浅谈数控技术在机械制造中的应用

马晨栋

摘 要：数控技术在现代化机械加工中起到了举足轻重的作用，提高数控技术能力，提高机械制造水平是我国与国际接轨提升综合国力的一个重要方面。本文简述了数控技术与数控加工的主要概念和意义，分析我国数控加工技术的主要趋势，介绍了数控技术在工业生产、汽车工业、煤矿机械以及机床设备等领域的应用，最后提出数控技术即将朝着高速化、精密化和开放化方向发展。

关键词：数控技术;机械手;机床加工

中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）02-0083-02

0 引言

数控技术是指工作人员事先在计算机环境中编译好机械加工时所需要的程序，然后利用计算机对机械制造加工工序和工艺进行控制的技术。现阶段，数控技术和数控机床都是衡量一个国家工业技术是否发达的标准，也影响到国家战略地位的高低[1]。基于此，世界各国都积极采取各种积极举措提高数控加工能力，发展数控技术及其相关产业[2-3]。数控技术包含设计，工艺等多个方面，在功能上，它将信息和设备同时结合起来，辅助对能量和物流状态的监视。因此，从这一方面来说，数控技术可以算得上是信息技术与机械技术的交叉学科。现在信息化技术的的大背景下，数控技术也被赋予新的内容，逐渐发展成为一种集计算机辅助设计，计算机辅助工程和计算机辅助制造为一体的综合学科。利用数控技术对机械加工和制造过程进行控制，整个过程都可以利用计算机程序在模拟仿真的环境中进行实施，简化了机械加工制造的灵活性，减少了实际加工实验中的材料浪费，提高了工作效率[4]。因此，我们可以看到，数控技术的飞速发展为促使产品制造业朝着新技术的方向迈进。

就我国而言数控技术发展较为缓慢，依旧采取封闭式的体系结构，无法成为智能加工控制器。相交于智能加工设备，传统的数控机床和数控加工设备在软件移植，设备维修和功能扩展等方面都具有一定的局限性，降低我国数控技术的竞争力，因此，我国正迎来数控技术和数控产品转型的关键时期[5]。

1 在机械制造中的应用

1.1 工业生产

现代工业的运行和发展已经离不开自动化技术和数控技术，数控技术为工业生产提供了高精度加工的可能。以现代化工业车间为例，机械手已经成为必不可少的生产工具，利用机械手或其他工业机器人可以完成对工人难度较大的一些工作，提高工业生产加工水平，完成工人无法完成的工作。工业机械手与其他智能加工设备类似，包括控制系统，驱动系统忽然执行系统三个部分组成。数控技术是控制系统能够正常工作的前提，它根据事先写入的指令对执行机构的工作过程进行规划和控制，然后经由驱动系统驱动执行机构进行工作，从而避免了人力直接参与生产加工的过程，减少劳动力需求，减少了生产成本。对于注塑等困难的工作环境，借助数控技术对机械手进行控制避免了人力进行取料和送料，改善了工人劳动条件，保证了工人人身安全，且尽可能减少了生产过程中的可能出现的误差。

1.2 机床设备

机床设备是机械制造的重要核心，作为技术基础的计算机数控技术显得尤为重要。数控技术最初便是从机床设备商发展而来，数控机床机电一體化产品的重要代表，通过代码编程设定作业流程，对刀具和工件进行控制。例如选择刀具、确定相对位置、主轴变速以及冷却泵的启停等操作，在执行设定的程序时能够使得数控机床按照程序进行作业，生产出高质量的零部件。

1.3 汽车产业

数控技术的迅速发展大大促进了汽车制造业中零部件的加工行业，出现的高速柔性生产线具有高柔性和高效率的特点，能够减小产品的更新周期，该生产线的工作效率和组合机床刚性的自动生产线效率相当，并且和传统观念的“经济模式”不同，对于多种类和小批量生产的生产计划高速柔性生产线仍然具有较高的生产效率。这一生产技术的特点与汽车行业中的对零件的要求完全吻合。因此，使用该生产线技术进行加工制造汽车的零部件，在保证生产效率不下降的情况下能够减少生产线的投资，降低成本和建设周期。

1.4 煤矿机械

目前，煤炭作为一种能源资源，在我国仍然是主要的能源材料，因此国内的煤机企业当前的重要任务任然是要为煤炭开采行业提供生产效率高、安全性高的设备和装置。当前，普通机床和数控机床相结合是煤矿机械开采的主要生产方式。充分发挥数控机床的优势，例如精度重复性高。生产质量高等，再通过使用国产或者进口的数控机床将旧机床进行改造升级，加入数控方式将数控机床进一步发挥其优势，这是当前煤炭行业的总体趋势。对设备进行数控化升级改造，不仅投入资金少，而且升级后的设备便于操作，生产精度和功能都到了提升，能够大大促进煤炭行业的生产效率。

2 数控技术的发展趋势探析

2.1 高速化发展

计算机的飞速发展带动数控系统的核心处理器得到了大规模改善，现阶段数控机床在工作条件下，工件的进给速度可达80m/min，在无工件夹持的条件下，机床的进给速度为100m/min，达到了高速加工的速度。以我国通用汽车公司为例，传统的组合机床加工已经无法满足加工要求，以改用高速加工机床。在国际环境内，美国生产的HyperMach机床进给速度、加速度，主轴转速都已经得到了大规模提高。测试证明，对于同一薄壁飞机零件，利用传统铣床需要连续工作八个工时，而利用hypermach机床只需要30分钟，大大缩短了加工周期，提高加工效率。Hypermach机床只是一个高速化机床的例子，但足以表明未来数控技术和数控加工机床将会朝着 高速化的方向发展，过去只适用于汽车和飞机的高速零件加工也将在普通机械产品中得到广泛应用。

2.2 精密化发展

基于伺服控制技术的进步，结合传感器的高效准确性的提高，数控技术的准确度和精度也得以大幅度提高。以数控加工机床为例，现已经可以完成在微米级上的准确加工，精密加工的精度从之前的5微米渐渐提高至1～1.5微米。针对于一些特殊的加工作业要求，加工机床的精度也可以突破纳米级。在未来的发展中，如何在提高精密化程度的基础上保证生产成本也是一个非常重要的内容。

2.3 开放化发展

计算机硬件和机械机构的模块化提高了不同机械产品之间的互换性，再加上计算机程序也开始趋向于模块化方向的发展，保证一组特定的程序能够实现特定的功能，数控技术也逐渐趋向于开放化的发展阶段。相较于传统的封闭式发展，开放式数控系统在通用性和可扩展性等方面都得到了大幅度提高。在国际市场上，美国、欧盟以及日本等发达国家已经签订相关协议，实施战略发展计划，共同研究和制定数控系统规范，这标志着数控技术将会朝着越来越开放的方向发展。而我国数控技术较为薄弱，还需要紧跟世界发展的步伐，积极提高自身加工水平能力，然后寻求国际上的合作共赢。

3 结语

现阶段，数控技术促进自动化程度的发展，也直接影响到工业加工的发展进程。提高数控加工技术水平在提高我国综合国力，实现国家智能工业化发展方面起到了举足轻重的作用，大力发展以数控技术为核心的机械加工设备已经成为目前必不可少的发展策略。所以本文中简要对数控加工技术的内容进行分析，说明了其在机械加工制造领域的应用，然后提出了数控技术会朝着高速化、精密化和开放化的发展趋势。除此之外，为了保证我国在机械加工领域处于不败的地位，积极培育相关专业人才，提升人才储备也是非常重要的一个方面。如此，我国现代化制造业才能得到进一步的繁荣发展。

参考文献

[1] 刘湃.浅谈数控技术的发展及其在机械制造中的应用[J].机电信息，2012（3）：101-102.

[2] 金艳姝.浅谈数控技术在机械制造中的应用与发展[J].现代工业经济和信息化，2015（2）：63-64+73.

[3] 李军，魏星，陈韬.浅析数控技术在机械制造中的应用[J].电子测试，2014（11）：120-122.

[4] 杜延杰，张朝君，周楠.浅谈智能机器人数控技术在机械制造中的应用[J].山东工业技术，2018（16）：121.

[5] 邹郑辉，林坤朋.浅谈数控技术在自动化机械制造中的运用[J].中国战略新兴产业，2018（32）：155.