机械制造中数控技术的运用策略

2021-12-25韩春晖

南方农机 2021年10期

关键词：数控技术机床加工

韩春晖

（衡水学院，河北衡水 053000）

现如今市场竞争日趋激烈，机械制造行业发展中数控技术的应用较为普遍，能够保证生产质量与效率，并促进多元化生产的实现。为确保数控技术应用价值的最大化发挥，需要掌握科学化运用策略，以促进机械制造水平的提升，为企业的持续健康发展奠定基础。

1 数控技术简介

1.1 概念

就数控技术来看，就是一种依托数字信息所实现的自动控制技术，能够控制机械运动及工作过程，以某一工作过程为对象，通过数字、字母和符号来进行编程。数控技术实现了传感器技术、光电技术、计算机技术、通信技术等的有机融合，提高了信息化水平，能够智能化、高效化处理数据信息，保证加工精度[1]。数控技术具有较强的综合性，通过计算机控制系统预先编程，依托计算机辅助软件对繁琐程序进行执行，进行数据存储和运算处理等，保证机械加工的自动化与精准度。

1.2 特点

其一，信息化程度高，实现机械制造虚拟化。随着时代的进步以及工艺的革新，传统机械制造的适用性不足，现代工业发展以信息化程度提升为重要表现，数控技术快速发展，与计算机网络技术相结合，以电子通信技术为辅助，能够显著提升机械制造行业的信息化程度[2]。就数控技术领域来看，虚拟制造技术的应用较为广泛，将其应用于机械制造中，促进了机械制造虚拟化的实现。虚拟制造技术能够基于高端科学技术出发，以数字化方式对现实零部件生产工艺进行仿真模拟。这就能够保证零部件制造工序中问题风险的及时性和处理的有针对性，便于就零部件生产质量进行控制。

其二，优化机床控制能力，维护成本低。在机械制造中运用数控技术，能够优化加工工序，以代码形式为辅助，运用计算机控制设备来对机床进行控制。这一过程中必须要保证程序设置的对应性，依照指令来完成各项操作，规范控制机械制造流程，无需深入现场即可实现良好控制。通过数控技术的应用能够合理集成机械制造相关装置，接线量得到明显降低，这就为机械设备的运转创造了优良条件，降低设备故障及运行事故发生概率，设备检修维护保养工作也更加便利。传统机械制造过程中机械故障发生率较高，数控技术应用后在一定程度上弥补了传统工艺的不足，尽管仍存在一些问题，但故障发生率明显降低。传统自动机床的不足在加工性能、安全性、可靠性等方面都有所体现，而数控技术的应用能够促进此类问题的解决。以数控技术为支持开展机械制造，能够提高加工精细化程度，设备运维成本也得以降低。

其三，产品精度高，提高生产效率，保证生产效益。在机械制造中应用数控技术，能够优化控制产品加工过程与加工工艺，促进产品质量与精度的提升。尽管数控技术的临床应变能力不足，但只要保证技术成熟，预先就加工参数进行合理设定，则能够有效防范人工操作精确度不足的问题，保证产品质量可靠。机械制造中数控技术的应用，能够实现高效率加工，节约时间，提高生产效率。尤其是通过数控加工中心的自动换刀、自动换速等功能的发挥，可显著提升操作效率，缩短辅助时间[3]。在数控技术支持下可促进机械制造中固定加工程序的形成，无形中检验测量各工件，优化加工过程，减少不必要的加工时间消耗。普通机床加工所耗费时间较多，与数控机床相比是其数倍以上，就生产效率来看，数控机床可达到普通机床的3～4 倍以上。机械制造行业产业规模大，在制造业中占比达到30.65%。通过数控技术的应用，一定程度上降低了机械制造行业成本，数控机床的应用促进了其他种类机床消耗的控制，一名工作人可同时对4台数控机床进行操作，人力资源利用率更高，并且劳动强度也得以减轻。机械制造过程中依托数控技术可创造更高的经济效益，因而未来数控技术的应用范围将会逐渐扩大。

2 机械制造中数控技术的运用策略

2.1 工业生产

现如今社会经济水平显著提升，工业生产的要求也更加严格化，在复杂的生产环境中，人工生产线的适应性不足，无法满足实际生产需求，也无法在激烈的市场竞争中保持优势。数控技术在机械制造中的运用，促进了流水线的成熟化，工业生产的自动化与现代化程度更高。即便是在复杂的生产环境下，工业机械手也具有良好的适用性，减少不必要的人力资源消耗，保证产品生产质量与效率，工业生产的安全性与可靠性也得到保证，降低事故发生对于社会和谐运行的不良影响。以计算机系统为支持，以驱动单元为对象，依照程序发出行动指令，元件工作得以实现，这是工业机械手操作的整个过程。工业机械手臂上安装了诸多传感器，能够就工作信息进行全面收集，保证信息反馈的时效性，以便实时化更新数据库[4]。在系统运行过程中一旦发现数值异常，相关报警回路能够及时发出警报，此时机械手关闭，生产操作得以停止，这就能够对工业生产中的安全事故加以科学防范。

2.2 汽车制造业

新时期下社会经济水平显著提升，公众的生活质量得到明显改善，汽车使用量也明显增长，汽车制造行业若想要获得良好发展，应当在保证汽车生产质量的同时提高生产速度。将数控技术应用于汽车制造领域，能够促进零件生产自动化水平的提升，并采取规模化的生产方式，保证零件生产制造品种的多元化和生产的批量化，兼顾生产质量与速度。依托数控技术可实现虚拟控制，自关键部位逐渐发展到全面生产线，这就有助于推进汽车制造行业的快速发展。

2.3 航空制造业

科技的进步促进了航天技术的发展，这对于国家综合实力的提升也至关重要。在航空制造业中对于数控技术的应用，能够保证零件加工的精密度，便于控制产品质量。航空制造业中所应用的钛合金、铝合金等材料都有着较轻的重量，在材料处理方面传统切割方式的适用性不足，极易导致材料加工过程中出现变形问题，严重影响零件加工的精度与质量。而航空制造业发展中对于数控技术的应用，能够有效弥补传统切割方式的不足，对上述材料进行高效切割，以提高零件制造精度，这就能够为航空航天事业的持续发展提供内在助力。

2.4 煤矿机械行业

就煤矿机械行业发展的现实情况来看，有着多样化的机械种类，不同类型机械设备快速更新，煤矿行业技术水平极易受到诸多复杂因素的影响，导致传统的煤矿机械生产方式无法满足现代化生产需求。传统煤矿机械制造过程中需要投入较高的经济成本，这就使得企业实际难以获得较高的经济利益，产量也会受到影响，无法得到有效提升。随着社会的不断发展，科学技术水平显著提升，数控技术逐步得到广泛应用，为煤矿机械行业进步提供了支持。在煤矿机械领域内对于数控技术的应用，能够显著提升生产质量与效率，为煤矿行业的经济效益做出保证。在切割机械方面，以数控技术为支持能够在一定程度上提升切割水平，保证操作精度，减少行业内不必要的生产成本消耗。在煤矿机械行业内通过数控技术的合理化应用，能够有效解决传统操作方式中所遇到的问题，开展高效切割工作，这就能够显著提升采矿量。在这一方面数控技术的应用应当与信息技术相协调，提高矿山开采的科学化与便捷性，切实提升采矿工作的效率，安全系数也得到显著提升[5]。因此在煤矿机械行业内可充分发挥数控技术应用价值，采取科学化的运用方式，以保证煤矿行业的经济效益，为行业持续化发展奠定基础。

2.5 数控机床加工

在机械制造领域内，机械设备是一项关键要素，计算机技术与数控技术的应用促进了机械设备性能的优化，机床控制性能得到明显改善，保证机床加工控制的有效性，这就有助于推动机械制造行业的发展。在机床设备与系统加工方面数控技术都表现出良好的应用价值，依据系统所发出指令来对机床进行操作和控制，提升机床加工的自动化水平，保证所加工零件质量与性能可靠，符合机械制造生产标准。现代社会发展新阶段下数控机床的作用也有着充分体现，通过数控技术的应用能够提升零件加工质量，保证模具加工水平，减少不必要的时间消耗，促进加工生产效率的提升。应用数控技术加工模具，能够保证模具精度，进而切实提升最终所加工的产品质量。在模具加工过程中通过数控技术的应用能够保证加工的质量与精度，在保证基本平面与回转面处理效果的同时，在复杂曲面加工方面也具有良好的适应性，这是传统加工工艺所无法达到的加工效果，因此在模具制造方面数控技术居于重要地位。即便是在加工过程中遇到问题，也能够进行妥善处理，以确保生产活动的高质量、高效率开展。应用数控技术开展模具架构能的过程中，应当高度重视细节处理，全面分析零件图，保证数控机床加工质量与效率，降低指令错误所导致的安全事故发生概率。

3 数控技术的发展趋势

3.1 性能发展方向

其一，高速度、高精度、高效化发展。机械制造领域对技术的判定主要依托速度、精度及效率指标来实现。在高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系统等的支持下，交流数字伺服系统得以完善，在机械制造领域内的应用，能够显著改善机床性能，保证所采取操作措施的有效性，在静态或动态时段下对机床特性进行有效改善，保证生产质量与效率的提升，因而数控技术的应用促进了机床的高速度高精度与高效化发展。就“零传动”直线伺服系统来看，其应用范围较广，在数控优化下直线电动机的劣势得以向优势转变。该伺服系统运行过程中可控制速度与位置，基于软件对应图像与实际加工，将高分辨率装置进行规范安装，以全面收集工件信息，把握加工状态，以获得明显的处理效果。通过高速CPU与显卡的应用，与内置处理器相互协调，可切实提升工件图片信息分辨率，保证操作指令发出的时效性。

其二，柔性化发展。数控技术的优势在于，可塑性与可操作性良好。数控系统自身拥有良好的柔性，基于模块化设计出发，可优化数控系统性能，功能所覆盖范围较广泛，可结合客户差异化需求对功能区进行任意裁剪，以保证操作实效。正因为系统具有良好的柔性，才能够保证群控系统的柔性，结合具体生产流程及相关要求出发，同一群控系统得以运行，结合实际出发，基于动态化方式调整物料流与信息流，使得群控系统的优势得到最大化发挥。

其三，实时智能化。就机械制造行业的发展情况来看，行业发展早期主要是依托传统实时系统来进行操作控制，整体操作复杂度较高，并且所达到的效果存在单一化问题，在机械制造领域内仅仅能够满足任务调动与时间控制需求，一旦所处环境较为复杂，则难以获得理想的应用效果。新时期下人工智能技术得以应用，以计算模型为依托，模拟人类智能行为，这一过程的推进离不开高科技手段的支持。现如今诸多先进技术不断涌现，促进了行业的变革发展，为企业技术革新提供了借鉴。数控技术的未来发展可将人工智能技术与实时系统结合起来，促进各自优势的发挥，彼此相互协调。在现实领域内可通过数控技术的实时智能化发展来提高数控技术应用过程中的实时响应度，保证实时系统的科技化与信息化，这就能够优化数控系统功能，即便是在复杂的环境条件下也能够保持良好的应对能力，促进数控技术应用价值的最大化发挥。

3.2 功能发展方向

其一，用户界面图形化。就数控技术的未来发展来看，用户界面图形化是未来功能发展的重要方向之一。在数控系统运行过程中，其与使用者之间对话以用户界面为载体。用户类型不同，对于技术的接受能力与实际要求均存在差异，基于此在客户界面方面的开发力度也明显加大。在计算机软件研制过程中，用户界面是一项基础性内容，但难度较大。为满足用户需求，虚拟现实、科学计算机可视化、多媒体技术等为支持，促进了用户界面标准的提升。对于非专业用户来说，用户界面图形化的实现能够为其使用提供极大便利，基于窗口与菜单可进行高效操作，蓝图编程、快速编程、图形模拟、图形动态跟踪仿真等均可得到顺利实现，实际操作的精度与效率更高。

其二，科学计算可视化。未来数控技术的发展以科学计算可视化为重要方向之一，能够促进数控技术功能的不断完善。在数据处理方面，通过科学计算可视化能够提高数据处理效率，就数据做出合理解释，为信息交流提供便利，在文字描述和语言表达的基础上，能够依据图形、图像、动画等多元化方式来展现信息，信息的可视化程度更高。在数控技术发展过程中，协调应用可视化技术与虚拟环境技术，能够促进技术应用范围的不断扩大，满足无图纸设计需求，虚拟样机技术也得以发展，在产品加工方面能够将设计周期缩短，全面提升产品生产质量与效率，便于落实成本控制，保证生产的经济性与合理性。在数控技术发展过程中，在CAD/CAM 方面可应用可视化技术，优化自动编程设计，提高参数设定的自动化程度，以动态化方式处理刀具补偿与管理数据，通过可视化方式就加工过程进行仿真演示。

其三，插补和补偿方式多元化。未来数控技术的发展将实现多样化的插补方式，比如直线、圆弧、圆柱、螺纹插补等。数控技术的补偿功能也表现出多元化特征，体现在间隙、垂直度、象限误差、温度、刀具半径等补偿。

其四，内部装设高性能PLC。在数控技术未来发展中，可将高性能PLC 控制模块安装于数控系统内部，在编程方面应用梯形图或高级语言，保证数控系统功能得到直观化展现，在线进行调试和帮助。将标准PLC 用户程序实例融入到编程工具中，用户可在此基础上进行编辑，结合自身实际需求建立相应的应用程序，以促进数控系统功能的有效发挥，对于整个系统运行效率的提升至关重要。