機械制造中數(shù)控技術的應用

李崢

摘 要：近來新一代的工業(yè)革命的說法一再被各國關注，德國提出工業(yè)4.0，美國的3D打印技術，我國也緊隨其后提出了2025發(fā)展規(guī)劃。其中在規(guī)劃里提到的智能機器人等新技術，是這次國家工業(yè)革命的關鍵，而智能機器人所應用技術的關鍵是數(shù)控技術。所謂數(shù)控技術（Numerical Control），是通過電腦的編程來控制機械設備進行各類零部件的加工，從而替代傳統(tǒng)的純機械加工，是現(xiàn)代機械制造向智能化方向發(fā)展的重要技術。雖然這項技術在國內已經(jīng)發(fā)展很長時間，也取得一定的成就，但其成熟的運用仍需要我們進一步的研發(fā)。

關鍵詞：工業(yè)革命；智能機器人；數(shù)控技術；機械制造；應用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.24.016

1 緒論

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，現(xiàn)在的制造技術還是很難達到我們的需求。數(shù)控技術的發(fā)展對我國機械制造水平的提高有很大作用，這也更有利于我國新工業(yè)中對機械制造要求。我國對未來產(chǎn)品的要求個性化定制，生產(chǎn)周期短，種類多批量小，且精度高，這自然就對現(xiàn)代機械制造設備的要求增高。數(shù)控技術恰好是現(xiàn)代機械制造的核心，是現(xiàn)代機械設備自動化、智能化、復合化的基礎[1]。

在現(xiàn)代越來越快速的經(jīng)濟發(fā)展中，老式傳統(tǒng)設備自然無法滿足需求。因此，當時在經(jīng)濟發(fā)展的推動與制造業(yè)的需求下，數(shù)控技術的應用是不可或缺的。然而雖然數(shù)控技術發(fā)展多年，在各類宣傳報道中也頻繁出現(xiàn)，但除了專業(yè)人士之外大多人還是不清楚。本文將對何為數(shù)控技術，數(shù)控技術的發(fā)展，以及在各行各業(yè)中的應用情況等做相關介紹。

2 數(shù)控技術介紹

數(shù)控技術是借助電腦編程來控制機械加工設備，替代傳統(tǒng)人工勞力操作，實現(xiàn)生產(chǎn)制造過程的自動化或半自動化的技術。數(shù)控技術有一定的復合型，它既涉及傳統(tǒng)的機械制造技術，又涉及發(fā)展中的計算機技術、光機電技術等。因此，它的特點也是基于各類技術的整合，具有效率高，精度高，自動化、節(jié)約人工成本等特點[2]。

數(shù)控技術的具體實現(xiàn)過程，首先是技術人員對其希望制造產(chǎn)品進行觀測，取得相應的圖紙或數(shù)據(jù)；其次在電腦上，通過相應的編程軟件將所需要生產(chǎn)產(chǎn)品的尺寸轉化為對應程序；然后將做好的程序拷貝到現(xiàn)場數(shù)控設備上，如數(shù)控機床、智能機器人等；最后再由現(xiàn)場操作者調取程序開始產(chǎn)品生產(chǎn)。在編程時，現(xiàn)在的辦公軟件大都支持電子圖紙直接轉化為程序，避免了員工手動編程的繁瑣。另外，現(xiàn)場設備的應用不僅是靠計算機和程序，還需要傳感器、編碼器等電子設備、自動控制技術等，可以說數(shù)控技術是眾多技術相結合的高新技術。

數(shù)控技術的具體特點主要表現(xiàn)在：（1）能加工復雜產(chǎn)品，例如借助機器人手臂的作用，可以完成很多復雜多面體或零部件的加工；（2）調整靈活度大，如果所加工產(chǎn)品需要進行尺寸更改，可以隨時調整數(shù)控設備的參數(shù)來滿足需求；（3）定位簡化，以前的工藝可能需要定位一次加工一個尺寸，現(xiàn)在數(shù)控設備可以實現(xiàn)一次定位后完成多個尺寸加工；（4）模塊化應用提高效率，例如沖孔數(shù)控機床加工時，無需人工選擇沖頭直徑，設備會自動調取各模塊的沖頭完成產(chǎn)品生產(chǎn)；（5）利于其它技術在生產(chǎn)制造的應用，諸如計算機輔助制造、自動化控制技術、相關電子技術等?？傊?，可以說數(shù)控技術使傳統(tǒng)制造業(yè)發(fā)生了革命性的改變，將機械制造的質量、效率、功能等推到了一個較高的水平 [3]。

3 數(shù)控技術的發(fā)展

前期，我國引進國外數(shù)控設備，并對其開始運用，后期又不斷進行自主創(chuàng)新，發(fā)展自主的數(shù)控設備或系統(tǒng)，然而到目前為止，我國實際生產(chǎn)中所需要的很多高精度、高復雜度的數(shù)控系統(tǒng)或設備還是需要靠進口。因此在我國大力發(fā)展數(shù)控技術是勢在必行的，這不僅有利于工業(yè)生產(chǎn)，也有利于我國經(jīng)濟發(fā)展，更有利于保障我國的國際地位。新時代決定了機械制造技術的集成化、自動化、網(wǎng)絡化等的發(fā)展趨勢，因而數(shù)控技術的進一步發(fā)展也必然趨向復合化、智能化、多功能化等。

4 機械制造中數(shù)控技術的應用

對于數(shù)控技術在現(xiàn)實機械制造中的應用涉及到很多行業(yè)很多方面，下面我們選取主要的三個領域進行介紹。（1）數(shù)控技術與機床設備。數(shù)控技術在機床的運用，實現(xiàn)了機床的良好控制，從而誕生了我們稱之為的數(shù)控機床?，F(xiàn)在的數(shù)控機床種類繁多，如數(shù)控沖床、數(shù)控銑床、數(shù)控車床等等?？偟母爬ㄋ膬?yōu)點表現(xiàn)在：加工效率提高；加工質量提高；復雜產(chǎn)品的可加工性提升；含有自動檢測或補償功能；勞動量減小，改善工人作業(yè)環(huán)境。不過對應數(shù)控機床的發(fā)展，相關企業(yè)的維護、保養(yǎng)、維修等也需要跟上，也就是對員工的數(shù)控技術培訓要跟進；（2）數(shù)控技術與汽車工業(yè)。隨著汽車技術的發(fā)展，傳統(tǒng)的制造技術不僅在精度水平上達不到要求，在產(chǎn)能上也是問題。而利用數(shù)控技術能很好地解決這些問題，具體表現(xiàn)為：精度提高，可靠性提高；有相應的自動測量和補償功能；效率提高、勞動量減??；遇到故障會自動報警并生成代號?，F(xiàn)在各國汽車工業(yè)的發(fā)展都離不開數(shù)控技術，在這方面國外的技術已經(jīng)應用相當成熟，他們借助數(shù)控技術對汽車部件工藝進行改進，使得汽車的生產(chǎn)周期縮短 [4]。而我國雖然依靠引進或自主的一些設備實現(xiàn)了數(shù)控化，但對汽車部件的生產(chǎn)工藝還都是照抄國外工藝，并未結合數(shù)控技術進行自主的改進。因此，在汽車工業(yè)我國的數(shù)控技術還需要多加發(fā)展，以便實現(xiàn)實際生產(chǎn)中如車架、發(fā)動機、變速箱的工藝優(yōu)化[5]；（3）數(shù)控技術與工業(yè)機器?，F(xiàn)在所謂工業(yè)機器人就是一般是指設置了多個自由度的機械手臂，它可以在數(shù)控程序的控制下，按照人們期望的方式運作?，F(xiàn)在工業(yè)機器人應用包括焊接、切割、搬運、抓取等等，其主要作用表現(xiàn)如下：提高了工作效率；改善了員工勞動環(huán)境；提高了產(chǎn)品加工質量；降低了企業(yè)人力成本；使得產(chǎn)品投入成本降低。它不僅可以應用到切割、涂裝、焊接、裝配等工作上，還可以應用到海底作業(yè)或外太空作業(yè)，以及對爆炸性、輻射性物品的處理工作[6]。但工業(yè)機器人并不是可以脫離人自己運行的，他還是需要人員的操作、維護、維修等，因此在發(fā)展機器人的同時，需要培養(yǎng)員工對數(shù)控技術的了解。

5 結論

機械制造業(yè)在我國占有非同一般的地位，對其應用數(shù)控技術這對我國工業(yè)效率、工業(yè)自動化的提升都是有利的。但現(xiàn)在我們在機械制造中的數(shù)控應用還未達到發(fā)達國家水平，這就決定我們需要加大數(shù)控技術的研究與運用。相信隨著我國科技的進步，數(shù)控技術在機械制造中能得到更好地運用，帶來更多的實際價值，促進我國社會經(jīng)濟的發(fā)展。

參考文獻

[1]顏炳月.小議數(shù)控技術的發(fā)展趨勢與發(fā)展途徑[J].今日科苑，2007.

[2]孫榮創(chuàng).數(shù)控技術及裝備的發(fā)展趨勢及策略[J].中國科技信息，2006.

[3]龍章科.數(shù)控技術在機械制造中的發(fā)展應用[N].2007（12）.

[4]中國機床工具工業(yè)協(xié)會行業(yè)發(fā)展部.CIMT200l巡禮[J].世界制造技術與裝備市場，200l（03）：18-20.

[5]李冬梅.數(shù)控技術在機械制造中的應用與發(fā)展[Z].中國科技信息，2006.

[6]陳光明.基于數(shù)控加工的工藝設計原則及方法研究[J].制造業(yè)自動化，2005（09）.endprint