數控技術與機械制造的融合發展探析

　　摘要：隨著科學技術的快速發展，機械制造技術也快速地發展起來，其中數控技術在其中扮演著重要的角色。數控技術在機械制造領域中有著非常廣泛的應用，極大的推動了社會生產力的提升。數控技術中的信息性和網絡性非常強，在機械制造中進行有效地應用，能夠對機械制造的效率以及質量進行大幅度的提升，直接推動了機械制造向著自動化的方向發展。基于此，本文對數控技術與機械制造進行了深入的融合應用，以期為相關人員提供參考。

　　關鍵詞：數控技術;機械制造;融合發展

　　李景才 內燃機與配件 2022-01-24

　　0 引言

　　機械制造是推動社會進步發展的主要動力，各個行業的發展都依賴機械制造技術。因此，對機械制造技術方法進行不斷的優化和改進，促進其發展，是我國社會高技術發展水平的重要方面。機械制造業的高速發展，能夠極大的提升我國社會生產力的整體發展水平，通過相應的數據研究及其開發，將數控加工制技術融合到機械加工制造中，不僅能夠極大的提升機械制造加工技術的整體的專業水平以及質量，也有利于推動相關行業的高技術發展。

　　1 數控技術概述

　　1.1 數控技術的含義

　　數控技術，也就是用數字信息對機械運動進行控制的技術。數控機床，就是用數字信息對機床各個部分進行控制的機床，它的產生，在一定程度上減少人的勞動強度。傳統車床的加工，主軸轉速是固定轉速，在加工過程中不停車不能做轉速調整，工件的表面質量很難受到控制。機床的換刀、X 軸和 Z 軸的切削進給和空行程都是工人來完成，操作過程中工人的勞動強度大，事故率也很高，工件的質量受人影響的因素較大。自美國研制出第一臺數控機床以來，幾十年來所有國家都在對數控機床做著深入的研究。數控機床加工零件過程中，機床的所有動作都可以用數控加工程序來控制，主軸轉速可以根據需要隨時調整，各個進給軸的進給速度也可以根據實際需要而靈活設置，刀具的進給和推出完全由機床自主完成，毛坯的安裝和合格工件的抓取都由機床自主完成，目前，在自動化程度較高生產車間，技術人員要做的是，新數控設備的安裝、調試，新產品的對刀調試，除此之外技術人員要做的工作就是巡視。再高端一些的數控加工車間，數控機床可以利用互聯網、大數據平臺、結合現代的物聯網技術，把所需的圖紙利用 UG 等專業軟件傳輸以后，自動生產最優化的加工走刀路線，自動生成數控加工程序，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測，自動加減刀具補償，自動加減設備的螺距等各種誤差補償、自動打包，一切自動化，負責維護保養的技術人員只需要對定期為機床做維修保養就可以了。負責加工的技術人員，只需要通過 5G 網絡就可以遙控解決一切加工中的技術問題。數控加工的發展趨勢就是自動化、無人化、智能化。技術人員讓智能機器人取代人，讓工人從體力勞動中解放出來。

　　1.2 數控技術的應用原理

　　機械制造與數控技術之間的深度融合，可以看做是計算機技術、自動化控制技術以及機械制造之間的深度融合，這也極大的提升了機械制造業的精度。通過使用數控技術，能夠更好的對機械設備進行相應的控制。數控系統主要是由數控裝置、輸入裝置、輸出裝置以及調速裝置共同組成的，其中數控裝置主要是通過電子計算機進行控制的。在對數控技術進行實際應用的過程中，機械制造能夠更好的對機械加工過程進行控制，保證生產精度，提高生產效率。

　　1.3 數控技術的特點

　　1.3.1 生產精度高

　　在機械制造加工的過程中，必須采用數控技術從根本上提高生產精度。在傳統生產中，技術工人手動操作的熟練程度不同，會造成很大的誤差，無法保證機器生產的質量穩定性和生產效率及時性。通過對數控技術進行應用，能夠讓機械制造過程變得更加的有序、標準化、智能化。數字控制技術能夠對設備參數進行相應的控制，讓零件的精度有了保障，從而提升生產產品的精度以及效率。

　　1.3.2 生產的效率比較高

　　在機械制造過程中通過對數控技術進行有效地應用，有效地提升了生產質量，主要體現在以下方面：首先，通過定義同一產品的參數，可以進行大規模的生產，并能夠極大的提升生產的效率。其次，可以對各種生產的產品類型設置相應的參數，從而快速的對各種規格的零件進行規模化的生產。最后，能夠對產品的參數進行更改，從而能夠對不同的零件進行生產。

　　1.3.3 具有非常強的經濟性

　　現階段，數控技術在機床制造過程的各個環節中都進行了有效地應用，機械制造與數控技術之間的有效融合也是非常重要的步驟，能夠讓生產的過程變得更加的標準化，而且能夠極大的減少加工的過程以及時間，減少在生產過程中發生的問題，同時提供相關的維護。

　　1.3.4 能高質量的完成普通機床難以完成的復雜零件和零件曲面形狀的加工

　　只要是建模軟件能設計的零部件，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 我國機械制造業的發展現狀

　　建國以來我國對機械制造行業一直都非常重視，由一窮二白的爛攤子到第一輛東風汽車上路，到第一臺自主研發的東方紅拖拉機的誕生，到第一課人造衛星上天，這一切都說明我們國家從國家領導到一線工人都付出了巨大心血和對機械制造行業的重視，說明我們國家的制造業發展水平還不算太落后。我們國家能自己設計制造出這些東西，建國以來實現了從無到有的突破，但是和歐洲一些發達資本主義國家相比，我們的制造業水平還差距太遠，美國在四十年代自主設計研發了第一臺三坐標數控銑床，而我們國家從九十年代才開始重視數控機床的發展，真正的大面積推廣是 2000 年以后。在 2000 年以前，我們的制造業的生產以普通機床居多，全國的市場占有率約 80%以上。企業干的大部分都是標準件，因為標準件的年產大，新產品要經歷分析圖紙、工藝設計、工裝夾具安裝調試、機床調試、刀具選擇、新產品試制、工藝調整、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量很不穩定，比如，尺寸雖然能控制在合格范圍內，但是尺寸忽大忽小不穩定，形位公差也是如此。表面粗糙度等一些參數更得不到保障。使得工件之間的配合性質、疲勞強度、密封性能、耐腐蝕性能等都不能滿足要求，這給我們國家機械制造行業的發展帶來了很大阻力。為了解決這些弊端，在相關部門的重視和引導下，我們開始引進并自主研發數控數控系統，廣州數控、北京凱恩帝數控、華中數控、沈陽 I10 等都是我們國家自主研發的數控系統，這些系統中最具有代表行的是華中數控。數控系統與機床完美結合，就有了數控機床。目前，我們國家不光能生產數控車床、數控銑床、數控刨床、數控磨床，而且還能生產世界領先水平的五軸聯動數控加工中心。

　　3 數控技術與機械制造之間的有效融合應用 3.1 在航空航天工業中的融合應用

　　中國現在非常重視的工業企業是科技含量高的航空生產。在國家航天工業的發展中，傳統的機械化生產已經難以滿足現代航天工業的發展需要，特別是一些曲面的加工，傳統的機械加工是無法實現此類零件的加工。因此，在航空航天工業中對數控技術的應用是特別重要的。在航空航天領域中，許多零件需要特殊加工。當材料剛度較弱時，只有高速加工和特殊加工設備(如線切割)才能獲得滿意的加工效果。此外，在航空航天工業中有效地應用數控技術，能夠更好的提升小型零件以及材料整體加工深度，對應用資源進行節約，有效地減少能源浪費，最終有效地提升能源的利用率。

　　3.2 在汽車工業中的融合應用

　　汽車行業是最近幾年最紅火的行業，汽車行業的發展對我國的 GDP 的增長做出了非常突出的貢獻。隨著汽車行業的不斷成熟，汽車價格也趨于平民化，使得汽車走進千家萬戶。但是汽車從設計到制造，要經歷非常復雜的流程，因為汽車是比較復雜的系統，發動機、轉向系統、底盤、潤滑系統、冷卻系統、自動控制系統等等，車上的每一個組成系統都非常復雜，而且汽車并不是這些系統的簡單拼裝，他們需要組合，需要聯合調試才能達到預期目的。尤其是汽車的機械系統最為復雜，每一個機械零件的質量都影響著汽車安全性能和整車的穩定運行。所以，汽車行業的發展離不開機械制造行業的支持。數控技術運用于汽車加工行業汽車的穩定性、整車質量、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。數控技術在汽車行業的應用縮短了我國與發達國家的技術層面的差距。但是，我們的汽車行業的技術與歐洲發達國家相比還存在一定的差距。汽車行業的技術水平能否趕上發達國家，數控技術的發展起著舉足輕重的作用。

　　3.3 在工業生產中的融合應用

　　在科學技術水平提升的過程中，現代工業生產的競爭也在不斷的加劇。現代工業機械和設備必須能夠執行困難的任務，通常是通過適應苛刻的生產線和嚴格的生產環境。為基礎員工實現數控技術的自動控制性能可以實現這些目標。在工業生產中，計算機構成系統控制單元，向操作員發送指令，根據相關規范在程序中寫入程序，并向引導單元發送指令，以完成項目操作過程。實時監控操作過程。當系統檢測到故障時，檢測裝置可及時提供信息，控制單元可采取必要措施保護信息，保護動作執行器通常由機械部件和伺服系統組成。

　　3.4 在機床設備制造中的融合應用

　　我國的數控技術正在不斷發展和更新，而且這項技術的范圍也在不斷擴大。數控技術在機床和設備的生產中也起著重要作用。數控刀具設備與常規設備的集成，一方面彌補了常規設備的不足，另一方面也很好地滿足了當今社會生產的標準化需求。增加數控機床和設備不僅提高了生產效率，而且減少了生產投資，可以用數控技術代替工件，在很大程度上保證了加工設備的精度。

　　3.5 在煤礦機械中的融合應用

　　煤炭資源是關系到人民生活和生產的重要資源。提高煤炭資源的開采率需要高質量的采煤機械設備。提高采煤機的采煤效率需要提高自動化程度和控制水平。隨著數控技術的引進，采煤機具有高質量、高標準、高效率的特點，可以提高采煤機械生產設備的性能，保證煤炭資源的順利開采。對于一些危險的工作場地，可以應用智能機械設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用

　　由于模具結構非常的復雜，配合精度要求較高，制作材料的硬度較大，因此對制造技術要求較高。使用傳統的加工方法及工藝，無法保證產品的生產質量，同時制造周期會比較長，經常會出現延期交工，影響產品上市，對企業影響較大。現階段模具制造企業迫切需要一種高質量、高精度、高效率的加工方式，完成模具加工。數控技術剛好填補了傳統加工方式的弊端，其精度高、效率高、操作簡單，因此被廣泛應用于模具加工過程中。

　　3.7 機器人制造領域

　　數控技術已應用到工業機器人制造領域中。在此領域中，數控技術已經取代了傳統的人工操作，極大地影響了工業機器人制造方式和制造模式。數控技術通過模擬人類手工進行操作，以此提高機械化加工效率、提高機器人零件的生產質量。以機器取代人力，加強與互聯網的緊密結合，數控技術在工業機器人領域中的應用是真正程度上的工業信息化，這也標志著我國工業發展的又一大進步，推動了工業的進一步發展，為我國全面實現工業信息化奠定了堅實理論和實踐基礎。

　　4 提高數控技術與機械制造融合水平的策略

　　4.1 機械制造企業加強對數控技術應用

　　有的企業管理人員對數控技術的了解比較少，對數控技術的重視不足，同時在應用數控技術的過程中，需要先對人力、物力和資金進行投入，有的企業會認為數控技術投入較大，經濟性不強，因此會放棄對數控技術的應用。因此，需要改變這種觀念，深入的了解數控技術，不斷學習，對數控技術進行有效地應用。

　　4.2 更加重視數控技術的應用

　　數字控制技術的自動化水平比較高，具有高精度、高效率以及低成本的優勢。該特性有助于其在生產和機械加工領域的廣泛應用。如今，大多數公司實際上將數控技術應用于機器生產，在制造行業中也非常流行。在這樣的背景下，制定一套完整的數控加工生產技術標準對于該行業的快速發展至關重要。

　　4.3 自動編程的廣泛應用

　　在傳統的機械制造以及加工的過程中，編程人員應根據零件的設計工藝路線并采用手工編程的方法，并對工件進行加工，這種加工方法效率非常低、精度也不高，對于一些復雜的工件(如曲面、螺旋面等)利用手工編程就很難實現零部件的加工。此時自動編程填補了手工編程的不足，制造設計不受人為錯誤和分析過程中人為錯誤的影響，制造業和加工業的發展受到了極大的制約，因為同樣的問題很容易出現。鑒于這種情況，通過運用數控技術能夠很好的解決這種問題。用計算機編程代替手工生產，不僅可以縮短零件的加工時間，而且可以進一步提高零件的生產加工精度，保證各種資源的有效利用。優化了加工工藝路線也有效降低了生產和加工成本。

　　4.4 提高數控機床的經濟性轉換

　　對于一些中小型及加工產品精度不太高的企業，使用經濟型數控機床是他們所迫切希望的。通過對傳統數控機床的經濟改造或使用新技術生產廉價數控機床，在機械制造以及加工企業中應用的范圍在不斷增加。為了讓數控機床能夠更好的滿足加工行業的需求，經濟型數控機床的發展速度在不斷增加。在新的時代，數控機床在中國的機械制造和加工中應用的范圍在不斷的擴大，極大的提高了機械零部件的應用范圍，有效地推動了機床生產企業的快速發展。

　　5 結語

　　總的來說，在機械生產制造中，數控技術是一種先進的綜合性技術，數控技術解決了諸多機械制造產業中的技術性難題，對于質量要求相對較高的精密零件，數控技術滿足了生產的需要，特別是對機械制造零件的品質、效率和成本控制方面發揮了越來越重要的作用，同時也是產品質量不斷更新的重要保證。數字控制技術廣泛應用于航空航天工業、汽車零部件加工、煤炭工業、造船、電工行業復合加工等行業，用于機械工程控制自動化、機械生產進度控制。通過自動檢測，合理調節，極大的提升機械制造的整體質量，推動了我國機械制造業的健康長期穩定的發展，特別是經濟全球化的沖擊下，只有不斷提高數控技術水平，保障了數控技術應用的時效性，只有這樣才能與世界接軌，進而促進我國機械制造產業高速穩定的發展。