机电一体化数控技术在机械制造中的应用

谈 洁

（江苏省靖江中等专业学校， 江苏 靖江 214500）

1 机电一体化数控技术概述

机电一体化数控技术可以实现更高的制造任务和加工任务，解决了传统机床在工作流程中不能解决的问题，突破了常规机床在使用中的限制。采用机电集成CNC 技术可以实时地对工艺过程中的参数进行动态调节，从而使生产的工作更高效、更方便[1]。在实际生产中，只需一次装夹就可以实现，而且现有的机床具有模块化的优点，可以提高机床的使用效果，其中集成了许多不同的技术类型，包括通信技术、信息技术、光电技术以及远程控制技术等，能够通过控制程序对加工设备实施远程监控和管理，减少了人工成本的投入。

2 机电一体化数控技术在机械制造中应用优势

2.1 保证机械制造精度

将机电集成CNC 技术引入到机器加工中，可以实时获取加工过程中的各种数据和参数，保证加工工艺中的数据和工艺指标的精确[2]。机电一体化CNC技术可以根据生产过程中的各种资料，及时地找出生产过程中出现的问题，从而确保产品的生产品质。CNC 技术可以有效地对生产工艺进行控制，以确保机床生产的顺利进行。在机械制造的时候，会受到信号的影响，从而影响到机器的性能。CNC 技术还可以储存加工中的数据，为工人们的生产提供参考，工人们可以根据这些数据来调整加工工艺的参数，确保机器产品的品质。

2.2 提高加工效率

将机电一体化CNC 技术运用到机器加工中，不仅可以确保机床的加工质量，还可以对加工工艺进行精确的监控，而且还可以确保加工过程的连续性。在机械制造过程中，可以将机械制造与机械加工之间的连接，从而达到改善机器制造工艺的效果[3]。在进行机械部件的制造时，可以确保工件的加工品质，并可有效地防止由于手工操作而造成的错误，从而造成无法再利用的问题。数字控制技术应用到机器生产中，可以大大减少机器生产的周期，从而使机器的生产效率得到明显的提高。

2.3 完善工业化系统

目前，我国的工业机器制造业发展迅速，生产技术也得到了显著提高，但总体上仍有许多缺陷，尤其是对机床的控制和加工等领域。将CNC 技术运用到机器加工中，可以使机床的生产管理体系得到进一步的改善，从而推动我国的机床生产技术的发展。将CNC 技术引入到机器制造领域，可以帮助技术工作者进行分析和研究，找到生产过程中的问题和障碍，从而解决生产过程中的问题，不断地改进和优化机器的生产工艺，确保机床的整体技术水平得到进一步的提高。如图1 所示是某机电一体化机械设备。

图1 某机电一体化机械设备

3 机电一体化数控技术在机械制造中的应用

3.1 数控技术在机床中的应用

利用CNC 技术实现了对机器的生产和控制，利用计算机技术对每个零件进行严格的控制。如图2 所示，数控机床是一种全新的制造装备，其工作方式是利用计算机进行控制，将所有的数据都录入计算机软件，进行分析和记录，从而实现对机床的每一个细节的控制。通过计算机编程，可以有效地控制设备，从而保证机床的零件能够达到生产要求。

图2 某型号数控机床

3.2 机电一体化数控技术在航空领域的应用

航空工业中CNC 技术的应用，对各种零件的精确性有很高的需求，必须保证其产品的品质。目前，我国航空工业的发展呈现出多元化、一体化的趋势，对航空工业的生产和加工工作提出了更高的需求。飞行器机身主要包括梁、皮、接头等部分；是将机翼、起落架、引擎等连接在一起的飞行器零件。因为飞行器结构比较复杂，零件种类比较多，所以零件的制作要求也不一样。横杆上的零件一般是扁的或者是长的，许多横杆上的零件超过13 m。像是大型客机的骨架，就占据了整个机身的50%以上。外壳的材质一般是由铝合金制成，但是由于是铝合金材质，在生产和使用时，由于温度较高，容易发生变形。另外，飞机的关节和滑轨等结构比较复杂，通常都是用整体的毛料进行处理，这种处理很可能会产生一些毛刺，无法达到飞机零件的高精度。如图3 所示，在航空零件生产中运用CNC 技术，能有效地确保产品的整体质量。采用CNC技术对零件的整体结构、尺寸、精度等进行整体的综合分析，保证零件的设计科学化，采用CNC 技术进行零件的加工，可以提高零件的加工效率，从而形成规范科学的飞机零部件加工工艺流程，确保零部件加工过程保持较高的精密度，提升零部件加工的生产效果与质量。

图3 纽威数控五轴机床生产国产客机C919 零部件

3.3 数控技术在汽车行业的应用

在汽车制造业中采用CNC 技术，可以保证加工工艺的可靠性，保证零件的加工精度。目前，在汽车工业的发展过程中，主要采用了焊接、涂装、装配等工艺，这不但可以保证汽车工业的高精度，而且还可以提高工作的效率和工作品质。从资料上看，在整个汽车的焊接过程中，每一台车的焊点都超过了4 000个。采用手工焊接工艺，不但很难确保其质量，而且对工人的健康也有一定的不利影响。通过对计算机进行控制，可以很好地解决手工焊接作业中存在的问题。利用激光传感器和可视传感器技术，实现了对焊接的跟踪监控，准确地控制了焊缝，实现了对焊缝的控制。

3.4 数控技术在工业生产中的应用

当前，随着我国工业的快速发展，产品产业的竞争也越来越激烈，为了在激烈的竞争中占据一席之地，必须不断提升企业的生产效能和增强自身的竞争能力。将数字控制技术引入到工业中，对提高企业的生产力和在市场上的竞争力具有重要意义。在实际的生产中，利用数字技术实现了对工厂的控制，将命令传递给工厂，由工厂的生产装置接受命令；实现了对工厂的自动化，使机器的工作同步进行，从而提高了工厂的工作效率。将CNC 技术引入到工业制造中，可以对各种工艺过程中发生的问题进行早期的报警，从而使工作人员可以及时的找到问题并对其进行相应的维护，从而使工厂正常运转，保证了工业企业的经济效益。将CNC 技术运用于工业制造，不但可以提升工厂的生产力，而且可以减少工厂的人力资源。实现了自动化，降低了对工人的劳动成本，提高了企业的经济效益。CNC 技术提高了工厂各车间的连接，改变了传统工业设备制造方式，提高了工厂的市场竞争能力。

3.5 数控技术在煤矿机械领域的应用

由于国民经济和社会的发展，人们的生活品质和对煤炭的需求量越来越大，煤炭工业的发展速度也越来越快。在矿井开采过程中，采掘工作人员根据矿井的不同情况，选用适宜的采掘仪器。采用现代化的采掘机械，可以加速矿井的采掘作业，并提高采掘作业的效率。将数字控制技术用于矿井采掘机械，可以使采掘机械的结构得到最优化，从而使采掘机械的使用更加有效。利用CNC 技术可以提高采掘装置的切削速率，提高采掘作业的效率。在矿井机器中采用CNC技术，可以提高矿井的采掘作业的效率，减轻采掘工人的工作负担，同时也可以提高采掘作业的效率；同时，还可以在矿井内进行其他的采掘作业，使得矿井的采掘工作更为标准化。

4 数控技术工作原理和数控在机械加工中的应用优势

4.1 数控技术工作原理

CNC 的核心功能是可以从多个角度对机床的各种运转设备进行实时的监控和调整，包括信号、运转数量、检测与定位等。通过编写数控系统控制软件，可以按照软件设定的控制流程，实现各种硬件和装备的操作。CNC 会对所有的数据进行全面的解析，并将解析的数据进行反馈，从而生成相应的指令，由CNC 的机器来执行。为了提高控制效率，在某些精度要求高的场合，必须采用插值运算，以提高控制效率，同时通过CPU 的响应数目来调节各参数，以确保机器的工作效率和稳定性。

4.2 数控在机械加工中的应用优势

4.2.1 技术精细要求

现在，各种行业对零件的需求量越来越大，为了保证零件的质量，手工制作的方法越来越不适应市场的需要，逐渐被淘汰。通过数控机床，可以将各种零件的生产制造信息和质量标准录入到控制系统，通过CNC 系统对各种零件进行数据化处理，减少了生产过程中出现的差错，同时也可以确保生产过程的精度。在目前的生产中，数字技术的运用和机床的精密控制可以取得更好的效果，从而使得CNC 技术在机械加工中的地位越来越重要。在实际生产中，CNC 技术还可以与电子制图技术相结合，实现了程序设计的最优，将复杂的3D 产品分解成了更为直观和细致的加工方法。

4.2.2 工作效率要求

利用CNC 技术，可以精确地对机床的平整度、形位公差等进行精确的控制，对加工路径进行全方位的硬化处理，既能保证产品的品质，又能减少工序，使刀具在切割工艺中起到很好的效果，缩短了进、退料的花费。利用CNC 可以对各种机床操作进行控制，特别是对机床进行切削时，可以达到对机床的要求。推动产品批量制造，使其在实际生产和使用中获得较大的经济利益。

5 结语

机电一体化CNC 技术是当前机床生产中普遍采用的一种工艺，它将改变传统的机械加工方法，使生产的效率和精确性得到了极大的改善，从而为各行各业的发展奠定了良好的基础。目前，我国的机电一体化CNC 刚刚起步，发展中还出现了一些不够完美的问题，因此必须将先进的思想和技术应用于今后的发展。目前，机电一体化CNC 已被应用于矿井机械制造、机床设备制造、汽车、航天、工业生产等领域，促进了机械制造领域的迅速发展，保障了机械制造的高品质。在今后的发展中，将会朝着高精度、高效率和柔性方向发展。