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数控技术与机械制造的融合发展探析

2022/4/6    来源:内燃机与配件    作者:李景才      
关键字:数控技术  机械制造  融合发展  
随着科学技术的快速发展,机械制造技术也快速地发展起来,其中数控技术在其中扮演着重要的角色。数控技术在机械制造领域中有着非常广泛的应用,极大的推动了社会生产力的提升。数控技术中的信息性和网络性非常强,在机械制造中进行有效地应用,能够对机械制造的效率以及质量进行大幅度的提升,直接推动了机械制造向着自动化的方向发展。基于此,本文对数控技术与机械制造进行了深入的融合应用,以期为相关人员提供参考。
    0 引言

       机械制造是推动社会进步发展的主要动力,各个行业的发展都依赖机械制造技术。因此,对机械制造技术方法进行不断的优化和改进,促进其发展,是我国社会高技术发展水平的重要方面。机械制造业的高速发展,能够极大的提升我国社会生产力的整体发展水平,通过相应的数据研究及其开发,将数控加工制技术融合到机械加工制造中,不仅能够极大的提升机械制造加工技术的整体的专业水平以及质量,也有利于推动相关行业的高技术发展。

    1 数控技术概述

       1.1 数控技术的含义

       数控技术,也就是用数字信息对机械运动进行控制的技术。数控机床,就是用数字信息对机床各个部分进行控制的机床,它的产生,在一定程度上减少人的劳动强度。传统车床的加工,主轴转速是固定转速,在加工过程中不停车不能做转速调整,工件的表面质量很难受到控制。机床的换刀、X轴和Z轴的切削进给和空行程都是工人来完成,操作过程中工人的劳动强度大,事故率也很高,工件的质量受人影响的因素较大。自美国研制出第一台数控机床以来,几十年来所有国家都在对数控机床做着深入的研究。

       数控机床加工零件过程中,机床的所有动作都可以用数控加工程序来控制,主轴转速可以根据需要随时调整,各个进给轴的进给速度也可以根据实际需要而灵活设置,刀具的进给和推出完全由机床自主完成,毛坯的安装和合格工件的抓取都由机床自主完成,目前,在自动化程度较高生产车间,技术人员要做的是,新数控设备的安装、调试,新产品的对刀调试,除此之外技术人员要做的工作就是巡视。再高端一些的数控加工车间,数控机床可以利用互联网、大数据平台、结合现代的物联网技术,把所需的图纸利用 UG 等专业软件传输以后,自动生产最优化的加工走刀路线,自动生成数控加工程序,自动上料下料,自动对刀,用各种传感器对工件的尺寸公差、形状公差和位置公差实时监测,自动加减刀具补偿,自动加减设备的螺距等各种误差补偿、自动打包,一切自动化,负责维护保养的技术人员只需要对定期为机床做维修保养就可以了。负责加工的技术人员,只需要通过5G 网络就可以遥控解决一切加工中的技术问题。数控加工的发展趋势就是自动化、无人化、智能化。技术人员让智能机器人取代人,让工人从体力劳动中解放出来。

      1.2 数控技术的应用原理

      机械制造与数控技术之间的深度融合,可以看做是计算机技术、自动化控制技术以及机械制造之间的深度融合,这也极大的提升了机械制造业的精度。通过使用数控技术,能够更好的对机械设备进行相应的控制。数控系统主要是由数控装置、输入装置、输出装置以及调速装置共同组成的,其中数控装置主要是通过电子计算机进行控制的。在对数控技术进行实际应用的过程中,机械制造能够更好的对机械加工过程进行控制,保证生产精度,提高生产效率。

      1.3 数控技术的特点

      1.3.1 生产精度高

      在机械制造加工的过程中,必须采用数控技术从根本上提高生产精度。在传统生产中,技术工人手动操作的熟练程度不同,会造成很大的误差,无法保证机器生产的质量稳定性和生产效率及时性。通过对数控技术进行应用,能够让机械制造过程变得更加的有序、标准化、智能化。数字控制技术能够对设备参数进行相应的控制,让零件的精度有了保障,从而提升生产产品的精度以及效率。

      1.3.2 生产的效率比较高

      在机械制造过程中通过对数控技术进行有效地应用,有效地提升了生产质量,主要体现在以下方面:首先,通过定义同一产品的参数,可以进行大规模的生产,并能够极大的提升生产的效率。其次,可以对各种生产的产品类型设置相应的参数,从而快速的对各种规格的零件进行规模化的生产。最后,能够对产品的参数进行更改,从而能够对不同的零件进行生产。

      1.3.3 具有非常强的经济性

      现阶段,数控技术在机床制造过程的各个环节中都进行了有效地应用,机械制造与数控技术之间的有效融合也是非常重要的步骤,能够让生产的过程变得更加的标准化,而且能够极大的减少加工的过程以及时间,减少在生产过程中发生的问题,同时提供相关的维护。

      1.3.4 能高质量的完成普通机床难以完成的复杂零件和零件曲面形状的加工

      只要是建模软件能设计的零部件,通过自动编程的功能,都能正确的生成走刀轨迹,加工出所需要的零部件。

    2 我国机械制造业的发展现状

      建国以来我国对机械制造行业一直都非常重视,由一穷二白的烂摊子到第一辆东风汽车上路,到第一台自主研发的东方红拖拉机的诞生,到第一课人造卫星上天,这一切都说明我们国家从国家领导到一线工人都付出了巨大心血和对机械制造行业的重视,说明我们国家的制造业发展水平还不算太落后。我们国家能自己设计制造出这些东西,建国以来实现了从无到有的突破,但是和欧洲一些发达资本主义国家相比,我们的制造业水平还差距太远,美国在四十年代自主设计研发了第一台三坐标数控铣床,而我们国家从九十年代才开始重视数控机床的发展,真正的大面积推广是2000年以后。在2000年以前,我们的制造业的生产以普通机床居多,全国的市场占有率约80%以上。企业干的大部分都是标准件,因为标准件的年产大,新产品要经历分析图纸、工艺设计、工装夹具安装调试、机床调试、刀具选择、新产品试制、工艺调整、等很多流程,到最终出成品最少得七个工作日,周期很长。周期长,只是弊端之一,最让人头疼事情是质量很不稳定,比如,尺寸虽然能控制在合格范围内,但是尺寸忽大忽小不稳定,形位公差也是如此。表面粗糙度等一些参数更得不到保障。使得工件之间的配合性质、疲劳强度、密封性能、耐腐蚀性能等都不能满足要求,这给我们国家机械制造行业的发展带来了很大阻力。为了解决这些弊端,在相关部门的重视和引导下,我们开始引进并自主研发数控数控系统,广州数控、北京凯恩帝数控、华中数控等都是我们国家自主研发的数控系统,这些系统中最具有代表行的是华中数控。数控系统与机床完美结合,就有了数控机床。目前,我们国家不光能生产数控车床、数控铣床、数控刨床、数控磨床,而且还能生产世界领先水平的五轴联动数控加工中心。

    3 数控技术与机械制造之间的有效融合应用

      3.1 在航空航天工业中的融合应用

      中国现在非常重视的工业企业是科技含量高的航空生产。在国家航天工业的发展中,传统的机械化生产已经难以满足现代航天工业的发展需要,特别是一些曲面的加工,传统的机械加工是无法实现此类零件的加工。因此,在航空航天工业中对数控技术的应用是特别重要的。在航空航天领域中,许多零件需要特殊加工。当材料刚度较弱时,只有高速加工和特殊加工设备(如线切割)才能获得满意的加工效果。此外,在航空航天工业中有效地应用数控技术,能够更好的提升小型零件以及材料整体加工深度,对应用资源进行节约,有效地减少能源浪费,最终有效地提升能源的利用率。

      3.2 在汽车工业中的融合应用

      汽车行业是最近几年最红火的行业,汽车行业的发展对我国的 GDP 的增长做出了非常突出的贡献。随着汽车行业的不断成熟,汽车价格也趋于平民化,使得汽车走进千家万户。但是汽车从设计到制造,要经历非常复杂的流程,因为汽车是比较复杂的系统,发动机、转向系统、底盘、润滑系统、冷却系统、自动控制系统等等,车上的每一个组成系统都非常复杂,而且汽车并不是这些系统的简单拼装,他们需要组合,需要联合调试才能达到预期目的。尤其是汽车的机械系统最为复杂,每一个机械零件的质量都影响着汽车安全性能和整车的稳定运行。所以,汽车行业的发展离不开机械制造行业的支持。数控技术运用于汽车加工行业汽车的稳定性、整车质量、汽车零件价格、整车价位、汽车的市场竞争力都有不同程度的提高。数控技术在汽车行业的应用缩短了我国与发达国家的技术层面的差距。但是,我们的汽车行业的技术与欧洲发达国家相比还存在一定的差距。汽车行业的技术水平能否赶上发达国家,数控技术的发展起着举足轻重的作用。

      3.3 在工业生产中的融合应用

      在科学技术水平提升的过程中,现代工业生产的竞争也在不断的加剧。现代工业机械和设备必须能够执行困难的任务,通常是通过适应苛刻的生产线和严格的生产环境。为基础员工实现数控技术的自动控制性能可以实现这些目标。在工业生产中,计算机构成系统控制单元,向操作员发送指令,根据相关规范在程序中写入程序,并向引导单元发送指令,以完成项目操作过程。实时监控操作过程。当系统检测到故障时,检测装置可及时提供信息,控制单元可采取必要措施保护信息,保护动作执行器通常由机械部件和伺服系统组成。

      3.4 在机床设备制造中的融合应用

      我国的数控技术正在不断发展和更新,而且这项技术的范围也在不断扩大。数控技术在机床和设备的生产中也起着重要作用。数控刀具设备与常规设备的集成,一方面弥补了常规设备的不足,另一方面也很好地满足了当今社会生产的标准化需求。增加数控机床和设备不仅提高了生产效率,而且减少了生产投资,可以用数控技术代替工件,在很大程度上保证了加工设备的精度。

      3.5 在煤矿机械中的融合应用

      煤炭资源是关系到人民生活和生产的重要资源。提高煤炭资源的开采率需要高质量的采煤机械设备。提高采煤机的采煤效率需要提高自动化程度和控制水平。随着数控技术的引进,采煤机具有高质量、高标准、高效率的特点,可以提高采煤机械生产设备的性能,保证煤炭资源的顺利开采。对于一些危险的工作场地,可以应用智能机械设备来代替工人的操作,这样可以保证了人员的安全性。

      3.6 在模具制造中的融合应用

      由于模具结构非常的复杂,配合精度要求较高,制作材料的硬度较大,因此对制造技术要求较高。使用传统的加工方法及工艺,无法保证产品的生产质量,同时制造周期会比较长,经常会出现延期交工,影响产品上市,对企业影响较大。现阶段模具制造企业迫切需要一种高质量、高精度、高效率的加工方式,完成模具加工。数控技术刚好填补了传统加工方式的弊端,其精度高、效率高、操作简单,因此被广泛应用于模具加工过程中。

      3.7 机器人制造领域

      数控技术已应用到工业机器人制造领域中。在此领域中,数控技术已经取代了传统的人工操作,极大地影响了工业机器人制造方式和制造模式。数控技术通过模拟人类手工进行操作,以此提高机械化加工效率、提高机器人零件的生产质量。以机器取代人力,加强与互联网的紧密结合,数控技术在工业机器人领域中的应用是真正程度上的工业信息化,这也标志着我国工业发展的又一大进步,推动了工业的进一步发展,为我国全面实现工业信息化奠定了坚实理论和实践基础。

    4 提高数控技术与机械制造融合水平的策略

       4.1 机械制造企业加强对数控技术应用

       有的企业管理人员对数控技术的了解比较少,对数控技术的重视不足,同时在应用数控技术的过程中,需要先对人力、物力和资金进行投入,有的企业会认为数控技术投入较大,经济性不强,因此会放弃对数控技术的应用。因此,需要改变这种观念,深入的了解数控技术,不断学习,对数控技术进行有效地应用。

       4.2 更加重视数控技术的应用

       数字控制技术的自动化水平比较高,具有高精度、高效率以及低成本的优势。该特性有助于其在生产和机械加工领域的广泛应用。如今,大多数公司实际上将数控技术应用于机器生产,在制造行业中也非常流行。在这样的背景下,制定一套完整的数控加工生产技术标准对于该行业的快速发展至关重要。

       4.3 自动编程的广泛应用

       在传统的机械制造以及加工的过程中,编程人员应根据零件的设计工艺路线并采用手工编程的方法,并对工件进行加工,这种加工方法效率非常低、精度也不高,对于一些复杂的工件(如曲面、螺旋面等)利用手工编程就很难实现零部件的加工。此时自动编程填补了手工编程的不足,制造设计不受人为错误和分析过程中人为错误的影响,制造业和加工业的发展受到了极大的制约,因为同样的问题很容易出现。鉴于这种情况,通过运用数控技术能够很好的解决这种问题。用计算机编程代替手工生产,不仅可以缩短零件的加工时间,而且可以进一步提高零件的生产加工精度,保证各种资源的有效利用。优化了加工工艺路线也有效降低了生产和加工成本。

       4.4 提高数控机床的经济性转换

       对于一些中小型及加工产品精度不太高的企业,使用经济型数控机床是他们所迫切希望的。通过对传统数控机床的经济改造或使用新技术生产廉价数控机床,在机械制造以及加工企业中应用的范围在不断增加。为了让数控机床能够更好的满足加工行业的需求,经济型数控机床的发展速度在不断增加。在新的时代,数控机床在中国的机械制造和加工中应用的范围在不断的扩大,极大的提高了机械零部件的应用范围,有效地推动了机床生产企业的快速发展。

    5 结语

       总的来说,在机械生产制造中,数控技术是一种先进的综合性技术,数控技术解决了诸多机械制造产业中的技术性难题,对于质量要求相对较高的精密零件,数控技术满足了生产的需要,特别是对机械制造零件的品质、效率和成本控制方面发挥了越来越重要的作用,同时也是产品质量不断更新的重要保证。数字控制技术广泛应用于航空航天工业、汽车零部件加工、煤炭工业、造船、电工行业复合加工等行业,用于机械工程控制自动化、机械生产进度控制。通过自动检测,合理调节,极大的提升机械制造的整体质量,推动了我国机械制造业的健康长期稳定的发展,特别是经济全球化的冲击下,只有不断提高数控技术水平,保障了数控技术应用的时效性,只有这样才能与世界接轨,进而促进我国机械制造产业高速稳定的发展。

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       作者简介
       李景才(1982-),男,河南商丘人,实验师,研究方向为机械加工。
责任编辑:杨培
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