解讀數(shù)控技術(shù)在機械加工中的應(yīng)用與發(fā)展前景

寧 宇

（青島工程職業(yè)學(xué)院，山東 青島 266000）

在機械加工當(dāng)中，對于數(shù)控技術(shù)的使用，不但能夠節(jié)省大量的物力資源和人力資源，還能將生產(chǎn)效率有效提升，使生產(chǎn)成本降低，對經(jīng)濟和社會效益的增長有非常大的促進效果。所以，在當(dāng)前的機械加工行業(yè)當(dāng)中，對于數(shù)控技術(shù)的使用十分關(guān)鍵，是重要的技術(shù)手段之一。因此，本文針對機械加工中數(shù)控技術(shù)的有效應(yīng)用，給予了詳細(xì)的分析。

1 數(shù)控技術(shù)概念以及特征分析

在機械領(lǐng)域，對于數(shù)控技術(shù)的使用，簡稱為數(shù)控。具體來說便是利用數(shù)字控制的形式將自動化控制實現(xiàn)。在目前的發(fā)展階段，數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用可以控制角度、位移等一些機械量，從而使加工效率有相應(yīng)的提升。在數(shù)控技術(shù)實際生產(chǎn)時，需要借助數(shù)據(jù)載體以及二進制形式的數(shù)據(jù)運算，才能將相應(yīng)的工作內(nèi)容完成[1]。應(yīng)用數(shù)控技術(shù)是對機械制造行業(yè)進行改革和突破的重點內(nèi)容，使得國民經(jīng)濟有很大的提升。該項技術(shù)在很多領(lǐng)域都有所涉及，例如：工業(yè)領(lǐng)域、醫(yī)療器械領(lǐng)域以及汽車領(lǐng)域等等，對國家支柱性產(chǎn)業(yè)起到的促進作用不容忽視。其中，數(shù)控技術(shù)最突出的特征便是有非常高的精度且適應(yīng)性極強，在生產(chǎn)時可以保障高效率的生產(chǎn)且質(zhì)量穩(wěn)定，還能精準(zhǔn)完成十分復(fù)雜的動作，產(chǎn)生的經(jīng)濟效益非常突出[2]。

2 數(shù)控技術(shù)應(yīng)用在機械加工當(dāng)中的優(yōu)勢分析

2.1 有益于強化生產(chǎn)效率

在機械加工領(lǐng)域，對于該項技術(shù)的使用，可以將生產(chǎn)效率進一步提升，同時將人力資源、物力資源的投入減少，這樣便能對企業(yè)的生產(chǎn)成本給予保障。此外，在機械加工精度提升方面也非常理想，使得行業(yè)的經(jīng)濟和社會效益有很大程度的提高。該項技術(shù)可以利用數(shù)字化技術(shù)實現(xiàn)數(shù)字化控制機械加工的目標(biāo)，以便使人工的勞動強度有所降低，使機械加工生產(chǎn)當(dāng)中突出人性化生產(chǎn)的原則。并且，因為數(shù)控技術(shù)可以滿足高效率生產(chǎn)的需求，幫助管理人員將管理水平提升，所以生產(chǎn)管理效率與之前相比有很大進步，使企業(yè)具備更強的競爭能力，完善了內(nèi)部發(fā)展[3]。

2.2 可實現(xiàn)對機床的最優(yōu)控制

在機械加工當(dāng)中，對于數(shù)控技術(shù)的有效應(yīng)用，可以實現(xiàn)最優(yōu)化控制機床的目標(biāo)，進而使機械生產(chǎn)效率得到更高的保障。在具體加工時，會涉及到很多的步驟以及因素，例如：設(shè)備、材料以及加工過程。通過數(shù)控技術(shù)，可以將這些因素構(gòu)成相應(yīng)的代碼，之后對其實施把控，以便完成機床控制的目標(biāo)。

2.3 有益于機械行業(yè)的未來發(fā)展

在機械加工技術(shù)當(dāng)中，數(shù)控技術(shù)十分關(guān)鍵，可以將機械加工當(dāng)中的集成、柔性以及虛擬技術(shù)進行集成，使其成為一體，進而使機械加工效率有效提升[4]。不但可以簡化非常繁雜的加工工藝，還能對生產(chǎn)的效率以及質(zhì)量給予保障，也使機械行業(yè)進一步邁向了數(shù)字化以及智能化的發(fā)展方向。

3 數(shù)控技術(shù)在機械加工生產(chǎn)中的應(yīng)用分析

3.1 應(yīng)用在機床當(dāng)中

之前的機械加工制造生產(chǎn)，最關(guān)鍵的因素便是對機械的設(shè)置，所以會有一個固定的基本思想，對機械加工制造生產(chǎn)是否能夠良好運轉(zhuǎn)的確定，最主要的因素便是查看機床的裝置是否可以對加工整個過程的完整運行給予保障?，F(xiàn)在，在機械加工當(dāng)中，對于數(shù)控技術(shù)的有效應(yīng)用，最突出的作用便是在使用機床時能夠?qū)⒂嬎銠C控制系統(tǒng)融入其中，以便利用計算機控制的形式，實現(xiàn)控制機床加工生產(chǎn)的目標(biāo)，這便是數(shù)控機床[5]。這種全新的工作原理以及方式，可以借助計算機運行程序當(dāng)中的數(shù)字代碼，對生產(chǎn)過程當(dāng)中的操作控制手段進行表示。并借助控制中間程序，在專用計算機程序當(dāng)中直接展示數(shù)字形式的信息。所以，工作的整個過程可以接受計算機對加工過程當(dāng)中的各項信息數(shù)據(jù)的收集和處理，之后再借助計算機開啟指令，能強化控制機床當(dāng)中的相關(guān)執(zhí)行件和系統(tǒng)，這樣機床便能對所需的零件以及設(shè)備進行生產(chǎn)加工[6]。

3.2 應(yīng)用在工業(yè)當(dāng)中

在當(dāng)前的工業(yè)發(fā)展當(dāng)中，對于工業(yè)機器人的使用，屬于一種全新的新型技術(shù)，對工業(yè)生產(chǎn)線提出的高效率作業(yè)目標(biāo)進行了滿足，也將工作人員的工作壓力和負(fù)擔(dān)減輕。工業(yè)機器人的構(gòu)成包括：控制系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)以及執(zhí)行單元。工作的原理相似于數(shù)控系統(tǒng)，在工業(yè)活動開展時，工業(yè)機器人可以在環(huán)境非常惡劣的生產(chǎn)環(huán)節(jié)中使用，或者在人類無法正常工作的場所內(nèi)應(yīng)用。例如：在太空的空間實施生產(chǎn)活動，也可以在工業(yè)生產(chǎn)活動當(dāng)中對人工進行替代，使人工負(fù)擔(dān)有所降低，強化生產(chǎn)效率。例如：在零件裝配環(huán)節(jié)和噴漆等工作環(huán)節(jié)都可以使用機器人進行人工替代[7]。此外，機器人不但可以達到人工的工作境界，還能對一些人類無法開展的肢體活動進行替代，使人類的工作量有所減少。在目前的工業(yè)發(fā)展當(dāng)中，對于數(shù)控技術(shù)的使用十分廣泛，使得傳統(tǒng)工業(yè)當(dāng)中以第一勞動力作為發(fā)展的情況有所改善，工人的工作壓力以及工作強度有明顯降低。同時，工作環(huán)境也有一定程度的改善，因此在工業(yè)生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)當(dāng)中，有效應(yīng)用數(shù)控技術(shù)產(chǎn)生的意義和價值十分關(guān)鍵。

此外，在操作和控制工業(yè)機器人當(dāng)中，工作原理為計算機系統(tǒng)結(jié)合機器人共同將控制工作完成?？刂浦行臅⒐ぷ魉璧目刂浦噶畛绦虬l(fā)送給機器人，之后控制機器人結(jié)合具體的要求開展相應(yīng)的工作行為。其中，控制行為的核心內(nèi)容便是計算機控制系統(tǒng)，通過這種聯(lián)合工作的形式，一旦內(nèi)部的某項環(huán)節(jié)有問題產(chǎn)生時，傳感系統(tǒng)便會第一時間在控制中心中反饋問題，給出相應(yīng)的保護動作。管理人員收到反饋之后，會及時開展維修，以免問題和故障進一步加大。其中，執(zhí)行機構(gòu)由機械部件以及伺服機構(gòu)共同組建，因此需要執(zhí)行部件提供非常強的動力，才能對機器人的整體正常運作給予保障[8]。

3.3 應(yīng)用在采煤機生產(chǎn)制造中

我國的煤炭數(shù)量非常大，有一定的開采難度，以往采用的工具并不能對當(dāng)前的采煤需求給予滿足，所以需要完善傳統(tǒng)的煤礦開采設(shè)備。其中，借助數(shù)控氣割的形式，針對采煤機當(dāng)中的葉片以及滾筒實施下料，可以將采煤的工作效率有效提升。這種全新的工作方式與龍骨板工藝程序進行了結(jié)合，對傳統(tǒng)的煤炭生產(chǎn)方式進行取代，使得傳統(tǒng)手藝中存在的不足和弊端有所規(guī)避。具體的工作原理便是，借助數(shù)控氣割機器設(shè)備開展的管理和控制，進一步實現(xiàn)對縫補的自動調(diào)控，從而對程序的整體控制給予滿足，達到對縫補的切割目標(biāo)，進而產(chǎn)生更快的切割速度，產(chǎn)品質(zhì)量也更加突出。

3.4 應(yīng)用在機車工業(yè)當(dāng)中

因為生活水平以及經(jīng)濟的快速發(fā)展，使得汽車行業(yè)迎來了更多的發(fā)展機遇，所以需要進一步將零部件加工技術(shù)提升，使其能夠迎合時代的發(fā)展腳步，提升加工質(zhì)量。應(yīng)用數(shù)控技術(shù)，可以將零部件的制作進程加快，即使是非常復(fù)雜的零件，也能快速完成。此外，在對虛擬制造技術(shù)、柔性制造技術(shù)以及集成制造技術(shù)應(yīng)用過程中，為汽車加工的未來發(fā)展提供了更多的便利條件。

3.5 應(yīng)用在機械制造中

在機械制造行業(yè)當(dāng)中，機械設(shè)備需要對產(chǎn)品質(zhì)量以及生產(chǎn)效率給予保障，是非常關(guān)鍵的設(shè)備，也是機械制造行業(yè)發(fā)展的實力。在當(dāng)前科學(xué)技術(shù)不斷提升的過程中，機械制造行業(yè)正在針對機械設(shè)備進行更新和優(yōu)化，且有非常多的專業(yè)人員正在不斷創(chuàng)新設(shè)備技術(shù)，以便對機械制造當(dāng)中的速度、精度、以及效率給予更好的保障。在機械制造行業(yè)當(dāng)中，對于數(shù)控技術(shù)的有效使用，可以對設(shè)備加工的精度以及速度有效控制，進而全面提升質(zhì)量和效率，對機械制造行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展起到了非常大的推進效果[9]。

4 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展前景分析

4.1 高速、高精以及高效化

針對機械制造技術(shù)的有效發(fā)展，對于精度、速度以及效率的追求，始終是重點目標(biāo)。在發(fā)展數(shù)控技術(shù)當(dāng)中，通過高速CPU 芯片、RISC 芯片以及多CPU 控制系統(tǒng)、交流伺服系統(tǒng)的有效應(yīng)用，將機床的性能進行了高效改善，所以未來的機械制造將邁向更加高速化、精準(zhǔn)化以及高效化的方向。

4.2 柔性化

數(shù)控技術(shù)柔性化，具體來說便是數(shù)控系統(tǒng)自身具有的柔性以及群控系統(tǒng)具有的柔性。數(shù)控系統(tǒng)自身具有的柔性，簡單來說便是數(shù)控技術(shù)對模塊化設(shè)計進行應(yīng)用，有非常強的裁剪性，進而對不同的要求和目標(biāo)給予滿足。群控系統(tǒng)當(dāng)中提出的柔性，具體來說便是群控系統(tǒng)可以對提出的各項生產(chǎn)要求，自動調(diào)控好物料以及信息等一系列內(nèi)容，進而最大程度的將群控的功能發(fā)揮出來。

4.3 工藝復(fù)合化以及多軸化

機械加工當(dāng)中為了將加工時間縮短并規(guī)避出現(xiàn)不必要的加工工序，機械行業(yè)會對復(fù)合加工進行使用，并逐漸邁向多軸化發(fā)展。針對數(shù)控機床加工的具體過程，采用的工藝復(fù)合簡單來說便是在一臺機床上針對一個工件完成多個加工工序。在目前的數(shù)控技術(shù)軸當(dāng)中，西門子880 控制技術(shù)中的軸數(shù)已經(jīng)達到了24 軸，未來還會有更大的提升和優(yōu)化。

4.4 綠色化

因為綠色化發(fā)展的思想深入人心，在開啟可持續(xù)化發(fā)展的今天，人們有著非常強的環(huán)保意識，其中，低碳節(jié)能等已經(jīng)成為了時代發(fā)展的標(biāo)志和不可或缺的內(nèi)容，也是所有行業(yè)重點關(guān)注的問題。其中，數(shù)控技術(shù)也需要跟隨時代的發(fā)展邁向綠色化。此外，國家針對綠色化發(fā)展，提出了各項策略和方案，也鼓勵數(shù)控技術(shù)結(jié)合綠色化發(fā)展的目標(biāo)，開啟綠色節(jié)能的發(fā)展方向。同時，在機械加工制造以及國家現(xiàn)代化發(fā)展建設(shè)當(dāng)中，對于數(shù)控技術(shù)的使用已經(jīng)非常普遍，不可或缺，是提升國家綜合實力的關(guān)鍵技術(shù)。為了實現(xiàn)制造大國邁向制造強國的發(fā)展目標(biāo)，數(shù)控技術(shù)一定要結(jié)合國家的發(fā)展方向，充分融合綠色化發(fā)展的思想理念，以便對國家的發(fā)展起到更強的推進和促進效果。

4.5 實時智能化

在數(shù)控機床當(dāng)中已經(jīng)使用了實時系統(tǒng)，但具體的工作環(huán)境還需要進一步提升，不是非常理想。實時系統(tǒng)最關(guān)鍵的作用便是調(diào)度任務(wù)，使其在設(shè)定的時間內(nèi)將任務(wù)目標(biāo)完成。在科學(xué)技術(shù)逐漸提升之后，人工智能結(jié)合計算機已經(jīng)開啟了智能化操作時代，將實時系統(tǒng)結(jié)合人工智能，可以使人工智能邁向有著實時響應(yīng)的領(lǐng)域持續(xù)發(fā)展，且實時系統(tǒng)會向智能領(lǐng)域進一步發(fā)展，這樣便有實時智能化領(lǐng)域產(chǎn)生。在數(shù)控技術(shù)發(fā)展中，實時智能化的探究方向主要包括：①自適應(yīng)控制；②神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制；③專家控制；④模糊控制；⑤前饋控制；⑥學(xué)習(xí)控制等等。例如：在高速加工過程中，綜合運動控制當(dāng)中，將提前預(yù)測、預(yù)算功能提前引入，并借助模糊控制有效控制位置、速度、溫度和壓力，可以整體提升數(shù)控系統(tǒng)的控制性能，進而實現(xiàn)最理想的控制目標(biāo)。

5 結(jié)語

總之，在當(dāng)前的發(fā)展時代，機械加工行業(yè)對于數(shù)控技術(shù)的使用已經(jīng)非常深入，是不可或缺的關(guān)鍵性技術(shù)。此外，機械加工行業(yè)為了獲取進一步發(fā)展，滿足國家發(fā)展的需求，需要將數(shù)控技術(shù)不斷提升和優(yōu)化，使其在應(yīng)用中得到持續(xù)性升級改造，從而具備更強的實力，全力促進我國工業(yè)化技術(shù)水平的提升。