.控制大体包括机床主电机与所有伺服电机的启动和停止、工件与刀具的相对位置、主轴变速、装夹系统、刀库的操作、冷却泵等,操作和顺序动作等信息用代码化的数字记录在控制介质上,通过各种指令控制机床伺服系统或其它执行机构,使机床自动加工.第一台数控机床是 1952年由美国麻省理工学院和帕森斯公司合作研制成功的,它具有信息存储和处理功能,为了适应航空航天等工业制造复杂零件的生产需求,随着计算机技术的发展,数控机床也步入一个更新换代的时代.

(2)数控技术在工业机器人中的应用.工业机器人可以在改善劳动条件、保证生产安全、提高产品质量和生产率方面起重要作用.工业机器人系统由执行机构、动力部分和控制部分等组成.执行机构由伺服驱动装置和机械结构等组成,能模仿人臂的动作;动力部分向执行机构的驱动装置提供动力,使执行机构在驱动元件的作用下实现动作;控制部分由微机数控系统组成,是工业机器人的指挥系统,它控制机器人按规定的程序运动,并可记忆各种指令信息,如动作顺序、运动轨迹、运动速度等,向驱动装置发出指令,使工业机器人完成规定的动作;必要时还可对工业机器人的动作进行监视,当动作出错或发生故障时发出报警信号;对于较高级的工业机器人还有检测传感系统和感觉系统的作用.发展工业机器人对国民经济和科学研究有重要作用.

(3)数控技术在汽车工业中的应用.数控技术在汽车领域的应用使得近 20年来汽车工业的发展变化很迅速,其中以零部件加工技术的发展尤为显著.数控机床在汽车零部件加工过程中的特点是:可靠性好,不易出现故障;操作控制逐渐实现人性化;带有完善的主动测量及强大的补偿系统;对上下料实现高效自动化.这些特点很好地解决了机械加工柔性和高效率的矛盾.另外数控加工技术中的快速成形制造技术、虚拟制造技术、柔性制造技术、集成制造技术等等,都使得汽车复杂部位零件加工中的智能化、高效化轻易地实现.步入科技飞速发展的 21世纪,各个国家的汽车工业都已经离不开数控加工技术的应用,国外数控技术在汽车制造业的应用已经非常成熟和广泛,他们对于汽车数控制造工艺流程的不断开发,使得汽车新产品的工业化投放周期明显缩短,[2]而我国在汽车工业方面的数控技术比起国外来讲仍然是低层次,对于大批量变速箱,底盘,发动机等主要零部件的加工,在整线自动化设计、建立自身的零部件制造工艺、正线设备的开发等能力方面仍然有待提高和改进.

(4)数控技术在煤矿开采上的应用.煤矿开采属于高危行业,在煤矿的开采中,开采能力取决于这个矿井的采煤工艺,开采过程中减少人员的参与,提高安全可靠程度及自动化程度,是采煤工艺需要解决的问题,而采煤工艺要得到实质的提高,就要引进数控技术.目前世界上流行的最先进的采煤工艺就是“综采”,也就是综合机械化采煤,它从破、装、运、支、处等主要生产环节减少了人力参与,引进了数控自动化,实现安全情况下高度集中化生产的高采高效.采用大功率、多能力的新型“综采”装备也是今后煤矿开采的发展方向,这些新型的“综采”装备主要特点是:功率大、性能好、可靠性高;实现了机电一体化,大大提高了自动化程度;具备自动调高以适应快速割煤的要求;用电液实现对采煤机、液压支架和刮板输送机的自动控制.

3 数控技术的发展趋势

从第一台数控机床研发成功到现在 50多年的历史当中,数控机床经历了从传统的封闭式系统到现在开放式的计算机数控系统的重大变革.传统的封闭式系统在功能扩展、通用性和维修方面都存在较大困难;而开放式的计算机数控系统因为采用了软件模块化的结构从而能适应各种软件平台,显示出了优异的性能,并且在维护、操作、软件开发和更新换代等各个方面都比较方便,具有较高的性价比.如今数控技术已经完全溶于了我们的生活,它的应用随处可见,并且向智能化、网络化、集成化、微机电控制系统、数字化飞速发展.

[1]陈光明.基于数控加工的工艺设计原则及方法研究[J].制造业自动化,2005,(9):15-16.

[2]中国机床工具工业协会行业发展部.C IMT2001巡礼[J].世界制造技术与装备市场,2001,(3):18-20.

[3]梁训瑄,周延佑.机床技术发展的新动向[J].世界制造技术与装备市场,2001,(3):21-28.

[责任编辑 牛怀岗]

Application and Development Tendency of CNC in Traditional Machine Manufacturing Field

LIANG Xiao-zhe1,XIE Rong2

(1 Shaanxi Polytechnic Institute,Xianyang 712000,China;2 ShaanxiMachine Research Institute,Xianyang 712000,China)

With the rapid development ofmodern science and technology,CNC(Computerized Numerical Control)technology has been introduced and widely applied to traditionalmachines,industrial robot,auto industry,coalmining and so on and the technology itself has quickly developed towards software modular system.

CNC;machine manufacturing;application;development tendency

TH161

A

1009—5128(2010)05—0034—02

2010—04—13

梁晓哲 (1982—),男,陕西渭南人,陕西工业职业技术学院教师,西安交通大学硕士研究生.