數控技術在機械加工中的應用與發(fā)展前景研究

王二偉 吳建康 廖欣欣

摘? 要：在我國經濟水平與科學技術不斷發(fā)展的背景下，數控技術得到廣泛的實際應用，且在機械加工生產領域中取得大量優(yōu)秀成果，應用水平持續(xù)提高，技術體系日趨成熟。目前數控技術已經替代了其他傳統機械加工方式，切實提高了機械加工領域的整體生產水平，但隨著人們消費觀念的改變，機械加工類產品的市場需求也在隨之變化，行業(yè)整體亟需改革。基于此，本文首先簡要介紹數控技術的概念、特征與應用優(yōu)勢，然后從實際出發(fā)分析數控技術在機械加工領域的實際應用，最后探討數控技術的在機械加工領域的發(fā)展前景，以期為行業(yè)相關工作者提供參考，促進機械加工行業(yè)健康發(fā)展。

關鍵詞：數控技術;機械加工;發(fā)展前景

引言

將數控技術應用至機械加工之中，可以有效節(jié)約人力、物力資源，控制機械生產成本，最大限度地提高生產效率，增長經濟效益。因此，機械加工行業(yè)應合理使用數控技術等先進技術手段，著力提高機械加工水平，促進機械加工領域朝著自動化、科技化方向發(fā)展，將新理論、新技術應用其中，持續(xù)研發(fā)更高精度、滿足加工行業(yè)需求的新型數控加工設備，提高行業(yè)整體競爭力。

一、數控技術的概念與特征

數控技術也就是利用數字控制形式，實現自動化控制機械加工生產的技術，在機械加工時應用數控技術，可以對加工角度、位移等進行調控，提高機械加工效率。數控技術實際應用前應當首先采集數據，對數據內容進行分析，并開展編程，設定所需指令并輸入所采集的數據內容，該數據通常呈現為標準坐標系中的點坐標形式。在完成編程后應將數據輸入PC端的程序之中，對生產機械進行控制。在機械加工中應用數控技術，最顯著的優(yōu)勢就是加工精度的提高，有效避免了人工加工時可能產生的誤差。數控技術的應用使得機械制造行業(yè)得到進一步突破，對國民經濟的增長發(fā)揮著促進作用。目前數控技術已經應用至多個領域之中，包括工業(yè)生產領域、汽車機械生產領域、成型工藝以及航空航天領域等。數控技術最為顯著的特點即精度高、適應性強，該特點使得數控技術應用至生產時能夠確保生產效率，并減少誤差，提高整體質量穩(wěn)定性。

二、數控技術的優(yōu)勢

（一）提高生產效率

將數控技術應用至機械加工領域中，最顯著的優(yōu)勢即提高生產效率，數控技術依靠計算機軟件完成加工，可以有效降低機械加工環(huán)節(jié)的人力物力等資源投入，控制企業(yè)成本，提高機械加工企業(yè)的經濟效益。由于數控技術的自動化特點，使得人工勞動強度大大降低，提高生產效率，便于管理人員工作的開展，強化企業(yè)生產管理水平，進一步提高企業(yè)的核心市場競爭力。

（二）實現機床控制

將數控技術應用至機械加工中，能夠對機床形成有效控制，十分有利于生產效率的提高。在實際開展機械加工工作時，所需經歷步驟復雜，牽涉因素較多，生產設備、生產原材料、加工工藝等因素都會對機械加工效率產生影響，而利用數控技術，可以通過現代化信息技術將這些可能產生影響的因素轉化為代碼信息，通過數據變化掌握實際生產情況，實現良好的機床控制。

（三）促進行業(yè)發(fā)展

數控技術是結合了機械加工中集成、柔性以及虛擬技術的專業(yè)一體化技術，對傳統機械加工中的復雜工藝進行簡化，提高生產效率，保證生產質量，該技術的誕生使得機械加工行業(yè)邁入新時期，順應當前我國社會整體發(fā)展情況，朝著數字化發(fā)展、智能化發(fā)展的方向不斷深入，賦予了機械加工行業(yè)新的生機。

三、數控技術在機械加工中的具體應用

數控技術在機械加工行業(yè)中的應用方向十分廣泛，包括工業(yè)機器人、機床生產控制、汽車機械生產、煤炭機械生產、航空航天等。數控技術作為新興工業(yè)生產技術，憑借其突出優(yōu)勢在不同領域機械加工生產中均發(fā)揮其優(yōu)勢，下面分別從數控技術的不同應用形式，對其在機械加工中的具體應用進行分析。

（一）工業(yè)機器人生產

工業(yè)機器人的概念提出多年，目前在部分大規(guī)模工業(yè)生產中已經初步實現，大量工業(yè)機器人得以研發(fā)并投入實際生產中，部分生產線已經完全實現自動化工業(yè)機器人生產模式，這一生產模式下企業(yè)所投入的人力資源成本會大幅度降低，同時生產效率與質量的一保證。從根本上來講，工業(yè)機器人是數控技術的重要分支方向之一，其研發(fā)過程將控制單元、驅動單元與執(zhí)行單元相集成化，在計算機中設置相應參數，通過計算機發(fā)送指令，從而準確控制機器人的行為。工業(yè)機器人通過對人類操作行為進行模擬，通過計算機設置，控制機器人運動軌跡，從而實現全自動化操作。數控技術還可以全程監(jiān)控工業(yè)機器人的日常工作內容，若機器人在工作過程中出現故障，或存在工作失誤問題，監(jiān)控系統會第一時間發(fā)現并將情況上報，便于管理人員收到反饋后及時開展維修活動，將機器人故障所造成的損失控制在最小程度上。部分我國已經研發(fā)并應用的大型工業(yè)機器人中，數控技術也發(fā)揮著重要技術作用，實現傳感控制與檢測。目前工業(yè)機器人基本應用在操作簡單，但對加工精度要求較高的加工環(huán)節(jié)中，且基本取代了這部分環(huán)節(jié)中的人力操作，如搬運、屏幕切割、配件焊接等等，工業(yè)機器人通常應用于惡劣的工作環(huán)境之中，完成焊接、噴漆等影響人類身體健康的工作或太空空間站中人類難以完成的工作。但工業(yè)機器人仍然存在一定弊端，由于其自身工作能力限制，無法開展復雜化操作，大部分環(huán)節(jié)仍然較為依賴人力操作，但隨著數控技術的不斷發(fā)展，工業(yè)機器人在未來必然能夠自動完成更多樣化、更復雜的操作，改善機械加工人員的工作條件，為其安全生產提供堅實保障，對我國機械加工制造行業(yè)形成強有力的推動。

（二）機械加工機床控制

數控技術在機械加工機床控制中頁發(fā)揮著重要作用，傳統機械加工環(huán)節(jié)中，需要結合不同機械構件的實際需求，對機械進行相應設置，這一設置內容是否正確、精準，直接影響著機械加工質量，但傳統機械加工中，機床設置對人工的依賴性較強，人員在設置加工參數時往往依靠自身經驗，缺乏標準化參數，對機械加工質量的控制有所不足，很可能導致所生產機械構件不符合標準所需，造成即使是同一批次產品也存在較大誤差的情況。而將數控技術引入機床控制之中，可以對這一問題形成有效控制，將不同機械構件相對應的參數輸入計算機中，全程通過計算機控制開展加工，將人工因素的影響降至最低，不僅可以提高生產效率，還能確保加工精度滿足需求。數控技術在機床控制中應用，主要是通過將不同加工操作轉化為數字形式的計算機代碼，由計算機發(fā)出相應的指令后，機床再按照所設定好的流程加工。數控技術憑借其生產高效率的特點，與機械化相結合，實現全自動化無人生產，提高機床產量的同時降低人力資源用量，為企業(yè)節(jié)約生產成本。

（三）汽車工業(yè)領域

隨著我國經濟水平不斷提升，汽車作為人們日常出行的主要交通工具，其產銷量始終處于不斷提高之中，汽車工業(yè)作為我國經濟體系的重要構成部分，在強有力的市場推動下得到快速發(fā)展，各類汽車零部件的生產需求迅速增長，傳統的汽車零部件生產技術已經無法滿足當前日益復雜且多變的市場所需，而將數控技術應用其中，與汽車工業(yè)生產的需求不謀而合，能夠在短時間內完成對復雜汽車零部件的加工，汽車配件企業(yè)的生產速度提高，在市場中占據大量份額。此外，數控技術還可以應用在柔性制造、集成制造技術中，汽車工業(yè)加工領域的發(fā)展前景十分可觀。

（四）煤炭機械生產

我國地大物博，煤炭儲存量較大，但部分煤炭資源所出地理條件較差，難以開采，傳統的開采技術與工藝無法滿足目前我國日益提高的煤炭需求，因此必須從開采機械設備方面著手，提高煤炭開采效率。將數控技術與煤炭開采工作相結合，可以利用數控氣割形式，結合傳統的龍骨板工藝，改善傳統的煤炭開采方式，解決了外觀不美觀、加工不均勻等突出問題，利用數控氣割機自動調整縫補，切割速度得到明顯提升，所加工的銑板尺寸合適、誤差較小，外加數控機床所配備的加工補償功能，有效控制切割量，提高機械加工精準度。

（五）航空航天

在我國科學技術發(fā)展的過程中，航空航天是重要的發(fā)展內容，標志著我國科技發(fā)展整體水平，體現著我國綜合國力。航空航天裝備制造時需要應用大量零件，如鈦合金、鋁合金等輕質合金材料，且對零件的精度有嚴格要求。但這些原材料由于其自身性質的限制，在切割與生產過程中極易出現形變，影響最終成品的質量與精度，而將數控技術應用其中，通過對切割參數的調整，能夠迅速完成輕質材料的切割工作，使其精度滿足裝配所需，能夠在航空航天裝備制造中得到應用。雖然現階段數控機床技術仍然存在部分尚不完善之處，但隨著該技術不斷發(fā)展，在航空航天等對材料精度要求較高的材料加工領域，必然得到廣泛應用，為我科技水平的進步提供質量保證。

四、數控技術在機械加工中的發(fā)展前景

（一）智能化

人工智能是目前電子信息技術的重要發(fā)展方向之一，在機械加工系統日常開展工作時，應用人工智能技術，技術人員可以隨時監(jiān)控機械加工產品的工藝與質量情況，結合實際情況對生產線中的各類參數與技術進行優(yōu)化，解決可能對生產產生直接影響的技術問題，不斷提高機械加工水平。同時開展日常設備保養(yǎng)工作，確保設備始終處于穩(wěn)定狀態(tài)開展工作。雖然目前數控技術在機床中的應用已經能夠通過實施系統進行調控，但其工作環(huán)境仍然有待優(yōu)化，若將數控技術與人工智能相結合，可以從神經網控制、學習控制等方面形成突破，構建預測、預算等功能，對機械加工的溫度、速度以及位置等參數進行合理控制。由此可見，智能化技術是目前機械加工領域的重點需求，從提高生產效率，保證生產質量等方面均具有現實意義，是數控技術的必然發(fā)展趨勢。

（二）高精化

機械制造行業(yè)生產中，對于所生產機械構件精度、生產速度以及生產效率的要求始終放在第一位，要想保證機械加工領域得到長足發(fā)展，有關技術人員需要著力鉆研數控技術，通過使用高速芯片、多CPU控制等方式，不斷優(yōu)化數控技術在機械加工領域的實際應用效果，改善機床工作效率及性能，提高機械加工的精度、速度以及效率，縮短機械產品的生產事件，提高機械加工企業(yè)的核心市場競爭力。例如航空航天領域中，利用數控技術可以加工薄壁鋼等產品，所應用的原材料通常為剛度較低的鎂合金等復合材料，此時應提高生產切割速度，才能順利完成該構件的生產。

（三）綠色化

目前世界范圍內均倡導綠色生產，人們的環(huán)保意識普遍有所提升，生態(tài)環(huán)保理念應融入工業(yè)生產的方方面面，包括機械加工領域，在當前的低碳時代背景下，機械加工行業(yè)工作人員也應當著力研發(fā)低碳環(huán)保的新型生產技術，不僅如此，還應對數控技術進一步優(yōu)化，順應國家所提出的綠色發(fā)展方針與政策，將綠色發(fā)展目標融入數控技術研發(fā)中，發(fā)揮數控技術在機械加工制造行業(yè)中的重要作用，進一步提高國家實力，促進我國在生產制造行業(yè)穩(wěn)步發(fā)展。

結束語

在目前我國大力發(fā)展工業(yè)生產的關鍵性階段，數控技術的出現對工業(yè)產業(yè)結構的調整發(fā)揮著重要作用，特別是機械加工行業(yè)，對數控技術的使用已經十分廣泛，數控技術稱為機械加工行業(yè)生產所必需的重要技術之一。為此，有關技術研發(fā)部門應加大力度研發(fā)數控技術的更多可能性，使其與機械加工行業(yè)整體發(fā)展相適應，滿足其實際的生產需求，推動機械加工行業(yè)穩(wěn)定發(fā)展，為我國工業(yè)化水平的提高打下堅實的技術基礎。

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