汽车零件机械加工数控技术应用研究

张永永

摘要：中国汽车产业发展迅速，连续多年产销量居世界第一。汽车工业是数控机床最重要的市场。在国内汽车零部件制造业中，发动机、全电动变速器、高压油泵驱动单元、轮毂单元、转向节、车轴、轴承、汽车底盘等关键零部件的制造需要大量的数控机床。目前，在这些领域所需的数控机床中，国产品牌与国外品牌相比还有一定差距，要实现国产数控设备的充分利用还有很长的路要走。

关键词：汽车零件;机械加工;数控技术;汽车机械

中图分类号：U469.72                                   文献标识码：A                                文章编号：1674-957X（2021）12-0101-02

0  引言

改革开放四十多年，我国经过四十年的快速发展，如今站立在新时期新的五年计划开局之年，我国经济在扩大内需发展国内经济的同时也要融入世界经济的步伐加快，调整产业结构的国策，促使我国进一步成为加工制造大国。工业化的发展带动了对机械化的需求，社会需要大量的数控机床机械设计制造及其自动化专业的技术更新，尤其是要在利用计算机进行机械产品的辅助设计，又要应用数控技术进行产品制造，汽车零件机械加工数控技术应用在我国有着广阔的发展前景。

1  数控技术的概念与优势

1.1 数控技术的概述

数控机床技术是指通过在计算机上预先编制好零部件加工的每一步程序，使得设备可以按照标准化的流程自动的进行汽车零部件的机械加工。现今数控机床自动化机械生产技术已经深入到我们生活的方方面面，在社会生产的诸多环节都有数控机床自动机械生产的参与。我国数控机床机械自动化行业发展迅猛，汽车制造行业数控技术以每年20-30%的速度递增，数控技术编程化流水线汽车配件制造替代人工成为大势所趋，数控技术汽车制造产业成为最具前景的发展方向。

1.2 数控技术的优势

基于总线架构的开放式CNC机床解决方案代表着功能更强，扩展性更好的一类数控自动化的技术新趋势。在这一方案数控技术的优势中，主要包括了：直接集成I/O接口的紧凑型嵌入式控制器、配备多核处理器的高端工业PC、多点触控面板、支持100多种信号类型的400多种总线端子模块、紧凑型伺服端子、模块性能强大的EtherCAT 总线驱动器采用单电缆技术的高动态性伺服电机，以及核心的TwinCAT软件，一个覆盖软CNC功能和其他控制软件的通用平台。

1.2.1 比常规更自动化

随着数控机床技术的进一步发展，以CNC技术为代表的计算机自动机械加工技术已成为数控机床机械加工的主流。CNC技术的优势是比常规数控机床技术更加自动化，这也就意味着数控机床技术发展的方向是逐渐向无人化转变，在未来数控机床生产过程中，新的加工技术更加依赖计算机的操作系统控制。当然，这也代表着数控机床技术向更高水平的自动化发展，这也是目前高精准度作业的最有效的解决途径。较之于之前的机械加工技术生产，数控机床的优势就变得极为明显，首先是自动化的流水线生产减少了人为因素的影响，这也是数控机床机械加工技术最大的优势，很大程度上的计算机自动化机械加工技术，非常有效的降低了机械生产过程中人为因素造成的错误，并将机械制造工艺的精准度、标准度推向一个新的发展高度。与此同时，虽然传统机械加工技术与数控机床技术都是将一块原材料通过技术手段进一步加工成为一个有价值的零部件。二者都能将这个想法转变为现实，但是数控机床技术则更为自动化，更为高效率。在确保统一的标准之后，能够尽量减少误差区间，降低企业生产成本。

1.2.2 不同类型的数控加工

随着数控机床技术的深层次发展，现阶段的数控机床技术能够更好地完成各种切割削除工艺的需求。数控车削技术的成熟极大程度上的丰富了制造行业对制造复杂的外部和内部几何形状的各种需求。举例说明，就好比数控车削和数控铣削。在整个数控车削过程中，一块原材料进一步被加工，使得制造“复杂的外部和内部几何图形，包括生成各种螺纹”成为可能。

1.2.3 安全性

虽然操作人员在数控加工中起着重要的作用，但操作人员不用手把手在机器上操作，而是在电脑上操作。这为所有人创造了更安全的工作环境，减少了工作场所事故的发生。这一点特别重要，因为以往重复的体力劳动是工人来承担的。数控加工保证了生产出来的产品是一致的，以满足质量控制准则。人为操作失误和睡眠不足是一个常见的隐患，这会导致事故的发生，使用数控加工就不用担心了。

1.2.4 方便快捷

由于数控加工过程是高效的、以计算机为主导的，因此很容易大规模生产。只需要让多台机器在同一个程序上运行。对于许多公司来说，如何在保持良好利润率的同时扩大规模是一个挑战。数控加工具有存储功能，因此无需担心每次重新加载程序，也无需在每次生产产品时重新输入命令。数控加工的许多优点使其成为制造商的最佳選择。

2  数控技术在汽车零件机械加工领域的应用

随着我国经济水平的发展，中国人民生活质量显著提高，汽车消费逐步扩大。随着人们对汽车功能的要求越来越严格，数控技术的控制程度也在不断提高。目前，数控技术在汽车工业中得到了广泛的应用，促进了汽车功能的多样化。由于当代数控技术的进步，许多汽车制造企业已经开始采用无人驾驶的自动化生产线，如车身前面板自动化生产线。这种生产模式主要是通过自动化技术以及数据技术的配合，根本不需要工人进行制造加工，而且制造出来的零件质量非常高，焊接速度极快。

3  数控技术在汽车零件机械加工中的应用意义

3.1 提升机床的控制水平

近年来，我国汽车制造业发展非常迅速。在汽车制造过程中，对零件的加工精度提出了更高的要求，使得传统的机床控制水平难以满足汽车零件加工的实际要求。随着数控技术在我国机械加工技术中的广泛应用，可以进一步提高机床的控制水平，大大提高汽车零部件的加工效率。另外，在利用数控技术对机床进行控制的过程中，对机床本身的性能也有着重要的意义，促进了机床操作水平的提高。在数控技术应用过程中可以通过该控制器预先编程的机床工步骤以及操作方法，采用相关数据来进行机床加工流程的控制工作，使得机床加工质量以及加工效率得到进一步的提升。因此说数控技术的应用，能够让机床自身的控制水平得到显著的升，对于汽车零件加工效率跟加工质量的提升也有着重要意义。

3.2 汽车制造行业发展的技术需求

数控技术在机械加工技术中的应用，能够促进机械加工技术的质量跟效率得到进一步的提升，对于我国汽车制造行业的进一步发展也有着非常重要的意义。因此说数控技术在汽车制造领域中有着非常重要的应用意义，也就需要我国汽车制造企业能够对现有的零部件加工技术进行不断的优化与完善，还需要积极采用数控技术来不断提升汽车零部件的生产效率以及生产质量。只有这样才能够促进汽车机械加工的效果得到进一步的提升。此外通过数控技术的合理应用，能够促进汽车零部件自身的加工效率得到进一步的提升，对于汽车零部件加工质量跟加工效益的提升也有着非常重要的意义。因此说数控技术的应用，也是保障汽车制造行业持续发展的重要技术需求，对于我国汽车领域的发展也有着非常重要的意义。

4  提升数控技术在机械加工技术中的应用策略

4.1 快速灵活定制

全新的CNC架构从根本上使得机床制造拥有一个可以自由支配的模块化的工具包，无论是软CNC的灵活性，具有高度扩展性的驱动产品，灵活多样的I/O，定制化的控制面板设计，还是高速的实时总线EtherCAT技术，都将满足快速定制独一无二的个性化数控机床的要求，而无需增加成本甚至还可以降低成本。

4.2 保护知识产权

TwinCAT 3软件为用户提供了一个简单而经济高效的模块化自动化工具箱。其中，TcCOM概念是一种适合实时环境的“组件对象模型”，用户能够选择最适合手头任务的编程语言，并通过TcCOM的开放式界面将自己的专有工艺知识和自主开发的专用功能集成到标准控制平台中。这样可以带来的一大好处是，核心竞争力完全握在用户手中，受到第三方保护。可以方便快速地进行修改和调整。此外，还可以配备可靠的硬件加密狗，对自主编写的软件进行加密。

4.3 通用与开放

硬件和软件平台由标准组件构成，将所有自动化及 CNC 功能集成在同一个系统中，开放式接口允许集成现有的系统和现场总线以及灵活更换硬件组件。譬如，作为系统核心的软CNC——TwinCAT自动化软件不但提供了实时执行PLC、HMI、NC、CNC和机器人应用程序的运行环境，同时为编程、诊断和配置提供理想的开发环境。所有遵循IEC 61131-3标准的编程语言都可用于实时应用程序。基于开放的 Windows 操作系统开辟了更多的可能性，如集成到现有的可视化、控制和数据库系统中。

4.4 完整而強大的平台性能

在汽车配件制造过程中不管是使用单台机床进行配件加工，还是通过利用使用高度复杂的加工设备，更或者是在传统数控机床加工过程中都需要在汽车零部件制造业中所使用的平台都应具有可扩展性强的特点，要能够满足几乎所有性能等级需求，并且普遍适用于所有机器类型。

5  结束语

未来数控机床在汽车配件制造领域的应用会越来越多，数控机床技术围绕精密模具，汽车零部件、阀门、工程机械、航空航天等领域，提供技术研发、方案设计，提供智能制造一体化解决方案。形成数控机床自动化生产线装配线。将来我国汽车配件制造行业肯定是以发展数控和智能制造作为主线，通过深入分析数控技术的概念、优势以及主要应用领域，很显然，在现今乃至未来很长一段时间世界汽车配件制造行业在生产加工过程中数控技术的作用一直会处于一个关键的位置。因其在汽车配件制造行业中非常巨大的使用价值，所以未来我国制造业要想获得更好地发展、要想领先于世界就必须要普及在我国机械制造领域的使用，新的数控机床技术在使用频率和使用范围上齐头并进，就能够带领我国在未来汽车配件制造行业稳步前行。全力提升我国汽车配件制造行业的整体水平让整个行业的发展水平得到改观，进而为国民经济的发展做出贡献。

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