數(shù)控技術(shù)在機(jī)械加工中的應(yīng)用分析與發(fā)展歷程

張?zhí)煲? 周龍

摘要：我國(guó)科學(xué)技術(shù)在這些年的發(fā)展之中不斷提升，機(jī)械加工行業(yè)也取得了巨大進(jìn)步，數(shù)控技術(shù)在其中發(fā)揮了重要的作用，應(yīng)用優(yōu)勢(shì)不斷呈現(xiàn)，不僅大幅度提高了機(jī)械加工的效率和精度，還提升了其自動(dòng)化水平，有力推動(dòng)了機(jī)械加工行業(yè)的快速發(fā)展。本文對(duì)數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用與其發(fā)展過(guò)程進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析。

關(guān)鍵詞：機(jī)械加工；數(shù)控技術(shù)；效率；自動(dòng)化；發(fā)展

引言

在當(dāng)今機(jī)械加工發(fā)展當(dāng)中，數(shù)控技術(shù)在我國(guó)已經(jīng)有了較長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展歷程，并得到了廣泛的應(yīng)用，該技術(shù)具有多種特點(diǎn)，并熟練運(yùn)用于各種領(lǐng)域。數(shù)控技術(shù)的運(yùn)用實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化生產(chǎn)，所以將數(shù)控技術(shù)運(yùn)用于機(jī)械加工行業(yè)之中，可大大提高國(guó)家的生產(chǎn)力水平，也促進(jìn)了我國(guó)機(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展，促進(jìn)我國(guó)的工業(yè)實(shí)現(xiàn)全面現(xiàn)代化。

1.數(shù)控加工技術(shù)在機(jī)械加工中的應(yīng)用分析

在現(xiàn)階段，數(shù)控加工技術(shù)在機(jī)械制造行業(yè)中的應(yīng)用十分廣泛，對(duì)機(jī)械加工生產(chǎn)的影響深遠(yuǎn)，加大數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用，也能促進(jìn)我國(guó)制造業(yè)的發(fā)展。

1.1數(shù)控技術(shù)的特點(diǎn)

（1）加工產(chǎn)品質(zhì)量高

通過(guò)數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用，可以對(duì)多種形式的曲面進(jìn)行加工，成功解決了復(fù)雜曲面結(jié)構(gòu)在普通機(jī)床上無(wú)法加工的難題，數(shù)控技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)零件等更高精度的加工，使得機(jī)械產(chǎn)品更加多樣化，也使得產(chǎn)品質(zhì)量大大提高。

（2）耗時(shí)短，效率高

數(shù)控加工只需要對(duì)加工產(chǎn)品進(jìn)行編程，然后進(jìn)行一次裝夾，就可完成多道工序的加工，大大縮短了加工時(shí)間，提高了生產(chǎn)率。

（3）加工形成模塊化

在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)中，數(shù)控技術(shù)逐步對(duì)其進(jìn)行模塊化設(shè)置，大大減少了換刀安裝等時(shí)間，從而使加工產(chǎn)品的質(zhì)量和精度穩(wěn)定。

1.2數(shù)控技術(shù)的重要作用

（1）有利于提高機(jī)床的控制力

數(shù)控技術(shù)的運(yùn)用可提高機(jī)床自身的控制力效果，由于機(jī)床上的設(shè)備是通過(guò)數(shù)控來(lái)進(jìn)行自動(dòng)控制，因此使機(jī)床的加工性能達(dá)到了最大程度的發(fā)揮，提高了機(jī)械加工質(zhì)量，從而獲得更大的收益。逐步提高數(shù)控技術(shù)的水平，也大大簡(jiǎn)化了機(jī)床設(shè)備的操作，使工作效率進(jìn)一步提高。

（2）有利于推動(dòng)制造行業(yè)往更高水平的發(fā)展

數(shù)控技術(shù)對(duì)我們?nèi)祟?lèi)制造業(yè)的發(fā)展有著非常重要的影響，將此先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用于制造產(chǎn)業(yè)當(dāng)中，使得市場(chǎng)上有了更加多樣化的產(chǎn)品，也為一些復(fù)雜的機(jī)械產(chǎn)品等提供了技術(shù)保障。此技術(shù)的誕生，提高了生產(chǎn)效率，從而提高了收益，這也推動(dòng)了數(shù)控技術(shù)往更先進(jìn)層面的發(fā)展，進(jìn)而提高了全球制造行業(yè)水平。

1.3機(jī)械加工行業(yè)中數(shù)控技術(shù)的運(yùn)用

（1）現(xiàn)代各種機(jī)床設(shè)備領(lǐng)域

機(jī)床中數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用十分廣泛，機(jī)床設(shè)備在機(jī)械加工的過(guò)程中是一個(gè)最基本的使用工具之一，它在其中的應(yīng)用程度在一定層面上也反映了一個(gè)國(guó)家制造業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r。數(shù)控技術(shù)的運(yùn)用需與計(jì)算機(jī)技術(shù)緊密結(jié)合，將控制裝置與計(jì)算機(jī)相連，使機(jī)床實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，并在整個(gè)加工過(guò)程中起監(jiān)控和指導(dǎo)作用，這不僅使加工在可控制的范圍之內(nèi)，也使機(jī)床對(duì)零件的加工更為精密，效率大大提高。

（2）汽車(chē)工業(yè)領(lǐng)域

近年來(lái)，我國(guó)的工業(yè)技術(shù)不斷進(jìn)步，促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們的物質(zhì)生活生活水平也逐步提高，這也極力推動(dòng)了汽車(chē)工業(yè)的蓬勃發(fā)展，汽修行業(yè)對(duì)汽車(chē)零部件的需求量也日益增加，僅靠過(guò)去通用的制造方法已滿(mǎn)足不了市場(chǎng)需求，所以數(shù)控技術(shù)在此領(lǐng)域起到了重要作用，數(shù)控加工可實(shí)現(xiàn)大批量的汽車(chē)工業(yè)生產(chǎn)，尤其對(duì)于內(nèi)部的一些復(fù)雜精密的零部件加工，而且效率高，質(zhì)量好。汽車(chē)制造是我國(guó)經(jīng)濟(jì)的一個(gè)重要組成部分，數(shù)控技術(shù)的廣泛應(yīng)用也提高了國(guó)產(chǎn)汽車(chē)的綜合競(jìng)爭(zhēng)能力。

2.數(shù)控技術(shù)的發(fā)展歷程

2.1世界數(shù)控技術(shù)歷史的發(fā)展

數(shù)控機(jī)床的研制最早是從美國(guó)開(kāi)始的。20世紀(jì)40年代，首臺(tái)數(shù)字電子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)使數(shù)控機(jī)床的出現(xiàn)成為可能。1952年，世界上第一臺(tái)用專(zhuān)用電子計(jì)算機(jī)控制的三坐標(biāo)立式數(shù)控銑床誕生于麻省理工學(xué)院（MIT），經(jīng)過(guò)改進(jìn)于1955實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，但由于成本原因只限于在航空工業(yè)中使用。1960年開(kāi)始，德國(guó)、日本、中國(guó)等國(guó)家都相繼投入到開(kāi)發(fā)，生產(chǎn)和使用數(shù)控機(jī)床的行列中來(lái)。

普遍認(rèn)為，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展到目前為止經(jīng)歷了2個(gè)階段和6代的發(fā)展。

第一階段的數(shù)控系統(tǒng)為硬件數(shù)控（NC），分別為采用電子管的第一代（1952—1959年），采用晶體管分離分離元件，出現(xiàn)自動(dòng)換刀的數(shù)控機(jī)床，稱(chēng)為加工中心，使數(shù)控裝置進(jìn)入到第二代（1959—1965年），采用小、中規(guī)模集成電路的第三代。

第二階段的數(shù)控系統(tǒng)稱(chēng)為計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC），也稱(chēng)軟件數(shù)控。分別經(jīng)歷了采用大規(guī)模集成電路的小型通用計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)為第四代，之后微處理器開(kāi)始用于數(shù)控系統(tǒng)，數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展到第五代（1974年開(kāi)始），1990年，出現(xiàn)了基于個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）為平臺(tái)的數(shù)控系統(tǒng)，使數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)入到第六代。

2.2國(guó)內(nèi)數(shù)控技術(shù)的現(xiàn)狀

自上世紀(jì)六十年代開(kāi)始，我國(guó)便開(kāi)始了數(shù)控技術(shù)的研究工作，經(jīng)過(guò)幾十年的努力，我們?cè)趪?guó)內(nèi)許多高校都開(kāi)設(shè)了數(shù)控技術(shù)專(zhuān)業(yè)，在數(shù)控技術(shù)發(fā)展上取得了很大的成就，特別是在通用微機(jī)數(shù)控領(lǐng)域，以PC平臺(tái)為基礎(chǔ)的國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)，已經(jīng)走在了世界前列。但是我國(guó)數(shù)控技術(shù)的現(xiàn)狀還是存在著很大的問(wèn)題，例如加工精度不夠，技術(shù)創(chuàng)新能力相對(duì)較弱，市場(chǎng)占有率低等。在當(dāng)今的數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，市場(chǎng)基本被SIEMENS和FANUC兩家公司占有，我國(guó)自主的數(shù)控系統(tǒng)面臨著極大的挑戰(zhàn)，很多方面與世界的主流先進(jìn)技術(shù)還存在很大的差距。

因此，我們當(dāng)前要將可持續(xù)發(fā)展應(yīng)用到數(shù)控領(lǐng)域中，結(jié)合我國(guó)的基本國(guó)情，走符合我們中國(guó)國(guó)情的基本數(shù)控技術(shù)發(fā)展道路。

2.3數(shù)控技術(shù)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)

（1）高速、高精度的數(shù)控機(jī)床

在當(dāng)今數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，效率、質(zhì)量是先進(jìn)制造技術(shù)的主體。高速、高精加工技術(shù)可極大地提高效率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，縮短生產(chǎn)周期和提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。在轎車(chē)領(lǐng)域，對(duì)于車(chē)輛加工的速度需求就顯得尤為突出。根據(jù)乘聯(lián)會(huì)的零售數(shù)據(jù)，2018年，上汽大眾和一汽大眾的銷(xiāo)量總和超過(guò)了400萬(wàn)輛，2018年銷(xiāo)量最高的轎車(chē)為46.76萬(wàn)輛，這是一個(gè)什么概念呢？年產(chǎn)30萬(wàn)輛車(chē)的生產(chǎn)節(jié)拍是40秒一輛，而銷(xiāo)量最高的轎車(chē)在此基礎(chǔ)上還要提升一半，這對(duì)于一條生產(chǎn)線(xiàn)來(lái)說(shuō)是極大的挑戰(zhàn)，對(duì)生產(chǎn)線(xiàn)數(shù)控技術(shù)加工的速度和精度有著極高的要求。

（2）智能化的發(fā)展趨勢(shì)

智能化是通過(guò)聚集各種智能技術(shù)，使智能設(shè)備像人一樣具有處理各種問(wèn)題的能力。隨著科技的發(fā)展，錯(cuò)誤率低運(yùn)算速度快的智能機(jī)器必將代替絕大部分人工。智能化的優(yōu)勢(shì)性主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一，智能化可以極大的提高機(jī)床的計(jì)算速度，提高機(jī)床的工作效率。第二，智能化系統(tǒng)的應(yīng)用使機(jī)床就算出現(xiàn)較大的誤差也能夠根據(jù)系統(tǒng)自身的運(yùn)算補(bǔ)償回來(lái)，從而減小誤差。第三，智能化能夠極大的簡(jiǎn)化操作步驟，減輕人工的壓力，從而節(jié)省人力成本。

3.結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)前我國(guó)正處于社會(huì)主義初級(jí)階段，主要矛盾為落后生產(chǎn)力和人民日益增長(zhǎng)的物質(zhì)文化需求的矛盾，因此，提升我國(guó)的綜合生產(chǎn)力便尤為重要。生產(chǎn)力的發(fā)展離不開(kāi)數(shù)控技術(shù)的支持，只有數(shù)控技術(shù)發(fā)展起來(lái)過(guò)后，我們才能極大的提高生產(chǎn)力，提高硬件的加工精度，提高我國(guó)的制造力。隨著我國(guó)的數(shù)控技術(shù)的高速發(fā)展，中國(guó)制造必將媲美世界先進(jìn)生產(chǎn)制造技術(shù)，趕上當(dāng)今世界的發(fā)達(dá)國(guó)家。

參考文獻(xiàn)

[1]周利平.數(shù)控技術(shù)基礎(chǔ).西南交通大學(xué)出版社.2011.

[2]圖說(shuō)汽車(chē).2018年全國(guó)汽車(chē)銷(xiāo)量排行榜.易車(chē)網(wǎng).2019.

[3]宋韜.我國(guó)數(shù)控技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].山東工業(yè)技術(shù).2016（17）：29-30.

[4]王彩霞.數(shù)控系統(tǒng)與數(shù)控機(jī)床技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)[J].新技術(shù)新工藝.2010-04-25.

作者簡(jiǎn)介：張?zhí)煲恚?997—），男，四川省自貢市，本科，西華大學(xué)，機(jī)械工程學(xué)院，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)。

周龍（1998—），男，四川省宜賓市，本科，西華大學(xué)，機(jī)械工程學(xué)院，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)。

（作者單位：西華大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院）