數(shù)控技術在機械制造中的應用研究

摘 要：數(shù)控技術通過具有特定功能的程序語言，利用計算機控制技術實現(xiàn)對機械產(chǎn)品的自動化加工，是智能制造的重要基礎。本文從數(shù)控技術的優(yōu)勢入手，分析了其在機械制造中的應用，并提出了具體的發(fā)展意見。

關鍵詞：數(shù)控技術；機械制造；應用

為轉變經(jīng)濟發(fā)展方式，推動傳統(tǒng)制造業(yè)向智能制造轉型升級，2015年5月8日，國務院印發(fā)《中國制造2025》行動綱領，促進信息化和工業(yè)化深度融合，提升我國制造業(yè)整體水平。將“高檔數(shù)控機床”列為十大重點領域之一，提出“開發(fā)精密、高速、高效、柔性數(shù)控機床與基礎制造裝備及集成制造系統(tǒng)，以提升可靠性、精度保持性為重點，開發(fā)高檔數(shù)控系統(tǒng)主要功能部件及關鍵應用軟件”。[1]數(shù)控技術是指通過編寫具有特定功能的程序語言，利用計算機控制技術對機械加工設備運行軌跡的控制，實現(xiàn)對機械產(chǎn)品自動化加工的技術，是提升機械加工效率和精度，推動機械制造業(yè)向自動化、智能化發(fā)展的重要手段。[2]

1 數(shù)控技術的優(yōu)勢分析

第一，高精度加工，數(shù)控機床的結構具有良好的剛度和熱穩(wěn)定性，能進行大切削用量的強力切削。采用多軸聯(lián)動，具有高動態(tài)響應的進給系統(tǒng)，能實現(xiàn)微米級直線軸定位。[3]結合先進的控制系統(tǒng)，實現(xiàn)自適應控制和智能化誤差補償，能有效降低廢品率，提高生產(chǎn)效率。第二，定制化生產(chǎn)，數(shù)控機床可通過調整操作參數(shù)、更換加工程序從而實現(xiàn)對不同規(guī)格、尺寸的零件的加工，替代復雜生產(chǎn)線，實現(xiàn)柔性化制造。[4]能實現(xiàn)對精密復雜表面的自動化加工，為復雜結構的單件、小批量生產(chǎn)及新產(chǎn)品的研發(fā)提供了便利。

2 數(shù)控技術在機械制造中的應用

2.1 汽車工業(yè)

傳統(tǒng)的汽車工業(yè)追求規(guī)?；?、效益化，消費者對汽車功能需求的提高對汽車零部件精度和整車性能提出了更高要求，數(shù)控技術的廣泛應用推動其向個性化、小規(guī)模、高效率方向發(fā)展。汽車發(fā)動機的曲軸、活塞、連桿、氣缸等零件加工，變速箱中的軸和齒輪的加工，整車生產(chǎn)的沖壓、焊接、涂裝和總裝線等工藝都需要應用數(shù)控機床。將數(shù)控機床、工業(yè)機器人等生產(chǎn)要素與計算機技術結合起來構成柔性制造系統(tǒng)，如當前很多汽車公司采用的自動化車身前板生產(chǎn)線，無需工作人員進行加工作業(yè)，實現(xiàn)機器換人。

2.2 采煤機械

采煤機械制造中毛坯制造、單件下料等過程應用數(shù)控技術，能動態(tài)調節(jié)加工工藝參數(shù)，實現(xiàn)對制造過程的智能化控制，提高作業(yè)效率和生產(chǎn)質量，提升機械設備的性能，降低采煤的危險性。采煤機浮動油封結構加工時必須保證內環(huán)凸曲面與外環(huán)凹曲面密封圈壓縮量相等，其密封性能受內外環(huán)凹凸面加工精度的影響，采用數(shù)控氣割取代傳統(tǒng)的仿形加工，自動可調整的切縫補償裝置能精確控制毛坯的加工余量，使切割速度更快，加工精度更高。

2.3 航空航天

航空航天技術是國家科技發(fā)展水平的重要體現(xiàn)，也是國家綜合國力的重要標志，對機械制造材料選用和加工精度提出了新的要求。航空航天設備多采用鋁合金、鈦合金等輕質材料，傳統(tǒng)的切削、銑削技術產(chǎn)生的切削熱易導致零件產(chǎn)生變形，影響加工質量。高速切削技術的切削力小、產(chǎn)熱少，結合數(shù)控技術、傳感技術、模糊控制技術、人工神經(jīng)網(wǎng)絡技術進行智能化控制，動態(tài)控制加工過程，提高加工精度，滿足航空航天設備的制造要求。

2.4 工業(yè)生產(chǎn)

數(shù)控技術在工業(yè)生產(chǎn)中的典型應用為工業(yè)機器人，能接受人類指令并按照預設的程序執(zhí)行運動， 廣泛用于工業(yè)搬運、機械加工、焊接、裝配、噴涂等工業(yè)生產(chǎn)過程，替代人類在高溫、粉塵、有毒有害等惡劣勞動環(huán)境下工作。工業(yè)機器人包括高精密減速器、高性能伺服電機、高速高性能控制器等關鍵技術。由計算機程序組成數(shù)控系統(tǒng)控制單元，通過控制面板驅動執(zhí)行機構完成既定操作，結合壓力傳感器、碰撞檢測傳感器、視覺傳感器對設備運行狀態(tài)進行數(shù)據(jù)采集，及時反饋信息并采取動態(tài)調整措施，保證生產(chǎn)安全，提升產(chǎn)品質量。

3 數(shù)控技術在機械制造中的發(fā)展

為推進數(shù)控技術在機械制造中的發(fā)展，需要政府加強統(tǒng)籌管理，細化并落實相關政策，指明具體的發(fā)展路徑。加快標準化建設，確保按照相關技術要求進行數(shù)控機床模塊化制造，搭建數(shù)控交流服務平臺和試驗驗證平臺，規(guī)范工藝和產(chǎn)品。出臺財政補貼和稅收優(yōu)惠政策，鼓勵企業(yè)科技創(chuàng)新，從材料、熱處理、軸承等基礎工藝入手，研究動、靜結合面的小或無應力裝配，調整主軸軸承間隙等裝配參數(shù)和主軸密封與潤滑方式，選擇合適的監(jiān)控參數(shù)和參數(shù)閾值，不斷提高數(shù)控機床的精度和可靠性。實施產(chǎn)教融合，開展校企合作，企業(yè)和高校共同研發(fā)數(shù)控技術前沿相關的課題，協(xié)助高校開展現(xiàn)代學徒制人才培養(yǎng)。優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結構，完善產(chǎn)業(yè)鏈，整合產(chǎn)業(yè)資源，發(fā)揮龍頭企業(yè)在行業(yè)發(fā)展中的引領作用。

4 結論

數(shù)控技術是順應“中國制造2025”國家戰(zhàn)略，實現(xiàn)高精度加工和定制化生產(chǎn)，提升我國制造業(yè)自動化、智能化的重要手段，在汽車工業(yè)、采煤機械、航空航天、工業(yè)生產(chǎn)中都有廣泛應用。為推進數(shù)控技術在機械制造中的發(fā)展，需要政府加強統(tǒng)籌管理，加快標準化建設和基礎平臺建設；鼓勵科技創(chuàng)新，突破核心技術；優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結構，推動產(chǎn)教融合。

參考文獻：

[1]國務院.關于印發(fā)《中國制造2025》的通知[Z].國發(fā)[2015]28號，2015-05-08.

[2]張武.數(shù)控技術在機械制造中的應用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[J].裝備制造技術，2017（2）：260-261.

[3]張世卓.淺談數(shù)控技術在機械加工業(yè)中的應用[J].山東工業(yè)技術，2018（1）：53.

[4]于春雨.論數(shù)控技術在我國機械制造行業(yè)應用[J].科技經(jīng)濟市場，2018（1）：17-19.

作者簡介：李薇（1989-），女，四川南充人，碩士，助教，研究方向：機械設計與制造。