数控技术与机械制造的融合发展探讨

李志安

（山东省轻工工程学校，山东 青岛 266112）

1 数控技术概述

1.1 数控技术的含义

数控技术是以计算机技术为基础，对传统机器进行科学的控制，以提高机器的生产效率和质量。它具有高精度、高效率和柔性自动化等优点。在机床上采用CNC技术，可以合理地控制机床的角度和速度，保证设备的高效性和高质性。此外，它从某种意义上保证了机器制造的安全性和有效性。

1.2 数控技术的原理

在机械加工领域，利用计算机技术、自动控制、精密计算等技术，保证了机床的高效率和高精度。现代CNC系统是CNC技术的重要组成部分，为了实现对各种机器的控制，必须使用相应的存储软件。在现代CNC系统中，它包含了CNC设备、输入设备、输出设备、速度控制设备和软件。其中CNC设备是其中最关键的部件，它是一种专用的电子计算机，它能合理地控制软件的工作，并能使系统的工作性能得到最好的发挥。其次，通过电子计算机来完成对设备的控制。

1.3 数控技术在机械制造中的发展

首先,是机械制造高性能，高速度、高精度已成为当今世界科技发展的焦点，而CNC技术也在逐步向高精度、高速度发展。使用更精细、更精确的技术，可以很好地掌握工件的控制和加工精度，同时也可以提高机械设备工作状态的信息收集和处理，使其工作的效率更高。

其次,是功能，最关键的一点是CNC可以在运行的时候，实现多功能化，这也是数控技术未来的发展趋势。尤其是在机械制造业中，CNC可以做到一机多用，也可以让更多的设备发挥出更大的作用。这不仅可以达到很好的加工效果，而且可以提高机械利用率，达到三维加工的目的，具有很大的实用价值。

最后,是智能，这也是数控技术发展的一个特点，它不仅可以智能的完成加工，还可以进行自动的调整，从而达到自动调节的目的。数控技术不仅具有自动停止和自动启动的能力，而且具有自我恢复的能力。若能配合警报系统，则可构成一套完整的处理系统。

综合以上内容，我们要充分认识到自己在数控技术上的缺陷和优势，并积极地吸收国外的先进技术经验，以促进我国机械加工技术的发展。针对目前国内CNC技术发展中遇到的一些问题，需要相关的工作人员进行深入的分析和研究，以使之能够更好的实现对数控技术的优化和应用。另外，数控技术的应用领域也要不断拓展，要大力推广其特性和价值。我们要积极地引进国外的先进数控机床，在实际应用中也可以借鉴国外的先进技术，将它们的核心功能结合起来，使生产成本更低和产品质量更高，从而促进我国机械工业的可持续发展。

2 数控技术具备的特点

2.1 高效性

相对于传统的手工生产，将CNC技术运用于机械制造行业，可以极大地提升生产效率，让手工的生产变得更方便，也更有效，人力难以完成的繁琐工序，也可以由机器来完成，而且，CNC技术可以节省人力，减少人力的劳累，每一次的工作效率都会提升，大大缩短了生产的时间。

2.2 可靠性

在实际应用中，CNC技术控制能力强，技术内涵丰富，将其运用于机械制造的生产中，不仅能丰富和优化现有的机械制造技术，而且能提高产品的整体品质，确保产品的工艺要求符合规定的标准，从而使产品的生产、加工、销售等环节得到极大的提高。

2.3 准确性

在机械制造环节，利用CNC技术，可以根据现代技术自身的特性，对各类机器的零件进行精确的加工，从而使有关的信息更加准确、科学、全面地控制加工内容，保证整个数控加工的精度。以此为基础，推动我国机械制造业持续健康发展。

2.4 实用性

在现实中，可以将CNC技术运用到各个领域，让其在各个领域都有一定的应用，比如将CNC技术运用到汽车生产中，就可以生产出更多的精密部件，从而达到汽车的装配和制造的目的。在现代工业生产中，利用CNC技术对部分工业机器人进行控制，实现对工业生产中的多种作业，从而达到提高工业自动化程度的目的。此外，还可以在航空航天等领域中使用CNC技术。在航空航天行业中，对零件的精度有着非常高的要求，比如钛合金、铝合金等，利用CNC技术，可以让零件的加工速度变得更快，而且质量也更好。

3 我国数控技术目前应用的情况以及面临的问题

3.1 技术包含的范围广，实际操作水平低

机械制造工业的实践表明，数控技术虽然可以提高生产效率和质量，但它的技术复杂程度和困难程度仍然很高，必须要将计算机、机械制造、自动化等技术有机地结合起来，才能更好地将数控技术应用到生产中去，这就需要专业的技术人员来完成。目前国内大多数的公司，尽管拥有了一定的专业技能，但大多数都是从大学毕业后就直接到公司工作的，他们的工作经验都是有限的，理论并不能很好的运用到实践中去。

3.2 数控技术的快速提升

近年来，随着CNC技术的应用领域的不断扩大，许多行业都能享受到它所带来的方便，随着生产效率的不断提升，它的开发价值不断提升，对数控技术的研究也越来越多，这对数控技术的发展起到了积极的推动作用，这样，就形成了一个良性的循环，推动了社会的发展，随着科技的发展，数控技术也从最初的单一化，逐步向智能化、实时的方向发展，主要体现在以往的CNC技术大多是以前端采集为主，造成了技术覆盖面很窄，而现代数控技术的发展，逐步抛弃了前端采集系统，使其覆盖范围更广。并且我国的CNC技术发展也逐步走向国际并占有一席之地。

4 提高数控技术与机械制造融合水平的策略

4.1 机械制造企业加强对数控技术应用

一些企业的管理者对CNC技术知识缺乏认识，对CNC技术缺乏足够的关注，而在实施CNC技术时，往往要在人力、物力、财力上进行投资，有些公司会觉得这种技术投资太大、经济效益不高，从而放弃使用。所以，必须转变观念，对CNC技术有更深刻的理解，并通过不断地学习，使其更好地运用。

4.2 自动编程的广泛应用

在传统的机床生产和加工中，程序员必须按照产品的设计流程，通过人工编程来完成程序，这样的工作效率和精度都不高，而且对某些复杂的零件，如曲面、螺旋面等，人工编程是很困难的。在这个时候，自动化程序弥补了人工程序的缺陷，制造设计不再受人为误差和人工误差的干扰，生产和加工企业的发展也会受到很大的限制，同样的问题也会发生。针对这一状况，采用CNC技术可以很好地解决这个问题。采用电脑程序设计取代人工操作，既能减少零件的制造周期，又能进一步提高产品的加工精度，确保各类资源的充分利用。通过对工艺路线的优化，可以有效地减少产品的制造、加工费用。

4.3 提高数控机床的经济性转换

对某些中小型、加工产品精度不高的公司来说，采用经济型CNC是其急需的。对传统的CNC进行经济改造或采用新技术生产低成本的CNC机床，其应用领域越来越广泛。为适应工业生产的需要，经济型数控机床正以越来越快的速度发展。新世纪以来，中国机械制造业与加工领域的广泛使用，使其应用领域得到了很大的改善，对我国机床行业的发展起到了积极的促进作用。

5 数控技术在机械制造业的实际应用

5.1 汽车制造业中数控技术的应用

目前我国汽车行业的竞争十分激烈，如何在激烈的市场竞争中取得更好的发展，需要汽车工业将重点放在各种零件的精确性控制上，只有部件的精确度得到了有效的保障，才能更好地满足当今市场和汽车工业的发展需要。在汽车制造领域，采用CNC技术，无疑可以很好地解决这个问题，从而有效地提高汽车工业的生产效率和质量。比如，将CNC技术运用到汽车连杆、活塞、曲轴的制造、汽车涂装、焊接等方面，以上这些内容使得数控技术有很大的发展空间。

5.2 工业生产中数控技术的应用

由于工业生产涉及的领域很广泛，所以必须结合实际情况，加大对数控技术的运用，现在最常用的就是工业机器人，它可以按照人的要求，完成所有的工作。当前，应当重视各种先进的CNC技术在工业生产中的各种优势，提高其在实际应用中的自动化水平，提高产品的质量和工作效率。另外，为了提高机床的结构，提高加工精度和使用寿命，还必须对数控技术的控制系统进行进一步的优化与提升。随着计算机技术的不断发展，数控技术在工业生产中的应用越来越紧密，尤其是在高速性能控制、精密减速器开发等诸多关键技术的研究上，为提高产品的安全、可靠性提供了有力的保证。

5.3 航空航天领域中的数控技术应用

我国的航天技术一直处于世界领先地位，显示出我国科技进步的迅速，在航空航天领域，CNC技术也起到了无可取代的作用，由于航天行业对零部件的精度要求比较高，所以大多数的航天器使用的都是重量较轻的材料，比如钛合金、铝合金等，这就加大了零件的加工难度，用常规的加工方法很难保证零件不会变形，也不能保证精度，然而，将CNC技术运用于航空航天领域，不仅能提高切割速度，提高切割质量，同时还能保证工件的动态加工精度。

6 数控技术在机械制造中的应用案例

6.1 应用实例分析

在某机械厂，要求生产一种具有圆弧等分型孔的孔群，其结构图见图1。

图1 该圆弧等分形式孔群的示意图

从图1可以看出，这个圆弧的中点坐标为O，在A度开始角度以后，每隔B度进行一次钻探，总的钻孔数量为H，钻孔深度为Z。在机械制造厂制造这种孔群时，主要采用宏编程，先输入各种参数，再调用XYZRFIABH、Pxxxx和G65语句。

6.2 具体应用策略分析

6.2.1 应用实例选择

在利用CNC技术进行加工时，机器的种类繁多，而每一种机器都是由零件构成，因此要保证机器的生产与制造质量，就需要对其进行充分的加工。在具体的生产过程中，要依据生产需要，通过电脑技术对产品的参数进行调整，保证产品的性能指标符合生产要求。对复杂程度高的零件，必须在正式生产前进行仿真，以便及时发现并解决问题，并根据最终的结果进行数控加工。如此一来，既能保证生产效率，又能提高加工精度。

6.2.2 数控建立

在进行CNC建模时，必须对零件的尺寸和几何形状进行全面的分析，以便对工艺方案作出科学的判断，从而为以后的生产工作的顺利进行提供技术支持。在特定的加工工艺中，为了充分利用CNC技术的优势，必须根据生产实际，合理地选取合适的刀点和切入方式，避免在移位等工序中耗费大量的时间，同时保证加工的准确性，提高加工效率。

6.2.3 数控程序的编制

一般来讲，用CNC技术加工机械零件时，主要有3种方法：一是人工编程，二是用自动编程，三是利用CAD/CAM进行编程。

在进行CNC技术的编程时，通常采用相应的指令表、制造顺序工程图、结构文档等来编写相应的控制流程。在CNC编程中，建立相应的零件库，保证产品的精确输出。

例如，在进行搅拌设备的加工时，既可以对内部的程序进行人工控制，又可以根据现场的具体情况，对每一个零件进行最优的加工，从而大大提高了CNC技术的灵敏度，方便了操作人员的使用。在这个过程中，自动运行系统会根据预先设定的工作参数来完成相应的动作，并利用PLC的PLC自动控制系统对整个机械零件的数控加工进行实时监测，并对机器零件的生产进行及时的监测和分析，一旦出现问题，系统就会及时预警。当接到报警信号后，操作员将根据现场的具体情况，及时作出相应的处理。

在利用CNC技术进行加工时，可以利用计算机归零设定和输出量重置设定等操作，从而有效地避免系统的误操作，保证生产过程中数据的准确度。通过这种方法，可以有效地减少系统出错的概率，保证设备的生产效率和生产质量。

7 结语

总的来说，数控技术是现代机械制造业的一项前沿综合技术，它解决了许多机械制造业的技术问题，尤其是对精度要求比较高的零件，数控技术的应用更加广泛，尤其是在提高零件的品质、效率和成本控制上，更是提高产品品质的一个重要保障。数字化控制技术在航空航天、汽车零部件、煤炭、造船、电工等行业中得到了广泛的应用。在全球经济一体化的影响下，必须不断地提高数控技术水平，保证数控技术的及时运用，使之与国际接轨，从而促进我国机械工业的快速、平稳发展。