數(shù)控技術(shù)與機(jī)械制造的融合發(fā)展探析

　　摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，機(jī)械制造技術(shù)也快速地發(fā)展起來，其中數(shù)控技術(shù)在其中扮演著重要的角色。數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造領(lǐng)域中有著非常廣泛的應(yīng)用，極大的推動了社會生產(chǎn)力的提升。數(shù)控技術(shù)中的信息性和網(wǎng)絡(luò)性非常強(qiáng)，在機(jī)械制造中進(jìn)行有效地應(yīng)用，能夠?qū)C(jī)械制造的效率以及質(zhì)量進(jìn)行大幅度的提升，直接推動了機(jī)械制造向著自動化的方向發(fā)展。基于此，本文對數(shù)控技術(shù)與機(jī)械制造進(jìn)行了深入的融合應(yīng)用，以期為相關(guān)人員提供參考。

　　關(guān)鍵詞：數(shù)控技術(shù);機(jī)械制造;融合發(fā)展

　　李景才 內(nèi)燃機(jī)與配件 2022-01-24

　　0 引言

　　機(jī)械制造是推動社會進(jìn)步發(fā)展的主要動力，各個行業(yè)的發(fā)展都依賴機(jī)械制造技術(shù)。因此，對機(jī)械制造技術(shù)方法進(jìn)行不斷的優(yōu)化和改進(jìn)，促進(jìn)其發(fā)展，是我國社會高技術(shù)發(fā)展水平的重要方面。機(jī)械制造業(yè)的高速發(fā)展，能夠極大的提升我國社會生產(chǎn)力的整體發(fā)展水平，通過相應(yīng)的數(shù)據(jù)研究及其開發(fā)，將數(shù)控加工制技術(shù)融合到機(jī)械加工制造中，不僅能夠極大的提升機(jī)械制造加工技術(shù)的整體的專業(yè)水平以及質(zhì)量，也有利于推動相關(guān)行業(yè)的高技術(shù)發(fā)展。

　　1 數(shù)控技術(shù)概述

　　1.1 數(shù)控技術(shù)的含義

　　數(shù)控技術(shù)，也就是用數(shù)字信息對機(jī)械運(yùn)動進(jìn)行控制的技術(shù)。數(shù)控機(jī)床，就是用數(shù)字信息對機(jī)床各個部分進(jìn)行控制的機(jī)床，它的產(chǎn)生，在一定程度上減少人的勞動強(qiáng)度。傳統(tǒng)車床的加工，主軸轉(zhuǎn)速是固定轉(zhuǎn)速，在加工過程中不停車不能做轉(zhuǎn)速調(diào)整，工件的表面質(zhì)量很難受到控制。機(jī)床的換刀、X 軸和 Z 軸的切削進(jìn)給和空行程都是工人來完成，操作過程中工人的勞動強(qiáng)度大，事故率也很高，工件的質(zhì)量受人影響的因素較大。自美國研制出第一臺數(shù)控機(jī)床以來，幾十年來所有國家都在對數(shù)控機(jī)床做著深入的研究。數(shù)控機(jī)床加工零件過程中，機(jī)床的所有動作都可以用數(shù)控加工程序來控制，主軸轉(zhuǎn)速可以根據(jù)需要隨時調(diào)整，各個進(jìn)給軸的進(jìn)給速度也可以根據(jù)實際需要而靈活設(shè)置，刀具的進(jìn)給和推出完全由機(jī)床自主完成，毛坯的安裝和合格工件的抓取都由機(jī)床自主完成，目前，在自動化程度較高生產(chǎn)車間，技術(shù)人員要做的是，新數(shù)控設(shè)備的安裝、調(diào)試，新產(chǎn)品的對刀調(diào)試，除此之外技術(shù)人員要做的工作就是巡視。再高端一些的數(shù)控加工車間，數(shù)控機(jī)床可以利用互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)平臺、結(jié)合現(xiàn)代的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，把所需的圖紙利用 UG 等專業(yè)軟件傳輸以后，自動生產(chǎn)最優(yōu)化的加工走刀路線，自動生成數(shù)控加工程序，自動上料下料，自動對刀，用各種傳感器對工件的尺寸公差、形狀公差和位置公差實時監(jiān)測，自動加減刀具補(bǔ)償，自動加減設(shè)備的螺距等各種誤差補(bǔ)償、自動打包，一切自動化，負(fù)責(zé)維護(hù)保養(yǎng)的技術(shù)人員只需要對定期為機(jī)床做維修保養(yǎng)就可以了。負(fù)責(zé)加工的技術(shù)人員，只需要通過 5G 網(wǎng)絡(luò)就可以遙控解決一切加工中的技術(shù)問題。數(shù)控加工的發(fā)展趨勢就是自動化、無人化、智能化。技術(shù)人員讓智能機(jī)器人取代人，讓工人從體力勞動中解放出來。

　　1.2 數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用原理

　　機(jī)械制造與數(shù)控技術(shù)之間的深度融合，可以看做是計算機(jī)技術(shù)、自動化控制技術(shù)以及機(jī)械制造之間的深度融合，這也極大的提升了機(jī)械制造業(yè)的精度。通過使用數(shù)控技術(shù)，能夠更好的對機(jī)械設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的控制。數(shù)控系統(tǒng)主要是由數(shù)控裝置、輸入裝置、輸出裝置以及調(diào)速裝置共同組成的，其中數(shù)控裝置主要是通過電子計算機(jī)進(jìn)行控制的。在對數(shù)控技術(shù)進(jìn)行實際應(yīng)用的過程中，機(jī)械制造能夠更好的對機(jī)械加工過程進(jìn)行控制，保證生產(chǎn)精度，提高生產(chǎn)效率。

　　1.3 數(shù)控技術(shù)的特點

　　1.3.1 生產(chǎn)精度高

　　在機(jī)械制造加工的過程中，必須采用數(shù)控技術(shù)從根本上提高生產(chǎn)精度。在傳統(tǒng)生產(chǎn)中，技術(shù)工人手動操作的熟練程度不同，會造成很大的誤差，無法保證機(jī)器生產(chǎn)的質(zhì)量穩(wěn)定性和生產(chǎn)效率及時性。通過對數(shù)控技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，能夠讓機(jī)械制造過程變得更加的有序、標(biāo)準(zhǔn)化、智能化。數(shù)字控制技術(shù)能夠?qū)υO(shè)備參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的控制，讓零件的精度有了保障，從而提升生產(chǎn)產(chǎn)品的精度以及效率。

　　1.3.2 生產(chǎn)的效率比較高

　　在機(jī)械制造過程中通過對數(shù)控技術(shù)進(jìn)行有效地應(yīng)用，有效地提升了生產(chǎn)質(zhì)量，主要體現(xiàn)在以下方面：首先，通過定義同一產(chǎn)品的參數(shù)，可以進(jìn)行大規(guī)模的生產(chǎn)，并能夠極大的提升生產(chǎn)的效率。其次，可以對各種生產(chǎn)的產(chǎn)品類型設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)，從而快速的對各種規(guī)格的零件進(jìn)行規(guī)模化的生產(chǎn)。最后，能夠?qū)Ξa(chǎn)品的參數(shù)進(jìn)行更改，從而能夠?qū)Σ煌牧慵M(jìn)行生產(chǎn)。

　　1.3.3 具有非常強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性

　　現(xiàn)階段，數(shù)控技術(shù)在機(jī)床制造過程的各個環(huán)節(jié)中都進(jìn)行了有效地應(yīng)用，機(jī)械制造與數(shù)控技術(shù)之間的有效融合也是非常重要的步驟，能夠讓生產(chǎn)的過程變得更加的標(biāo)準(zhǔn)化，而且能夠極大的減少加工的過程以及時間，減少在生產(chǎn)過程中發(fā)生的問題，同時提供相關(guān)的維護(hù)。

　　1.3.4 能高質(zhì)量的完成普通機(jī)床難以完成的復(fù)雜零件和零件曲面形狀的加工

　　只要是建模軟件能設(shè)計的零部件，通過自動編程的功能，都能正確的生成走刀軌跡，加工出所需要的零部件。

　　2 我國機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀

　　建國以來我國對機(jī)械制造行業(yè)一直都非常重視，由一窮二白的爛攤子到第一輛東風(fēng)汽車上路，到第一臺自主研發(fā)的東方紅拖拉機(jī)的誕生，到第一課人造衛(wèi)星上天，這一切都說明我們國家從國家領(lǐng)導(dǎo)到一線工人都付出了巨大心血和對機(jī)械制造行業(yè)的重視，說明我們國家的制造業(yè)發(fā)展水平還不算太落后。我們國家能自己設(shè)計制造出這些東西，建國以來實現(xiàn)了從無到有的突破，但是和歐洲一些發(fā)達(dá)資本主義國家相比，我們的制造業(yè)水平還差距太遠(yuǎn)，美國在四十年代自主設(shè)計研發(fā)了第一臺三坐標(biāo)數(shù)控銑床，而我們國家從九十年代才開始重視數(shù)控機(jī)床的發(fā)展，真正的大面積推廣是 2000 年以后。在 2000 年以前，我們的制造業(yè)的生產(chǎn)以普通機(jī)床居多，全國的市場占有率約 80%以上。企業(yè)干的大部分都是標(biāo)準(zhǔn)件，因為標(biāo)準(zhǔn)件的年產(chǎn)大，新產(chǎn)品要經(jīng)歷分析圖紙、工藝設(shè)計、工裝夾具安裝調(diào)試、機(jī)床調(diào)試、刀具選擇、新產(chǎn)品試制、工藝調(diào)整、等很多流程，到最終出成品最少得七個工作日，周期很長。周期長，只是弊端之一，最讓人頭疼事情是質(zhì)量很不穩(wěn)定，比如，尺寸雖然能控制在合格范圍內(nèi)，但是尺寸忽大忽小不穩(wěn)定，形位公差也是如此。表面粗糙度等一些參數(shù)更得不到保障。使得工件之間的配合性質(zhì)、疲勞強(qiáng)度、密封性能、耐腐蝕性能等都不能滿足要求，這給我們國家機(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展帶來了很大阻力。為了解決這些弊端，在相關(guān)部門的重視和引導(dǎo)下，我們開始引進(jìn)并自主研發(fā)數(shù)控數(shù)控系統(tǒng)，廣州數(shù)控、北京凱恩帝數(shù)控、華中數(shù)控、沈陽 I10 等都是我們國家自主研發(fā)的數(shù)控系統(tǒng)，這些系統(tǒng)中最具有代表行的是華中數(shù)控。數(shù)控系統(tǒng)與機(jī)床完美結(jié)合，就有了數(shù)控機(jī)床。目前，我們國家不光能生產(chǎn)數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控刨床、數(shù)控磨床，而且還能生產(chǎn)世界領(lǐng)先水平的五軸聯(lián)動數(shù)控加工中心。

　　3 數(shù)控技術(shù)與機(jī)械制造之間的有效融合應(yīng)用 3.1 在航空航天工業(yè)中的融合應(yīng)用

　　中國現(xiàn)在非常重視的工業(yè)企業(yè)是科技含量高的航空生產(chǎn)。在國家航天工業(yè)的發(fā)展中，傳統(tǒng)的機(jī)械化生產(chǎn)已經(jīng)難以滿足現(xiàn)代航天工業(yè)的發(fā)展需要，特別是一些曲面的加工，傳統(tǒng)的機(jī)械加工是無法實現(xiàn)此類零件的加工。因此，在航空航天工業(yè)中對數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用是特別重要的。在航空航天領(lǐng)域中，許多零件需要特殊加工。當(dāng)材料剛度較弱時，只有高速加工和特殊加工設(shè)備(如線切割)才能獲得滿意的加工效果。此外，在航空航天工業(yè)中有效地應(yīng)用數(shù)控技術(shù)，能夠更好的提升小型零件以及材料整體加工深度，對應(yīng)用資源進(jìn)行節(jié)約，有效地減少能源浪費(fèi)，最終有效地提升能源的利用率。

　　3.2 在汽車工業(yè)中的融合應(yīng)用

　　汽車行業(yè)是最近幾年最紅火的行業(yè)，汽車行業(yè)的發(fā)展對我國的 GDP 的增長做出了非常突出的貢獻(xiàn)。隨著汽車行業(yè)的不斷成熟，汽車價格也趨于平民化，使得汽車走進(jìn)千家萬戶。但是汽車從設(shè)計到制造，要經(jīng)歷非常復(fù)雜的流程，因為汽車是比較復(fù)雜的系統(tǒng)，發(fā)動機(jī)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、底盤、潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)等等，車上的每一個組成系統(tǒng)都非常復(fù)雜，而且汽車并不是這些系統(tǒng)的簡單拼裝，他們需要組合，需要聯(lián)合調(diào)試才能達(dá)到預(yù)期目的。尤其是汽車的機(jī)械系統(tǒng)最為復(fù)雜，每一個機(jī)械零件的質(zhì)量都影響著汽車安全性能和整車的穩(wěn)定運(yùn)行。所以，汽車行業(yè)的發(fā)展離不開機(jī)械制造行業(yè)的支持。數(shù)控技術(shù)運(yùn)用于汽車加工行業(yè)汽車的穩(wěn)定性、整車質(zhì)量、汽車零件價格、整車價位、汽車的市場競爭力都有不同程度的提高。數(shù)控技術(shù)在汽車行業(yè)的應(yīng)用縮短了我國與發(fā)達(dá)國家的技術(shù)層面的差距。但是，我們的汽車行業(yè)的技術(shù)與歐洲發(fā)達(dá)國家相比還存在一定的差距。汽車行業(yè)的技術(shù)水平能否趕上發(fā)達(dá)國家，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展起著舉足輕重的作用。

　　3.3 在工業(yè)生產(chǎn)中的融合應(yīng)用

　　在科學(xué)技術(shù)水平提升的過程中，現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的競爭也在不斷的加劇。現(xiàn)代工業(yè)機(jī)械和設(shè)備必須能夠執(zhí)行困難的任務(wù)，通常是通過適應(yīng)苛刻的生產(chǎn)線和嚴(yán)格的生產(chǎn)環(huán)境。為基礎(chǔ)員工實現(xiàn)數(shù)控技術(shù)的自動控制性能可以實現(xiàn)這些目標(biāo)。在工業(yè)生產(chǎn)中，計算機(jī)構(gòu)成系統(tǒng)控制單元，向操作員發(fā)送指令，根據(jù)相關(guān)規(guī)范在程序中寫入程序，并向引導(dǎo)單元發(fā)送指令，以完成項目操作過程。實時監(jiān)控操作過程。當(dāng)系統(tǒng)檢測到故障時，檢測裝置可及時提供信息，控制單元可采取必要措施保護(hù)信息，保護(hù)動作執(zhí)行器通常由機(jī)械部件和伺服系統(tǒng)組成。

　　3.4 在機(jī)床設(shè)備制造中的融合應(yīng)用

　　我國的數(shù)控技術(shù)正在不斷發(fā)展和更新，而且這項技術(shù)的范圍也在不斷擴(kuò)大。數(shù)控技術(shù)在機(jī)床和設(shè)備的生產(chǎn)中也起著重要作用。數(shù)控刀具設(shè)備與常規(guī)設(shè)備的集成，一方面彌補(bǔ)了常規(guī)設(shè)備的不足，另一方面也很好地滿足了當(dāng)今社會生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化需求。增加數(shù)控機(jī)床和設(shè)備不僅提高了生產(chǎn)效率，而且減少了生產(chǎn)投資，可以用數(shù)控技術(shù)代替工件，在很大程度上保證了加工設(shè)備的精度。

　　3.5 在煤礦機(jī)械中的融合應(yīng)用

　　煤炭資源是關(guān)系到人民生活和生產(chǎn)的重要資源。提高煤炭資源的開采率需要高質(zhì)量的采煤機(jī)械設(shè)備。提高采煤機(jī)的采煤效率需要提高自動化程度和控制水平。隨著數(shù)控技術(shù)的引進(jìn)，采煤機(jī)具有高質(zhì)量、高標(biāo)準(zhǔn)、高效率的特點，可以提高采煤機(jī)械生產(chǎn)設(shè)備的性能，保證煤炭資源的順利開采。對于一些危險的工作場地，可以應(yīng)用智能機(jī)械設(shè)備來代替工人的操作，這樣可以保證了人員的安全性。

　　3.6 在模具制造中的融合應(yīng)用

　　由于模具結(jié)構(gòu)非常的復(fù)雜，配合精度要求較高，制作材料的硬度較大，因此對制造技術(shù)要求較高。使用傳統(tǒng)的加工方法及工藝，無法保證產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量，同時制造周期會比較長，經(jīng)常會出現(xiàn)延期交工，影響產(chǎn)品上市，對企業(yè)影響較大。現(xiàn)階段模具制造企業(yè)迫切需要一種高質(zhì)量、高精度、高效率的加工方式，完成模具加工。數(shù)控技術(shù)剛好填補(bǔ)了傳統(tǒng)加工方式的弊端，其精度高、效率高、操作簡單，因此被廣泛應(yīng)用于模具加工過程中。

　　3.7 機(jī)器人制造領(lǐng)域

　　數(shù)控技術(shù)已應(yīng)用到工業(yè)機(jī)器人制造領(lǐng)域中。在此領(lǐng)域中，數(shù)控技術(shù)已經(jīng)取代了傳統(tǒng)的人工操作，極大地影響了工業(yè)機(jī)器人制造方式和制造模式。數(shù)控技術(shù)通過模擬人類手工進(jìn)行操作，以此提高機(jī)械化加工效率、提高機(jī)器人零件的生產(chǎn)質(zhì)量。以機(jī)器取代人力，加強(qiáng)與互聯(lián)網(wǎng)的緊密結(jié)合，數(shù)控技術(shù)在工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域中的應(yīng)用是真正程度上的工業(yè)信息化，這也標(biāo)志著我國工業(yè)發(fā)展的又一大進(jìn)步，推動了工業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，為我國全面實現(xiàn)工業(yè)信息化奠定了堅實理論和實踐基礎(chǔ)。

　　4 提高數(shù)控技術(shù)與機(jī)械制造融合水平的策略

　　4.1 機(jī)械制造企業(yè)加強(qiáng)對數(shù)控技術(shù)應(yīng)用

　　有的企業(yè)管理人員對數(shù)控技術(shù)的了解比較少，對數(shù)控技術(shù)的重視不足，同時在應(yīng)用數(shù)控技術(shù)的過程中，需要先對人力、物力和資金進(jìn)行投入，有的企業(yè)會認(rèn)為數(shù)控技術(shù)投入較大，經(jīng)濟(jì)性不強(qiáng)，因此會放棄對數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用。因此，需要改變這種觀念，深入的了解數(shù)控技術(shù)，不斷學(xué)習(xí)，對數(shù)控技術(shù)進(jìn)行有效地應(yīng)用。

　　4.2 更加重視數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用

　　數(shù)字控制技術(shù)的自動化水平比較高，具有高精度、高效率以及低成本的優(yōu)勢。該特性有助于其在生產(chǎn)和機(jī)械加工領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。如今，大多數(shù)公司實際上將數(shù)控技術(shù)應(yīng)用于機(jī)器生產(chǎn)，在制造行業(yè)中也非常流行。在這樣的背景下，制定一套完整的數(shù)控加工生產(chǎn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對于該行業(yè)的快速發(fā)展至關(guān)重要。

　　4.3 自動編程的廣泛應(yīng)用

　　在傳統(tǒng)的機(jī)械制造以及加工的過程中，編程人員應(yīng)根據(jù)零件的設(shè)計工藝路線并采用手工編程的方法，并對工件進(jìn)行加工，這種加工方法效率非常低、精度也不高，對于一些復(fù)雜的工件(如曲面、螺旋面等)利用手工編程就很難實現(xiàn)零部件的加工。此時自動編程填補(bǔ)了手工編程的不足，制造設(shè)計不受人為錯誤和分析過程中人為錯誤的影響，制造業(yè)和加工業(yè)的發(fā)展受到了極大的制約，因為同樣的問題很容易出現(xiàn)。鑒于這種情況，通過運(yùn)用數(shù)控技術(shù)能夠很好的解決這種問題。用計算機(jī)編程代替手工生產(chǎn)，不僅可以縮短零件的加工時間，而且可以進(jìn)一步提高零件的生產(chǎn)加工精度，保證各種資源的有效利用。優(yōu)化了加工工藝路線也有效降低了生產(chǎn)和加工成本。

　　4.4 提高數(shù)控機(jī)床的經(jīng)濟(jì)性轉(zhuǎn)換

　　對于一些中小型及加工產(chǎn)品精度不太高的企業(yè)，使用經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床是他們所迫切希望的。通過對傳統(tǒng)數(shù)控機(jī)床的經(jīng)濟(jì)改造或使用新技術(shù)生產(chǎn)廉價數(shù)控機(jī)床，在機(jī)械制造以及加工企業(yè)中應(yīng)用的范圍在不斷增加。為了讓數(shù)控機(jī)床能夠更好的滿足加工行業(yè)的需求，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床的發(fā)展速度在不斷增加。在新的時代，數(shù)控機(jī)床在中國的機(jī)械制造和加工中應(yīng)用的范圍在不斷的擴(kuò)大，極大的提高了機(jī)械零部件的應(yīng)用范圍，有效地推動了機(jī)床生產(chǎn)企業(yè)的快速發(fā)展。

　　5 結(jié)語

　　總的來說，在機(jī)械生產(chǎn)制造中，數(shù)控技術(shù)是一種先進(jìn)的綜合性技術(shù)，數(shù)控技術(shù)解決了諸多機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)中的技術(shù)性難題，對于質(zhì)量要求相對較高的精密零件，數(shù)控技術(shù)滿足了生產(chǎn)的需要，特別是對機(jī)械制造零件的品質(zhì)、效率和成本控制方面發(fā)揮了越來越重要的作用，同時也是產(chǎn)品質(zhì)量不斷更新的重要保證。數(shù)字控制技術(shù)廣泛應(yīng)用于航空航天工業(yè)、汽車零部件加工、煤炭工業(yè)、造船、電工行業(yè)復(fù)合加工等行業(yè)，用于機(jī)械工程控制自動化、機(jī)械生產(chǎn)進(jìn)度控制。通過自動檢測，合理調(diào)節(jié)，極大的提升機(jī)械制造的整體質(zhì)量，推動了我國機(jī)械制造業(yè)的健康長期穩(wěn)定的發(fā)展，特別是經(jīng)濟(jì)全球化的沖擊下，只有不斷提高數(shù)控技術(shù)水平，保障了數(shù)控技術(shù)應(yīng)用的時效性，只有這樣才能與世界接軌，進(jìn)而促進(jìn)我國機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)高速穩(wěn)定的發(fā)展。