数控机床自动化控制应用研究

2020-01-19吴晓明

中国设备工程 2020年5期

吴晓明

（广西广播电视大学防城港市分校，广西防城港 538000）

在现代化工业生产领域内，数控机床的运用早已司空见惯，而对数控机床进行自动化控制，则直接影响着机床的操作效率和质量。总体来看，运用该技术有利于降低机械制造成本、提高机械制造产品质量与生产效率、提高资源利用率，因此，如何对其技术进行全面推广及优化创新，值得思考。

1 数控机床及其自动化控制概述

（1）数控机床。数控机床是数字控制机床(Computer numerical control machine tools)的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码用代码化的数字表示，通过信息载体输入数控装置。究其实质，数控机床是涵盖机械、电气、液压、气动、微电子和信息等不同领域技术和原理等丰富内容的机电一体化产品，在整个机械制造设备体系中，属于精度高、效率高且自动化水平出众的工作母机。它与普通机床不同，不必制造，更换许多模具、夹具，不需要经常重新调整机床，因此，数控机床适用于所加工的零件频繁更换的场合，从而缩短了生产准备周期，节省了大量工艺装备的费用。且其加工精度一般可达0.05 ～0.1mm，数控机床是按数字信号形式控制的，数控装置每输出一脉冲信号，则机床移动部件移动一具脉冲当量(一般为0.001MM)，而且机床进给传动链的反向间隙与丝杆螺距平均误差可由数控装置进行曲补偿，因此，数控机床定位精度比较高。在国民经济发展和工业生产能力评估中，数控机床的完善程度及其在金属切削加工机床产量中所占的比例是相当重要的评估指标，因此，机床的生产毋庸置疑对工业发展有着至关重要的影响。

（2）数控机床自动化。数控车床自动化是当前运用范围极广的一种机床控制技术，它更多地运用在轴类零件或盘类零件的内外圆柱面、任意锥角的内外圆锥面、复杂回转内外曲面和圆柱、圆锥螺纹等切削加工领域，同时，完成切槽、钻孔、扩孔、铰孔及镗孔等作业程序。数控车床自动化是根据前期设定好的加工流程，自动完成零件的快速加工。在具体的操作过程中，技术人员会对零部件的加工技术及路线、工艺参数、刀具运动轨迹、位移量、切削参数以及辅助功能根据机床方面明确要求的指令代码进行整合，从而编制出统一的加工程序单，此程序单的内容可以被更进一步地转移到控制介质上，最终写入特定的数控装置内，完成加工作业的指导任务。而数控车床自动化控制借助数字化手段，达到了数控机床总数的25%，是运用最为普遍的一种技术类型。

2 数控车床自动化技术应用优势

（1）降低机械制造成本。在传统的机械制造领域，工业企业往往借助人力操作的方法实现工业产品的生产及机床制造等，受制于各种客观条件，难免存在操作失误的问题，加上庞大的工作量给工人造成了巨大压力，极易出现疲劳生产现象，这会直接降低生产的效率和质量，继而使得生产成本随之上升，企业效益随之下降。而自动化技术的科学运用，能够有效地规避人力操作的不足，确保工业生产质量和产品的精度达标。

（2）提高机械制造产品质量与生产效率。随着机床自动化控制技术的推广，机械制造自动化能力也明显提升，由于产品生产可以在预设程序指导下自动进行，这就在无形中改善了生产的实际效率。其次，由于自动化技术的大范围推广，机械设计与制造的技术也随之得到了优化与升级，这在很大程度上克服了传统模式中机械生产的不足，使得自动化程度得到了提升，产品质量得到了明显优化。

（3）提高资源利用率。自动化技术本身作为机械加工与制造环节中一种重要的技术资源，就有着取代人力资源、节省人力操作带来的人力、物力资源消耗的作用。同时，通过自动化技术的推广，资源的调配和优化利用得以实现，这就使得利用率得到显著提升。而且，正是因为自动化技术的加入，使得各种现代化新材料得以进入工业生产领域，这能直接转变工业产品的功能，并且符合现代化社会绿色环保、可持续发展的时代潮流。

3 数控机床中自动化技术的具体应用

（1）虚拟技术。虚拟技术是指高度融合人工智能、电子信息技术等多样化先进科技的一种综合性技术门类，因此，综合了多类技术工艺的优点。该技术在数控机床加工、制造、控制方面的作用重点表现在仿真、模拟上。在正式的机床设计阶段，借助虚拟技术可以对机床的制造加工流程展开动态仿真模拟，这就有利于技术操作人员提前预估到后期生产时可能面对的风险和障碍，从而设想出针对性的风险防患措施，避免在生产时面临重大事故及严重的经济损失。正是因为虚拟技术的加入，使得风险把控能力直线上升，数控机床的生产得以顺利进行，产品质量和生产效率因此得到进一步的保证。

（2）柔性自动化技术。当代中国经济实现了快速腾飞式的发展，市场经济日益加剧，工业领域的机械生产商们为了谋求较高的经济效益和优势竞争地位，在机械产品生产效率和产品性能方面设置了更严格的要求与标准，这就给数控机床的生产与控制带来了新的挑战。其中，柔性自动化技术作为数控机床自动化控制领域中的关键性工艺技术，其显著优势表现在完成了柔性生产，也就是在该技术的帮助下实现了机床生产及控制流水线的人机交互，相关的自动化管理系统经过科学的改造后，能够达到多元化的生产要求，最终实现了需求与生产协调的伟大目标，赋予企业更多的市场活力和适应力，以免发生供求不适应的后果。

（3）集成化技术。集成化技术已经成为机械设计制造与控制方面的核心技术类型，对于数控机床的自动化控制也有着举足轻重的作用。该技术的优势集中体现在有助于工业生产过程中的资源共享，从而实现整个工业系统的集中式高效管理。得益于现代化集成化技术的全面推广，技术、功能模式等得到了进一步优化整合，这就使得机床制造、运行过程中所有对应的分离设备、生产数据等得到了全面统筹，确保不同设备、数据等紧密联系，最终完成了系统的统一、高效管理。此外，集成化技术还可以在对多种自动化技术做综合运用的基础上，优化工业制造和管理流程，对机床生产环节等进行重塑，进一步提升自动化水平。

（4）数控技术。数控技术作为数控机床生产和控制技术领域的重中之重，其概念是指通过在机械设备内输入多元化的程序代码，完成对机床的高效管控。由于数控技术的语言，机床自动化生产成为可能，工业生产成本得以大幅度降低。而数据技术的参与，则能够进一步实现技术人员和控制技术的高度融合，通过程序代码的编制和其在机械设备中的输入，机械设备的生产能够进一步达到自动化标准，使得机床控制效率明显提升。此外，考虑到社会发展对生产力进步的要求，按照传统的机床控制理念，根本达不到人们不断提升的物质需求，唯有数控技术等现代化智慧结晶的运用，才能够实现信息的全面存储及信息的快速处理，在对其编辑时，进一步提高机床制造的工作效率，确保产品质量。

4 数控机床自动化控制技术的发展趋势

机床数控技术的实际应用发展过程中，随着市场对机械加工的多样化需求的发展，机械数控技术的应用就会向着复合化、智能化、精度化的方向进行转变。复合化发展将有助于零件加工的流转加工，从而有效降低加工难度；其次，智能化技术的科学应用中，在拓展的发展方面愈来愈明显，智能化的发展就意味着和网络技术的紧密集合，通过在机床数控生产中的应用，能从整体上提升操作的质量水平。此外，得益于数控技术的精度化进步，工业产品的生产更进一步地强化了加工和制造能力，将加工的精度不断地提升，从整体上提升了机床数控技术的应用质量水平。