機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)在機(jī)械加工中的應(yīng)用

董金進(jìn)

【摘 要】新時代，傳統(tǒng)機(jī)械加工控制技術(shù)已無法滿足實(shí)際工作的需求，因此機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)在機(jī)械加工領(lǐng)域中的應(yīng)用也逐漸得到了業(yè)內(nèi)人士的關(guān)注和重視。簡單來說，機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)是采用“數(shù)字控制”的方法對某一加工過程進(jìn)行控制的技術(shù)，是現(xiàn)階段國內(nèi)機(jī)械加工制造領(lǐng)域最為先進(jìn)的技術(shù)。當(dāng)前，國內(nèi)機(jī)械加工制造行業(yè)正處在更新?lián)Q代的時期，因此需要不斷加強(qiáng)其控制技術(shù)方面的更新?lián)Q代，幫助企業(yè)提高生產(chǎn)效益。文章對機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)及其應(yīng)用進(jìn)行了分析與探究，希望對進(jìn)一步推進(jìn)相關(guān)工作的優(yōu)化與落實(shí)有所啟示。

【關(guān)鍵詞】機(jī)電一體化;數(shù)控技術(shù);機(jī)械加工;應(yīng)用

【中圖分類號】TG659;TH-39【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-0688（2019）12-0116-02

數(shù)字化控制技術(shù)在機(jī)械加工制造領(lǐng)域中的應(yīng)用已經(jīng)成為行業(yè)轉(zhuǎn)型改革發(fā)展的必由之路，該類技術(shù)在相關(guān)領(lǐng)域中的應(yīng)用可以進(jìn)一步提高機(jī)械器具的加工精度，進(jìn)而提升產(chǎn)品質(zhì)量，而且開放式的計算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)是采用模塊化的軟件體系結(jié)構(gòu)，同樣可以保證平臺的優(yōu)良性能。因?yàn)閿?shù)字化控制技術(shù)具有風(fēng)格統(tǒng)一、操作標(biāo)準(zhǔn)且規(guī)范的用戶交互界面，所以無形中降低了設(shè)備的操作、維護(hù)難度?？傮w來說，行業(yè)的改革將為國內(nèi)機(jī)械加工制造行業(yè)的發(fā)展指明方向，對此需擺正認(rèn)識。

1 機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械加工制造領(lǐng)域的概念分析

1.1 概念與重要性

機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)是一項(xiàng)隨著計算機(jī)技術(shù)逐步發(fā)展起來的新興技術(shù)，它主要依靠預(yù)先編寫的電腦程序完成對加工設(shè)備的優(yōu)化控制。數(shù)控技術(shù)在機(jī)械加工制造領(lǐng)域中的應(yīng)用在原有基礎(chǔ)上提高了信息的儲存能力和加工精度，同樣它的加工效率也實(shí)現(xiàn)了前所未有的提升?？傊?，與傳統(tǒng)加工控制技術(shù)相比，數(shù)控技術(shù)所獨(dú)有的特點(diǎn)能夠完成傳統(tǒng)人工加工控制所無法完成的工作。開工之前，工作人員只需要將預(yù)先設(shè)定的工藝參數(shù)輸入設(shè)備即可，機(jī)械加工設(shè)備的控制與操作完全由計算機(jī)系統(tǒng)負(fù)責(zé)完成[1]。

機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械加工生產(chǎn)領(lǐng)域，為傳統(tǒng)行業(yè)的轉(zhuǎn)型與發(fā)展打下了堅實(shí)的基礎(chǔ)。得益于此，國內(nèi)的傳統(tǒng)機(jī)械加工行業(yè)正在向著現(xiàn)代化、自動化加工業(yè)的方向發(fā)展?；诖蛟旄呒夹g(shù)機(jī)械加工制造產(chǎn)業(yè)的目標(biāo)分析，以機(jī)電一體化為主的數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用為機(jī)械加工行業(yè)的轉(zhuǎn)型與發(fā)展提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。以軍備或高精密機(jī)械儀器的加工制造為例，這類設(shè)備加工均有著較高的要求，所以再繼續(xù)沿用傳統(tǒng)的加工制造控制模式只會起到相反的效果。

1.2 應(yīng)用現(xiàn)狀

國內(nèi)企業(yè)、科研單位對數(shù)控技術(shù)的研究起步較晚，因此我們在該領(lǐng)域中的實(shí)踐已遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于西方國家。過去，各類精密的設(shè)備、控制元件只能依靠進(jìn)口，所以在很大程度上抬高了相關(guān)行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)企業(yè)的運(yùn)營成本，更造成了中國數(shù)控技術(shù)長期受制于人的局面。當(dāng)前，國內(nèi)各大高校、職業(yè)院校還沒有針對數(shù)控人才構(gòu)建起完善的培養(yǎng)體系，所以很多設(shè)備操作人員的素質(zhì)已無法滿足實(shí)際工作的需要，更落后于行業(yè)發(fā)展的整體趨勢。由此而造成的設(shè)備故障問題如果得不到有效解決，將會影響到國內(nèi)機(jī)械加工行業(yè)高精度及科學(xué)化的發(fā)展進(jìn)程[2]。而且數(shù)控編程、應(yīng)用及設(shè)計等方面存在的專業(yè)人才短缺問題也會使我們久久無法掌握這項(xiàng)技術(shù)的核心。未來需提高對這類問題的關(guān)注及重視程度。

2 機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)在國內(nèi)機(jī)械加工領(lǐng)域中的應(yīng)用

2.1 數(shù)控技術(shù)在機(jī)床設(shè)備中的應(yīng)用

機(jī)床設(shè)備是機(jī)械加工作業(yè)中必不可少的設(shè)備，而數(shù)控技術(shù)在機(jī)床設(shè)備中的應(yīng)用能夠在現(xiàn)有基礎(chǔ)上提高控制精度，進(jìn)而使加工出的產(chǎn)品更好地滿足現(xiàn)代機(jī)械加工行業(yè)的發(fā)展需要。完善的控制系統(tǒng)也是現(xiàn)代機(jī)械加工制造設(shè)備生產(chǎn)過程中實(shí)現(xiàn)自動化控制和智能化控制的關(guān)鍵，著手加強(qiáng)管理既可以提高產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量，也可以在原有基礎(chǔ)上提高機(jī)床設(shè)備的生產(chǎn)效率。實(shí)際生產(chǎn)過程中，在數(shù)控技術(shù)的輔助下，機(jī)床設(shè)備可以借助于數(shù)字化的代碼表示零件的工藝與幾何信息，其重點(diǎn)在于通過計算機(jī)編程的形式將機(jī)床上的道具和未成型元件間的相對位移及進(jìn)給速度等信息輸入到計算機(jī)控制系統(tǒng)內(nèi)部。在此基礎(chǔ)上，只要計算機(jī)系統(tǒng)的控制中樞可以發(fā)出正確的指令，機(jī)床就可以按照機(jī)械零件的生產(chǎn)需要運(yùn)行并控制好生產(chǎn)加工精度。該情境下，工人再也不需要對機(jī)床的生產(chǎn)技術(shù)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，只要定時更新控制程序就可以生產(chǎn)出不一樣的機(jī)械零件，這在很大程度上降低了工人的作業(yè)難度。與傳統(tǒng)的生產(chǎn)控制方式與機(jī)床設(shè)備相比，這便是數(shù)控機(jī)床最值得關(guān)注的特點(diǎn)[3]。

2.2 數(shù)控技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

如今，在某些生產(chǎn)線上的特殊位置，工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。無論是工業(yè)機(jī)器人還是傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)均是由控制單元、驅(qū)動單元及執(zhí)行機(jī)構(gòu)等部分組成的，例如裝配、焊接及噴漆等工序，利用工業(yè)機(jī)器人完成更能保證產(chǎn)品的加工與生產(chǎn)質(zhì)量。此外，在某些條件相對復(fù)雜的生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境下，利用數(shù)控系統(tǒng)或工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行輔助生產(chǎn)可以高水準(zhǔn)地完成靠人工操作難以順利完成的工作。這方面的改革既降低了工人的勞動強(qiáng)度，更提高了生產(chǎn)的安全性。

以汽車的批量裝配、噴漆等作業(yè)工序?yàn)槔?，工業(yè)機(jī)器人在其中發(fā)揮了非常重要的作用。其中的控制單元是由計算機(jī)系統(tǒng)組成的，它就像是人體的“中樞神經(jīng)系統(tǒng)”，負(fù)責(zé)依靠預(yù)先編寫并寫入的內(nèi)核程序向驅(qū)動單元發(fā)出指令，之后便可以指揮機(jī)器人完成各種操作。在機(jī)器人完成操作的基礎(chǔ)上，傳感及檢測系統(tǒng)也會同時運(yùn)行，如果此時系統(tǒng)發(fā)生錯誤或故障，在傳感系統(tǒng)和檢測系統(tǒng)的共同作用下，故障會反饋到控制單元，之后將會發(fā)出相應(yīng)的報警信號并通過預(yù)先設(shè)定的保護(hù)動作避免其對設(shè)備或生產(chǎn)控制系統(tǒng)帶來更大的影響。執(zhí)行結(jié)構(gòu)主要是由伺服系統(tǒng)和機(jī)械構(gòu)件組成的，通過動力部分能夠?qū)恿鬏斀o執(zhí)行結(jié)構(gòu)，之后在驅(qū)動元件的作用下，執(zhí)行結(jié)構(gòu)可以完成規(guī)定的操作。

2.3 數(shù)控技術(shù)在煤礦機(jī)械中的應(yīng)用

參照國內(nèi)各大煤礦的實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)狀，若通過擴(kuò)大投資來置辦全新的數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)設(shè)備幾乎是一個不能完成的任務(wù)。因此，必須以利用好現(xiàn)有的機(jī)床設(shè)備為起點(diǎn)開展這方面的改革，在此基礎(chǔ)上選擇合適的方法將普通機(jī)床和數(shù)控機(jī)床整合，實(shí)現(xiàn)提高產(chǎn)品加工精度的目標(biāo)。與傳統(tǒng)機(jī)床設(shè)備相比，數(shù)控機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在重復(fù)性能好、加工精度高等方面。實(shí)際生產(chǎn)中，對精度要求低的設(shè)備完全可以在普通機(jī)床上進(jìn)行施工，之后再集中力量利用高精度的數(shù)控機(jī)床完成精度要求較高的設(shè)備的加工制造作業(yè)?？傮w來說，數(shù)控技術(shù)在煤礦機(jī)械領(lǐng)域中的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了對于原材料快速、高質(zhì)量地切割，在保證作業(yè)人員生命安全的前提下提高了生產(chǎn)效率。

目前，國內(nèi)煤礦企業(yè)大都采用的是普通機(jī)床設(shè)備，因此在充分整合利用現(xiàn)有資源的基礎(chǔ)上通過引進(jìn)數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)顯和數(shù)控改造，也就成為必須完成的工作。在機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)的支持下，傳統(tǒng)的機(jī)床設(shè)備可以被改造為全新的數(shù)控機(jī)床，最終將達(dá)到減少資金投入、降低設(shè)備操作難度及提高設(shè)備操作或生產(chǎn)精度的目的。雖然未來相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境會日漸復(fù)雜，但是隨著改造工作的不斷推進(jìn)，設(shè)備的整體數(shù)控化程度也將會前所未有地提升。

3 數(shù)控機(jī)床的主要增效途徑

當(dāng)前，我國的數(shù)控機(jī)床無論是在自動化生產(chǎn)設(shè)備還是在生產(chǎn)工藝上都存在不同程度的問題，這些問題不僅增加了數(shù)控機(jī)床的加工難度，也降低了其生產(chǎn)效率，因此需要我們從當(dāng)前的發(fā)展現(xiàn)狀出發(fā)，尋找數(shù)控機(jī)床的增效途徑。

3.1 優(yōu)化加工流程

我們要對機(jī)械加工生產(chǎn)工作的各個工作流程進(jìn)行優(yōu)化與改革，從當(dāng)前的生產(chǎn)管理方式、配件輸送方式及設(shè)備管理等內(nèi)容入手，不斷學(xué)習(xí)國外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)化當(dāng)前的機(jī)械加工技術(shù)，有效提高數(shù)控機(jī)床設(shè)備的開動率，從而在實(shí)踐應(yīng)用中確保數(shù)控機(jī)床的高效管理和合理應(yīng)用。

3.2 提高數(shù)控機(jī)床的自動化作業(yè)程度

在數(shù)控機(jī)床的加工過程中，我們可以借助柔性生產(chǎn)線、柔性制造單元等數(shù)控加工技術(shù)，提高數(shù)控機(jī)床的自動化作業(yè)程度。這樣不僅可以有效減少數(shù)控機(jī)床加工生產(chǎn)所需的調(diào)試時間，還能夠提高生產(chǎn)效率。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中我們要注重數(shù)控機(jī)床加工零部件的連續(xù)化和自動化，這對于提高數(shù)控機(jī)床的總體效率具有重要意義。

3.3 優(yōu)化加工工藝和加工設(shè)計

確保加工零部件的生產(chǎn)質(zhì)量、減少機(jī)械加工時間是提高數(shù)控機(jī)床加工效率的關(guān)鍵，也是實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床加工工藝的前提條件。我們可以借助先進(jìn)的刀具或操作性能較好的數(shù)控設(shè)備完成相應(yīng)的加工工作。通過提高數(shù)控機(jī)床的切削效率及主軸的加工效率，確保數(shù)控機(jī)床的加工性能。

4 總結(jié)

數(shù)控技術(shù)是影響機(jī)械制造自動化的關(guān)鍵因素，其對我國工業(yè)發(fā)展及國家綜合國力都具有重要影響。如今科學(xué)技術(shù)成為衡量國家綜合實(shí)力的重要體現(xiàn)，數(shù)控技術(shù)作為工業(yè)發(fā)展不可缺少的重要組成部分，它直接決定著我國機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)水平和應(yīng)用水平。因此，不管從戰(zhàn)略角度還是從發(fā)展策略來看，我們都需要加強(qiáng)對數(shù)控技術(shù)的深入研究，確保其能對我國的綜合發(fā)展做出突出貢獻(xiàn)。本文結(jié)合個人實(shí)際經(jīng)驗(yàn)對此類問題進(jìn)行了總結(jié)，希望對相關(guān)問題的解決有所幫助。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]羅云麗.數(shù)控技術(shù)在機(jī)械加工中的應(yīng)用及發(fā)展研究[J].智庫時代，2018（24）：249，254.

[2]張祝強(qiáng).機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)在機(jī)械加工中的應(yīng)用[J].中國設(shè)備工程，2017（6）：117-118.

[3]孔曉峰，趙森，趙文飛.數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用[J].電子制作，2015（10）：234.