機電一體化在數(shù)控機床中的應(yīng)用

張立偉 中信戴卡股份有限公司

我國數(shù)控機床的生產(chǎn)水平有待進一步提升，機電一體化也不例外。機電一體化在我國的發(fā)展時間比較晚，為了使其在數(shù)控機床中發(fā)揮出更加重要的作用，就要加大研究與開發(fā)力度，提高數(shù)控機床加工水平。

一、機電一體化發(fā)展現(xiàn)狀

早期的機電一體化主要是應(yīng)用微電子技術(shù)發(fā)揮出機械的各項功能，將機械裝置和電子裝置以及常用軟件相結(jié)合而構(gòu)成的系統(tǒng)。新時代的機電一體化的內(nèi)容不斷更新和完善，包含多種技術(shù)，如信息技術(shù)、電工電子技術(shù)、自動化控制技術(shù)等。在工業(yè)生產(chǎn)中，機電一體化技術(shù)的應(yīng)用范圍十分廣泛。機電一體化可促進工業(yè)生產(chǎn)邁向現(xiàn)代化方向，還能降低企業(yè)的成本。

我國機電一體化技術(shù)的起步較晚，與發(fā)達國家相比還存在不小的距離，與機電一體化有關(guān)的專業(yè)人才比較稀缺，對機電一體化進行研究和改造時，會存在較大的困難。比如，傳統(tǒng)的機床與電工電子技術(shù)和計算機等先進技術(shù)之間不能實現(xiàn)順利融合。隨著我國綜合國力的不斷提升，機電一體化技術(shù)在我國將會有更加廣泛的發(fā)展前景。

二、數(shù)控機床發(fā)展現(xiàn)狀

數(shù)控機床在美國和德國等發(fā)達國家的發(fā)展速度飛快，早已成為加工制造業(yè)中的重要技術(shù)。我國數(shù)控機床的發(fā)展始于20世紀80年代。數(shù)控機床主要是利用控制編碼或相關(guān)指令規(guī)定的程序，將經(jīng)過轉(zhuǎn)化后的譯碼采用數(shù)字進行表示。在專門的數(shù)控裝置中輸入這些數(shù)字，就可以對每一個加工機床發(fā)布相應(yīng)指令，提高零件的加工精度。目前，數(shù)控機床在我國發(fā)展的過程中還存在一些問題。

（一）數(shù)控水平有待提升

許多國內(nèi)企業(yè)的數(shù)控機床主要依賴國外，比如，通過合作或合資的方式實現(xiàn)對數(shù)控機床的生產(chǎn)和加工，或者負責(zé)經(jīng)營數(shù)控機床。數(shù)控機床核心技術(shù)并不在我國，我國企業(yè)只負責(zé)對部件進行組裝。由于國內(nèi)的數(shù)控機床發(fā)展受到很大限制，加之?dāng)?shù)控機床在我國起步較晚，因此，與之相關(guān)的專業(yè)技術(shù)人才比較匱乏。盡管我國技術(shù)人員始終著力于研究數(shù)控機床的核心技術(shù)，發(fā)達國家也在進一步完善與之相關(guān)的技術(shù)，但我國數(shù)控機床的技術(shù)水平依然無法與發(fā)達國家相提并論。許多核心部件依然需要通過進口，國內(nèi)數(shù)控機床核心技術(shù)研發(fā)能力不足，這樣就會對我國數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)化發(fā)展造成不利影響。

（二）產(chǎn)品性能有待完善

數(shù)控機床的性能將直接影響到零件的加工效率與質(zhì)量。大部分國內(nèi)數(shù)控機床的性能不能與國外發(fā)達國家的產(chǎn)品相比，而且數(shù)控機床的產(chǎn)品加工精準度難以達到客戶的要求。比如，零件的重復(fù)定位精度難以符合歐洲制定的相關(guān)標準。

三、機電一體化在數(shù)控機床中的應(yīng)用

（一）機械設(shè)計技術(shù)

將機械設(shè)計技術(shù)與數(shù)控機床相結(jié)合，可轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)數(shù)控機床中存在的問題，完善其性能，提高其使用價值。機械設(shè)計技術(shù)離不開計算機技術(shù)的支持，該技術(shù)主要結(jié)合用戶的需求，對機械裝置進行優(yōu)化，提高裝置的精度與穩(wěn)定性。采用計算機技術(shù)對數(shù)控機床的生產(chǎn)過程進行綜合分析，就能及時調(diào)節(jié)機械與坐標軸之間的關(guān)系，實現(xiàn)對數(shù)控機床的改造。比如，進行零件加工時，會采用全封閉防護措施，這樣就能對操作人員形成保護，而且工作效率較高。通過傾斜式排屑，就能提高工作效率。不僅如此，數(shù)控機床還能減輕工作人員的工作量，通過機械設(shè)計技術(shù)對機床主軸和工件裝夾進行改造，就能確保工作更加安全，為操作人員分擔(dān)工作。此外，在機械設(shè)計技術(shù)的支持下，數(shù)控機床經(jīng)過換刀設(shè)計后，就能對多個零部件進行加工，機床重量大大減輕。

（二）自動化控制技術(shù)

在數(shù)控機床中應(yīng)用自動化控制技術(shù)，就能發(fā)揮出該技術(shù)的自動化特征，提高加工精度與效率。在自動化控制技術(shù)中主要包括信息技術(shù)、計算機技術(shù)、可編程邏輯器。將硬件和軟件彼此配合，就能較好地發(fā)揮出自動化控制的作用。計算機與通訊技術(shù)負責(zé)接收加工信息，還要對數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換、保存等處理。采用可編程邏輯器對指令進行讀取，就能對機床的開關(guān)和切割功能進行控制。進行零部件加工時，計算機會直接發(fā)出指令，然后就能實現(xiàn)自動化加工與生產(chǎn)，提高工作效率。

（三）執(zhí)行與驅(qū)動技術(shù)

在數(shù)控機床中，執(zhí)行與驅(qū)動技術(shù)可對設(shè)備的電壓和功率進行調(diào)節(jié)，提高設(shè)備的驅(qū)動力，使設(shè)備具有更高的工作效率。在數(shù)控機床工作的過程中，通過設(shè)置執(zhí)行驅(qū)動單元與驅(qū)動設(shè)備，將電子電氣接口作為執(zhí)行驅(qū)動單元與計算機數(shù)控設(shè)備的連接點，確保驅(qū)動控制命令能夠直接下達。為了實現(xiàn)機械驅(qū)動與執(zhí)行機構(gòu)的連接，確保自動化控制命令能夠直接下達到設(shè)備之上，就要發(fā)揮出機械加工接口的功能。通過這種方式，就能確保數(shù)控機床嚴格按照相應(yīng)的指令進行操作。在執(zhí)行與驅(qū)動技術(shù)的支持下，產(chǎn)品的質(zhì)量會更有保證，數(shù)控機床的生產(chǎn)精度更高。

（四）檢測與傳感技術(shù)

由于數(shù)控機床結(jié)構(gòu)具有一定的復(fù)雜性，很容易受到環(huán)境或其他外部因素的影響，導(dǎo)致機床存在較為嚴重的隱患，一旦機床出現(xiàn)故障，就會對零件加工的質(zhì)量和效率造成不利影響。為了實現(xiàn)我國數(shù)控機床可持續(xù)發(fā)展，就要發(fā)揮出檢測與傳感技術(shù)的作用。在數(shù)控機床中，主要是通過應(yīng)用檢測設(shè)備、監(jiān)測電路和反饋電路，對機床進行全面的檢測，了解零件的各項技術(shù)參數(shù)。通過轉(zhuǎn)換電路就能及時將零件的相關(guān)信息傳輸?shù)接嬎銠C之中，由計算機對數(shù)據(jù)進行合理的處理與分析，就能了解數(shù)控機床是否存在安全隱患。一旦發(fā)現(xiàn)有異常情況，就會及時分析原因，采取有效的解決對策，確保數(shù)控機床正常運行。

四、結(jié)束語

總之，隨著機電一體化技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)控機床的功能和性能日益完善。在機電一體化中包含多種技術(shù)，將其與數(shù)控機床有機結(jié)合，就能提高機床的性能，確保零件的質(zhì)量和精度符合要求。