機(jī)械制造中數(shù)控技術(shù)的有效應(yīng)用

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摘要：“科教興國”是我國的發(fā)展方針之一，在科學(xué)技術(shù)的推動下，各行各業(yè)都發(fā)生著變化。數(shù)控技術(shù)的出現(xiàn)，使得機(jī)械運(yùn)動的控制工作可以通過數(shù)據(jù)控制完成。計算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)、傳感檢測技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和光電技術(shù)的出現(xiàn)，使得機(jī)械制造向著更精準(zhǔn)、更高效、更自動化的方向發(fā)展。文章圍繞其技術(shù)組成、發(fā)展領(lǐng)域、發(fā)展特點進(jìn)行分析，并進(jìn)行展望。

關(guān)鍵詞：數(shù)控技術(shù)；機(jī)械制造；有效應(yīng)用

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展使得各行各業(yè)或主動或被動地進(jìn)行改革。機(jī)械制造行業(yè)對整個國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。傳統(tǒng)的機(jī)械制造技術(shù)工藝繁雜、耗時長、效率低下，種種弊端促使著機(jī)械制造業(yè)進(jìn)行改革。數(shù)控技術(shù)的出現(xiàn)，使得機(jī)械制造流程精簡化、效率也大幅度提高。

1數(shù)控技術(shù)概述

1.1數(shù)控設(shè)備結(jié)構(gòu)組成及功能

數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用需要通過數(shù)控設(shè)備——數(shù)控機(jī)床來完成。執(zhí)行技術(shù)的機(jī)床、控制機(jī)床的系統(tǒng)以及外圍及時共同組成了數(shù)控技術(shù)。數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)圖如圖1所示?！皵?shù)控”指的是將信號數(shù)字化，使用機(jī)械設(shè)備的控制工作通過數(shù)字化信息完成，從而達(dá)到機(jī)械控制自動化的目的。而數(shù)控系統(tǒng)的核心是計算機(jī)。每個環(huán)節(jié)相互配合，指導(dǎo)機(jī)械制造向著自動化的方向發(fā)展。

1.2數(shù)控技術(shù)工作流程

數(shù)控技術(shù)依靠數(shù)控機(jī)床實現(xiàn)。其工作流程概況包括工作前的準(zhǔn)備，包括一系列的安全隱患排查工作，各組件的狀態(tài)檢查[1]。之后需要將所需要的制作程序進(jìn)行編制并且輸入。程序輸入之后，數(shù)控系統(tǒng)通過對程序的處理，進(jìn)行初步的譯碼和預(yù)處理，為接下來的流程做準(zhǔn)備。整個工作流程中每個環(huán)節(jié)都不能出現(xiàn)差錯，在程序編碼過程可以使用不同方式精簡工作流程。數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用流程如圖2所示。

2數(shù)控技術(shù)的特點

2.1高度精確性

數(shù)控機(jī)床是行使數(shù)控技術(shù)的載體，而數(shù)控機(jī)床將精密的機(jī)械和自動控制系統(tǒng)組成，這使得其具有極高的定位精準(zhǔn)度和重復(fù)定位精度。同時在進(jìn)行工作的過程中，其熱穩(wěn)定性與剛度也非常穩(wěn)定了，穩(wěn)定的系統(tǒng)大幅度減小了誤差。普通的機(jī)械制造技術(shù)生產(chǎn)出的產(chǎn)品質(zhì)量得不到有效的保證。而數(shù)控技術(shù)的精準(zhǔn)性能很大程度地解決產(chǎn)品的質(zhì)量問題[2]。

2.2高效性

高效性是數(shù)控技術(shù)區(qū)別于傳統(tǒng)的機(jī)械制造技術(shù)的特點之一。數(shù)控機(jī)床的很多組成結(jié)構(gòu)都能削減制造時間，例如自動換速、自動換刀。除此之外，在固定的程序設(shè)計完成之后，系統(tǒng)會自動進(jìn)再生產(chǎn)，減少了重復(fù)的時間。據(jù)不完全統(tǒng)計，數(shù)控技術(shù)比普通的機(jī)床生產(chǎn)率高3～4倍。數(shù)控技術(shù)的高效性不僅能解放人的雙手，而且能大幅度縮短制造時間。

2.3有效提高經(jīng)濟(jì)效益

機(jī)械制造業(yè)是制造業(yè)中較大的產(chǎn)業(yè)，2019年，機(jī)械制造業(yè)占制造業(yè)比重30.65%。收益=收入-成本，要有效提高經(jīng)濟(jì)效益，一方面可以從收入出發(fā)，另一方面也可以盡可能地減少成本。數(shù)控技術(shù)的出現(xiàn)，能使得機(jī)械制造業(yè)的成本大幅度降低。在成本方面，數(shù)控機(jī)床的出現(xiàn)可以減少其他種類的機(jī)床的消耗。如此往來可以間接減少機(jī)床的占地面積。大多數(shù)的機(jī)械制造業(yè)還是以盈利為目的的。數(shù)控技術(shù)的出現(xiàn)能為機(jī)械生產(chǎn)企業(yè)創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)效益，所以說，數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用必定會越來越廣泛[3]。

3數(shù)控技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r

當(dāng)前時代是信息時代，大數(shù)據(jù)、智能化等詞匯逐漸成為時代的標(biāo)簽。中國在堅持和完善社會主義制度的同時，不斷深化改革，為國家謀得更加穩(wěn)健的發(fā)展。數(shù)控技術(shù)的核心就是計算機(jī)，當(dāng)前數(shù)控技術(shù)的發(fā)展水平還在不斷提高。通過相關(guān)的研究表明高速化、精密化、智能化和微型化將是今后數(shù)控技術(shù)的發(fā)展方向。五軸聯(lián)動和復(fù)合機(jī)床的發(fā)展也會隨著時代的需求不斷革新。另外，數(shù)控技術(shù)也會不斷更新結(jié)構(gòu)、使用新材料優(yōu)化自身的新性能。例如，我的數(shù)控機(jī)床設(shè)計一直在從二維的CAD尋找向三維的CAD前進(jìn)的突破口。在三維的基礎(chǔ)上進(jìn)行CAD/CAM/CAE/PDM-的集成[4]。機(jī)械制造業(yè)的需求也會成為促進(jìn)數(shù)控技術(shù)開發(fā)的原動力。除此之外，在當(dāng)前的發(fā)展基礎(chǔ)上，也會加快開放系統(tǒng)的開發(fā)速度，為早日實現(xiàn)統(tǒng)一控制做出鋪墊。在開放式數(shù)控系統(tǒng)之中又可以分為全開放系統(tǒng)、嵌入系統(tǒng)以及融合系統(tǒng)。全開放系統(tǒng)的核心是坐標(biāo)軸電機(jī)的運(yùn)動。嵌入系統(tǒng)則需要PC作為人機(jī)界面和網(wǎng)絡(luò)通信。融合系統(tǒng)需要在當(dāng)前CNC的基礎(chǔ)上增加PC主板。當(dāng)前的數(shù)控技術(shù)已經(jīng)為各行各業(yè)帶去了很大的改變，在新技術(shù)、新材料的不斷驅(qū)動之下，數(shù)控技術(shù)也更好地服務(wù)于社會。

4數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)中的有效運(yùn)用領(lǐng)域

機(jī)械制造業(yè)之所以能在制造業(yè)中占較高的比重，是因為人們對機(jī)械產(chǎn)品的需求非常旺盛。機(jī)械產(chǎn)品，例如沏茶、發(fā)動機(jī)等。機(jī)械制造生產(chǎn)的過程需要將原材料轉(zhuǎn)變?yōu)槌善罚谱鞯牧鞒贪üに囋O(shè)計、鑄造熱處理、裝配等。在生產(chǎn)的過程中不同規(guī)模的企業(yè)可以采取不同的生產(chǎn)類型。諸如單件生產(chǎn)、成批生產(chǎn)、大量生產(chǎn)。不同的生產(chǎn)類型具有不同的生產(chǎn)特點。生產(chǎn)者需要針對性選擇生產(chǎn)途徑。當(dāng)前數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)的很多領(lǐng)域都有所應(yīng)用，下面將圍繞汽車行業(yè)、機(jī)械設(shè)備以及工業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行闡述。

4.1優(yōu)化汽車工業(yè)發(fā)展

在機(jī)械制造業(yè)，隨著人們需求的不斷增加，汽車工業(yè)發(fā)展前景十分光明。在擁有私家車的潮流之下，汽車行業(yè)的產(chǎn)銷量也不斷增加。數(shù)據(jù)顯示自2001年開始，汽車制造業(yè)一直在機(jī)械制造業(yè)中保持領(lǐng)先的狀態(tài)。2015年汽車的生產(chǎn)量達(dá)到2450.33萬輛，這一數(shù)據(jù)連續(xù)七年蟬聯(lián)全球第一。2020年中國實現(xiàn)全面脫貧的計劃，中國不斷發(fā)展，人們對生活的品質(zhì)要求也會不斷提高。將來汽車工業(yè)的發(fā)展前景也是非常廣闊的。汽車工業(yè)是機(jī)床產(chǎn)業(yè)的消費(fèi)主體，其消費(fèi)量占據(jù)大概50%，但是進(jìn)口機(jī)床卻占總額的80%，所以說這個巨大的市場需要調(diào)補(bǔ)。通過數(shù)控技術(shù)的使用，汽車工業(yè)發(fā)展的規(guī)模也會持續(xù)擴(kuò)大，效率也將大幅度提高。汽車產(chǎn)量如圖3所示。當(dāng)前，人類的需求拉動汽車工業(yè)的規(guī)模擴(kuò)張、質(zhì)量提高。數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用為汽車行業(yè)提供了嶄新的生產(chǎn)線。規(guī)模的擴(kuò)張，單件生產(chǎn)和小批量生產(chǎn)都滿足不了當(dāng)前的生產(chǎn)規(guī)模。在國內(nèi)的生產(chǎn)技術(shù)不能滿足汽車工業(yè)的發(fā)展的背景下，進(jìn)口成了很多汽車行業(yè)的選擇。中國以“制造大國“著稱，”中國制造“無可厚非，但是單純的制造利益微乎其微。中國要取得更好的發(fā)展，就必須以先進(jìn)的技術(shù)作為支撐，從根本上來發(fā)展汽車生產(chǎn)行業(yè)。數(shù)控技術(shù)的出現(xiàn)，提高了汽車生產(chǎn)的效率以及精準(zhǔn)度。數(shù)控技術(shù)在汽車工業(yè)的不斷深入，就能使得我國汽車向著科技化發(fā)展，自給自足，滿足中國的市場，甚至滿足對外的市場。

4.2促進(jìn)機(jī)械設(shè)備制造進(jìn)程

機(jī)械設(shè)備的種類繁多，機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用范圍也十分廣泛。近年來我國致力于解決脫貧問題，脫貧的過程中注重農(nóng)業(yè)帶動發(fā)展。在農(nóng)業(yè)快速發(fā)展的過程中，農(nóng)業(yè)機(jī)械的需求也隨之增加。另外國家的建設(shè)進(jìn)程不斷加快，美麗中國的建設(shè)需要工程機(jī)械。通過調(diào)查研究可以發(fā)現(xiàn)，在中國乃至世界發(fā)展的進(jìn)程中，對機(jī)械設(shè)備的需求是無窮無盡的。例如，基本的公路工程、建筑工程等。數(shù)控技術(shù)在機(jī)械設(shè)備制造中的應(yīng)用，使得各種機(jī)械設(shè)備具備了更完善的功能，從而使得相關(guān)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展更為便捷。例如，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，農(nóng)業(yè)機(jī)械的播種機(jī)、收割機(jī)等，能大幅度減少勞動力的使用。另外，還能優(yōu)化播種的效果。收割機(jī)能大幅度減少在收割的過程中浪費(fèi)的糧食。優(yōu)質(zhì)的機(jī)械設(shè)備與先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)相結(jié)合，才會使得相關(guān)產(chǎn)業(yè)取得更加完善的發(fā)展。不同行業(yè)的發(fā)展都與機(jī)械設(shè)備相關(guān)聯(lián)，數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用能為行業(yè)的發(fā)展提供機(jī)械設(shè)備。優(yōu)質(zhì)的機(jī)械設(shè)備促進(jìn)生產(chǎn)進(jìn)程高效、高質(zhì)量，各行各業(yè)都能擁有更光明的發(fā)展前景。未來是屬于自動化、智能化的世界。

4.3推動工業(yè)生產(chǎn)進(jìn)程

衡量制造業(yè)的實際產(chǎn)出可以利用工業(yè)生產(chǎn)指數(shù)作為標(biāo)準(zhǔn)。利用總指數(shù)來衡量工業(yè)的綜合發(fā)展速度。在國家的發(fā)展進(jìn)程中，工業(yè)生產(chǎn)占有很大的比例?？茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展為工業(yè)生產(chǎn)的智能化、自動化創(chuàng)造了更多機(jī)會。數(shù)控技術(shù)就是典型的技術(shù)之一。工業(yè)生產(chǎn)本身就是將人、機(jī)械、辦法、材料連接起來，實現(xiàn)多維融合。人工智能的發(fā)展使得程序變得精簡，人為的部分也在數(shù)控技術(shù)的控制下逐漸被替代。數(shù)控在工業(yè)生產(chǎn)中可以扮演多種角色。其一，數(shù)控技術(shù)可以通過設(shè)定的程序減少人力資源的浪費(fèi)。其二，在生產(chǎn)的過程中，數(shù)控技術(shù)可以實現(xiàn)傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)不能完成的工作。另外，數(shù)控技術(shù)還能對生產(chǎn)的過程進(jìn)行監(jiān)督，當(dāng)出現(xiàn)差錯的時候能自動報錯，從而減少由于生產(chǎn)質(zhì)量不過關(guān)造成的浪費(fèi)。數(shù)控技術(shù)的出現(xiàn)推動了工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的進(jìn)程。

5數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)中的發(fā)展前景

數(shù)控技術(shù)的發(fā)展不僅僅停留在當(dāng)前的階段。國內(nèi)外相關(guān)的研究者還在不斷研究使得數(shù)控技術(shù)向著更精準(zhǔn)、更高效、更微型的方向發(fā)展。五軸聯(lián)動可以實現(xiàn)更高效、新結(jié)構(gòu)、新材料可以實現(xiàn)更精密。開放式數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計，使得數(shù)控技術(shù)向著統(tǒng)一化的方向發(fā)展。在將來，數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域也會更加廣泛。不僅僅是機(jī)械制造業(yè)，還包括信息行業(yè)、醫(yī)療設(shè)備行業(yè)、軍事裝備等。

6結(jié)束語

信息時代帶給人類發(fā)展的變化是顯而易見的，不僅僅是中國，世界也在不斷向著智能化、自動化的方向邁步。數(shù)控技術(shù)的出現(xiàn)，將信息數(shù)字化，使得機(jī)械制造業(yè)向著自動化的方向不斷前進(jìn)。數(shù)控技術(shù)以其自身的特點，在機(jī)械制造業(yè)的多個領(lǐng)域起著至關(guān)重要的作用。為機(jī)械制造業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益提高、質(zhì)量提高、規(guī)模擴(kuò)大做出了巨大的貢獻(xiàn)。各國對數(shù)控技術(shù)的研究還在不斷深入，相信通過之后的研究，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展空間將會更大。

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[4]譚惠忠.數(shù)控技術(shù)在自動化機(jī)械制造中的應(yīng)用[J].農(nóng)家參謀,2019(21):161.

作者：李紹友 單位：湖南化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院