数控技术在机械制造中的应用与发展
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摘要
机械制造等相关技术产业具有其复杂性、多样性以及一些客观环境因素的制约，因此我国在机械制造等相关方面还没有形成一套成熟的、完整的理论体系，但随着我围微电子技术和计算机技术等现代科学技术的发展，由其是对数控加工及制造技术提出了越来越高的要求。现代数控技术的发展也从以前的单一形式发展成现在的多样化、复杂化、高智能化。
关键词
数控技术机械制造 应用与发展
前言
随着计算机技术为主导的现代科学技术的发展和以“时间驱动”为重要特征的市场竞争的加剧，产品更新换代的速度加快以及人们对商品需求的多样化，传统的机械制造业正在发生极其深刻的改变，多品种小批量生产的比重越来越大，对产品的交货质量和成本要求越来越高，要求现代制造技术具有较高的柔性，即要求机械制造业对各种外界因素的适应能力或者产品适应市场的变化能力越来越强，亦即要求空间和时间的灵活性越来越大，其关键的技术是数控技术。而数控技术是指用数字化信号对设备运行及其加工过程进行控制的一种自动化技术。现在，数控技术也叫计算机数控技术。目前它是采用计算机实现数字程序控制的技术这种技术用计算机按事先存储的控制程序来执行对设备的控制功能。由于采用计算机替代原先用硬件逻辑电路组成的数控装置。使输入数据的存储、处理、运算、逻辑判断等各种控制机能的实现，均可通过计算机软件来完成。它是典型的机械、电子、自动控制、计算机和检测技术密切结合的机电一体化高新技术。
一、数控技术及其特点
随着科学技术的进步和社会经济的发展，对机床加工精度的要求越来越高。如果完全靠提高零部件制造精度和机床装配精度的传统方法来设计制造高精度数控机床，势必大幅度提高机床的成本，在有些情况下甚至不可能。面对这一现实，我们对以低成本实现高精度的途径进行了探索，提出～种通过信息、控制与机床结构相结合实现数控机床高精度轨迹控制的方法，其核心思想是：①采用具有高分辨率和高采样频率的新型插补技术，在保证速度的前提下大幅度提高轨迹生成精度；②通过新型双位置闭环控制，有效保证希望轨迹的高精度实现。③以
信息化轨迹校正消除机械误差和干扰对轨迹精度的影响，从而保证所控制的机床可在生产环境中长期高精度运行。其中软件的设计是整个系统的组成部分，是硬件按照要求工作的指挥者。下位机软件是运行程序，负责从上位机接收数据并控制执行部件工作和检测机床状态的任务，基于数控机床制造中的复杂性、多样性，在数控机软件以A11L语言和CAM软件和NC语言为主，ATL语言由CAM软件产生，用来描述刀具运行轨迹的一种说明性语言，并且可在CAM软件里进行模拟。
数控加工技术不同于传统的加工技术，其主要特点为：
(1)能高质量地完成一般机床难以完成的复杂零件和曲面形状的加工；
(2)能方便地改变加工工艺参数(如切削用量)，因而利于换批加工和新产品的研制；
(3)可实现一次装夹工件完成多道工序加工，从而确保高质量的加工精度同时又减少了辅助时问；
(4)采用模块化标准工具，既减少了换刀和安装时间，又提高了工具标准化程度和工具的管理水平；
(5)便于实现计算机辅助制造。随着计算机技术的发展和微处理器的采用，数控技术得到了飞速发展和广泛的应用。
二、数控技术在机械制造中的应用
长期以来，国产数控机床始终处于低档迅速膨胀，中档进展缓慢，高档依靠进口的局面，特别是国家重点工程需要的关键设备主要依靠进口，技术受制于人。究其原因，国内本土数控机床企业大多处于“粗放型”阶段，在产品设计水平、
质量、精度、性能等方面与国外先进水平相比落后了5一10年；在高、精、尖技术方面的差距则达到了10-15年。结合中国生产实际进行发展机械自动化技术。先进制造技术的全部真谛在于应用。发展机械自动化技术，应以企业的生产和技术发展的实际需要及具体条件为导向。我国发展机械自动化技术，应结合实际，注重实用，即对国民经济产生实际效益。所以我国应结合具体生产实际，逐步实现我国机械自动化发展的全球化。我国在发展机械自动化的同时还应结合我国的具体国情进行分析。在发展机械自动化的同时注意到发展的环境，实现发展机械自动化的绿色化。绿色制造通过绿色生产过程、绿色设计、绿色材料、绿的设备、绿色：工艺、绿色包装、绿色管理等生产绿色产品，产品使用网以后再通过绿色处理后加以回收利用。采用绿色制作哦啊能最大限度地减少制造对环境的负面影响。同时是原材料和能源的利用率达到最高。
2．1数控技术在机床中的应用
机床设备是机械工业的“母机”，只有机床设备实现了机电一体化，加工出来的产品才能达到质量稳定可靠，企业才有较强的应变能力。计算机数控技术为机械制造业提供了良好的机床控制能力，即把计算机作为一种控制装置运用到机床上，也就是用数控技术对机床的加工实施控制。这样的机床就是数控机床。
数控机床是以数字化的信息实现机床控制的机电一体化产品，它把刀具和工件之间的相对位置、机床电机的启动和停止、主轴变速、工件松开夹紧、刀具的选择、冷却泵的起停等各种操作和顺序动作等信息用代码化的数字记录在控制
介质上，发出各种指令控制机床伺服系统或其它执行元件，使机床自动加工出所需零件。
2．2数控技术在工业机器人中的应用
工业机器人是一种能模拟人的手、腕和臂等部分动作，按照预定的运动轨
迹、动作等要求编成程序，使工业机器人实现抓取、搬运工件或操纵工具的自动化装置。工业机器人可以在改善劳动条件、保证生产安全、提高产品质量和生产率方面起重要作用。它主要用在机器制造业的生产线上装卸料和装配方面，以及在诸如喷漆、喷砂、焊接等恶劣的劳动环境下进行工作，甚至在人类无法进入的环境如深水作业、对放射性物质的操作、太空作业等条件下进行工作。
工业机器人系统由执行机构、动力部分和控制部分等组成。执行机构由伺服驱动装置和机械结构等组成，能模仿人臂的动作}动力部分向执行机构的驱动装置提供动力，使执行机构在驱动元件的作用下实现动作；控制部分由微机数控系
统组成，是工业机器人的指挥系统，它控制机器人按规定的程序运动，并可记忆各种指令信息，如动作顺序、运动轨迹、运动速度等，向驱动装置发出指令，使工业机器人完成规定的动作；必要时还可对工业机器人的动作进行监视，当动作出错或发生故障时发出报警信号；对于较高级的工业机器人还有检测传感系统和感觉系统。
2．3数控技术在其它方面的应用
数控技术除上述的应用范围外，还有常与数控机床配套使用，用来测量在
数控机床上加工的零件的位置、尺寸和形状误差的计算机数控三坐标测量机。此外，还有利用数控技术加工出各种形状的工件的数控弯管机、数控激光切割机和数控火切割机等。
三、数控技术的发展趋势
从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看，数控系统正在向电气化、电子化、高速化、精密化等方面高速发展，其主要研究热点有以下几个方面：
1、高精高速高效化速度
效率、质量是先进制造技术关键的性能指标，是先进制造技术的主体。若采用高速cpu芯片、rise芯片、多cpu控制系统、高分辨率检测元件、交流数字伺服系统、配套电主轴、直线电机等技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。在今后的几年，超精密数控机床正在向精密化、高速化、智能化和纳米化发展，汇合而成的新一代数控机床。
2、柔性化
数控系统采用新～代模块化设计，功能覆盖面更宽，可靠性更强，可满足不同用户的需求。同一群控系统能根据不同生产流程，自动进行信息流动态调整，发挥群控系统的功能。
3、多轴化
多轴联动加工，零件在一台数控机床上一次装夹后，可进行自动换刀、旋转主轴头、旋转工作台等操作，完成多工序、多表面的复合加工，不仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。
4、软硬件开放化
用户可根据自己的需要，对数控系统软件进行二次开发，用户的使用范围不再受生产商的制约。
5、实时智能化
在数控技术领域，实时智能控制的研究和应用正沿着：自适应控制、模糊控制、神经网络控制、专家控制、学习控制、前馈控制等方面发展。如编程专家系统故障诊断专家系统，当系统出了故障时，诊断、维修等实现智能化。
结束语
总之，我国要搞好机械自动化，不但要起点高，瞄准世界先进水准，而且必须包括各种灵活的提成本、见效快的技术，坚持提高与普及相结合的方针，同时从我国具体的基本国情出发，使我国的机械自动化技术发挥应有的才能健康地走上高速度、高质量和高效益之路。
参考文献
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2．王隆太．《先进制造技术》[M]．第1版．北京：机械工业出版社．2005：11 6―1 58
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