浅析数控技术在机械制造中的应用与发展方向

杨润地

四川省成都市第七中学2014级12班

浅析数控技术在机械制造中的应用与发展方向

杨润地

四川省成都市第七中学2014级12班

作为当代先进的加工技术，数控技术在机械制造中占有十分重要的地位，其广泛应用不仅改变了机械制造业的生产方式、产品结构以及产业结构，更为机械制造业自动化、柔性化、集成化生产的实现奠定了坚实的基础。本文从数控技术的特点及其发展现状出发，简要分析了数控技术在机械制造中的应用，并在此基础上分析了数控技术开放化、高速化、高精度、复合化、智能化、信息交互网络化等发展方向，以期为我国数控技术的发展及其在机械制造中更好的应用提供参考。

数控技术 机械制造 发展方向

1 数控技术的特点和发展现状

1.1 数控技术的特点

数控技术是在现代数控系统的支持下对机械制造、自动控制、计算机、高精度测量、信息处理、微电子和机械制造等多种技术的综合应用，其控制执行设备的实现主要是借助计算机中预先储存好的控制程序执行繁琐的数据存储和运算处理，极大地提高了机械加工的精度与智能化，提高了机械制造的效率。数控技术主要有以下几个特点：

①数控系统CPU数据处理速度加快对于复杂曲面形状和零件，以及中微小线段的高速度、高精度加工成为可能；

③数控技术的应用可大大减少辅助时间，可实现点位控制、点位/直线切削控制、进给速度控制，还可满足高质量的零件加工要求；

④数控技术采用开放性数控系统，具有高精度模块化标准工具，有利于减少安装与换刀时间，同时具备多刀加工，还可推动管理工具水平和工具标准化程度的提升。

1.2 我国数控技术的发展现状

随着国家经济实力提升和科学技术的进步，我国数控技术在多轴联动控制、功能复合化、网络与智能化等方面取得了不错的成效。目前已经生产出各种精密的高效率数控机床以及重型机床，与此同时，机床的性能以及零件加工的精度也在较大程度上得到了提升，有些机床甚至已经接近世界先进水平。但是，我国数控技术以及机械制造产业与欧美国家相比在纳米轮廓控制、纳米高精度控制、纳米平滑加工，以及以纳米为单位的插补令等方面存在较大差距。

2 数控技术在机械制造中的实际应用

在不断发展的信息技术、网络技术以及自动化技术的支持下，数控技术在机械制造行业中的应用越来越广泛，机械制造业的范围得以拓宽，我国经济实力也得以增强，以下为笔者所整理归纳的数控技术在各领域机械制造行业中的实际应用：

2.1 数控技术在矿井机械中的应用

传统的采矿机械加工工艺在单件加工下料时效率较低，且精度难以控制，而应用数字控制技术可以更从容地对采矿机的滚筒、机叶等单件下料，丰富了机壳用料的备选方案。数控技术在采矿机械加工中的应用体现了以下几点优势：可以加快采矿机的切割速度，提高采矿的工作效率；使得采矿机的产品质量更加可靠，有利于采矿工作能顺利完成；采用数控技术下井进行采矿作业，有效避免了人工下井作业的危险，避免矿井灾难的发生；采矿机上一些零部件的切割可以直接从焊接的坡口进行，极大扩大了作业效率。

2.2 数控技术在汽车工业中的应用

现状研究成果一般通过VISSIM、 TRANSYT-7F、Synchro等仿真软件进行评价. 应用方面，林晓辉等[16]则利用Visnal Basics 软件工具开发了城市交叉口时空资源综合利用优化配置的决策应用软件，将协同优化技术通过软件得到应用.

随着人们生活质量的提高，人们对汽车的需求越来越大，汽车行业进入较快发展，这使得汽车制造、汽车零部件加工等相关行业均获得了较快的发展，汽车制造业中广泛应用数控技术中的集成制造、虚拟制造和柔性制造等多种数控机械制造技术，大大加快了汽车复杂零部件的制造效率，推动了汽车行业及相关行业的发展。如可应用于测量汽车曲轴、凸轮轴、阀座等零件的直线度、长度、垂直度、密度等内容的激光数控检测技术，以上零件测量尺寸的分辨率均可达1μm，重复精度也在0.2μm左右，因而具有非常高的精确性。

2.3 数控技术在工业生产中的应用

现代化工业生产中，有些特殊行业难以实现现代生产要求，并且存在严重的人力资源浪费与工伤安全事故，因此在工业生产中引进先进的数控技术并实现自动化生产不仅可适应较为恶劣的生产环境，还可以改善生产条件。有助于安全管理，实现自动化的机械生产线，提高生产效率，节约人力成本。数字化、信息化管理保证产品高质量，企业生产效率随之可得到提升，操作人员的人身安全也得到了一定的保障。此外，企业还可利用数控技术的监管功能及时发现操作过程中出现的错误，在提示错误操作的同时还将采取一定的措施来保护设备，以确保生产的正常进行。

2.4 航空和宇航工业

在航空和宇航工业领域中，有一些特殊的零部件为薄壁和薄筋需要加工，材料可能为铝或者铝合金，刚度很差，只有在高切削速度和切削力很小的情况下，才能对这些筋、壁进行加工。这对我们传统的切割工艺是一项挑战，因而，数控技术的高速、高精、高柔性的特点正符合要求，数控技术的应用，使得切割能够顺利并迅速地进行，有效地节省更多的能源。

2.5 数控技术在机械设备上的应用

在机械制造行业居于核心地位的是先进的设备，数控技术在机械设备中的应用推动了机电一体化的实现，进而使得机械制造行业也快速朝数字化及自动化的方向发展。数控技术可依靠代码将企业生产的各类数据储存于介质中，继而将发出的指令传达到控制系统，最终实现对整个机床生产的控制。对于机械设备中启动冷却泵、选择刀具、主轴速度变化等各种繁杂的操作，数控技术主要是通过软件设置来进行控制。大量应用实践表明，数控技术在机械设备上的应用促进了企业生产效率的提升，同时也帮助不少行业实现了批量化生产，对我国的经济发展起到了较强的推动作用。

2.6 数控技术在工业机器人方面的应用

工业机器人通常指在数控技术的控制下能够模拟人的动作，属于工业设备的一种，工业机器人的使用可以很好的改进生产条件，改善工业劳动条件和环境。节省了生产时间的同时，也节约了劳动力成本，从工业机器人的基本功能上来看，可以完成基本的人力生产工作，同时还可以完成喷漆、焊接等一些复杂性和生产要求相对较高的工作，另外其还可以在一些人类无法作业的太空环境、深水环境等保证良好的工作状态，顺利完成任务。

3 数控技术在机械制造中的发展方向

3.1 高速、高精加工、高可靠性技术及装备方向发展

机床的高速化可极大地提高加工效率，降低加工成本，缩短生产周期和提高市场竞争力。高精度直接关系到产品的加工质量。高可靠性是指数控系统的可靠性比被控设备的可靠性高出一个数量级以上，是数控系统综合性能优劣的直接体现。

3.2 轴联动加工和复合加工方向发展

多轴联动加工可利用刀具的最佳几何形状进行切削，可以很好的保证零件的光洁度。产品的加工效率有了更好的保证，加工质量和加工精度大幅提升。

3.3 向智能化、开放式、网络化方向发展

在加工效率和加工质量方面的智能化，以及提高驱动性能及使用连接方便的智能化，可以采用自适应控制加工过程、自动生成工艺参数、前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等。为实现简化编程、简化操作方面的智能化，可以采用智能化的自动编程、智能化的人机界面等。还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等。

4 结束语

在我国实现现代化的进程中，机械制造行业这一根基产业不仅对其他行业的进步与发展有着直接影响，同时也决定着我国在国际中的竞争地位。就目前而言，我国的机械制造水平与欧美国家还存在相当大的差距，由于数控技术是未来制造工艺发展的核心环节，是实现机械制造加工自动化控制的重要因素，只有着力于发展数控技术，注重技术的创新，不断提高数控技术应用的有效性，才能有效地保障我国机械制造业与时代科技进步相协调。

[1]赵抒萍.现代数控系统的技术特点及发展趋势[J].科技资讯，2016,14:42-43

[2]蔡锐龙，李晓栋，钱思思. 国内外数控系统技术研究现状与发展趋势[J].机械科学与技术，2016,04:493-499

[3]刘飞,王秋莲.机械制造系统能效评价的特点、研究现状及发展趋势[J].中国机械工程,2013,11:1550-1556

[4]杨兆军,陈传海,陈菲,李国发.数控机床可靠性技术的研究进展[J].机械工程学报,2013,20:130-139

[5]周济,邵新宇,周艳红. “数控一代”机械产品创新工程的战略意义和技术路线[J].中国机械工程,2012,01:1-6