数控技术在机械制造中的应用探讨
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作者: 常利娟
【摘 要】数控技术在现代机械制造中起着至关重要的作用，直接关系到国家经济的发展和综合国力的提高。以数控技术为核心的现代化机械的制造和应用已经成为衡量一个国家科技水平的重要标准。所以不论从战略角度上还是在发展策略上，在制造业上大量使用数控技术都将是我国的工业经济在迈向世界大国之列的过程中所必须要大力提倡发展的。
【关键词】机械制造；数控技术；发展
在目前我国的机械制造业里面，工厂的管理者基本上都开始重视运用数控加工技术。随着计算机科学技术的日益发展以及市场竞争的日益激烈，传统的技术已经不能满足当代制造业产品的更新换代的要求。当前我国机械制造行业的市场需求是种类多、批量小，产品质量和成本上面的要求是越来越高，生产比率也是越来越大，这种情况在客观上促使我国机械制造业寻求科技上的变革。为了适应市场竞争，提高整个行业的市场竞争力，我们应该充分重视现代数控技术的优越性，将其优势充分运用在机械制造业。只有这样，我国机械制造业所生产的机器设备的功能安全性以及使用效率和产品的质量才能提升到较高的层次，才能在激烈的国际竞争中取得有利的地位。
一、机械制造业现状
机械制造的意思是从原材料的采购开始，经过热加工以及冷加工等程序，然后进行产品装配，接着进行产品的调试和检测，最后再对产品进行包装和运输的整个过程。在当前的这个关键的阶段，虽然我国机械制造业的生产量以及整个产业规模都是比较大的，能够排在世界前列，但是我们所生产的产品在质量以及性能上是比较低端的，缺乏技术含量，属于中低端产品，很少有自己的知识产权品牌。对国外较高科学技术的依赖性比较高是目前我国机械制造业的一个最为严重的问题。比如在国内的家电市场上，虽然一些著名的品牌像海尔、TCL等都已经“国产化”，但是像空调、冰箱等家电的一些重要配件仍然需要从国外进口，不能自主生产。这个例子表明，在人们的印象中，人们潜移默化的就会认为进口的产品要比国产产品在质量和性能上要好。也正是出于这个理由，为了在国际竞争中争取主动，我国机械制造业的首要任务就是提高生产产品的功能、效率、质量以及使用寿命，改变人们对中国机械产品的固有观念。机械制造自动化就是在生产加工一些高精度、高速度的产品及比较复杂的零件时，当人工操作无法完成或者耗费人工成本比较高时，采用机械操作，使用控制器输入数据以及编码来实现机械制造的自动化。机械制造自动化的出现不仅极大的提高了我国机械制造的生产效率，而且其生产的产品也比较标准，符合工业生产的要求。在生产中，只有实现机械制造自动化，才能够弥补制造技术上的原有缺陷。对于我国机械市场关于产品的小批量、多品种以及成本低和质量高的要求，我们必须实现机械制造自动化，才能够适应时代的要求。而数控技术的运用恰好是实现机械制造自动化的关键环节，是不可代替的。
二、数控技术特点及其在制造技术中的作用
数控技术就是使用电子计算机编程来控制机械生产制造的整个过程的技术。它蕴含了多种技术在内，比如光电技术、计算机技术、传感检测技术、通讯技术以及机械制造技术等。它效率比较高，精度比较密，同时具有柔性自动化的特点。当前我国数控技术大部分都是使用计算机预先编程，然后用这些程序实现对生产设备的控制。因为计算机软在功能代替了以往的纯粹的硬件，数据的输入等过程都可以由计算机编程来是实现，这就极大的提高了机械制造的生产效率，为我国机械制造行业带来了极大的便利。
数控技术在现代制造技术中的作用是非常之巨大的。从第一台计算机出现开始，标志着我们人类步入信息化时代。科学技术以及社会生产力的飞快发展，对机械产品的生产率以及质量提出了更高的要求，尤其是军工业产品的生产，比如飞机螺旋桨叶片曲面的生产加工，对机械生产加工设备的性能要求也日益提高。
美国帕森斯公司在1948年提出利用计算机完成机床控制，这个计划得到军方的支持以及麻省理工学院的响应，继而研制了世界上首台坐标数控机床，基本达到了机械加工的数字化。这种以电子计算机为基础并以数字的模式控制机床的技术叫做数字控制技术，运用这种技术进行控制的系统叫做数控系统，也叫数控。由于将近二十年计算机的迅速发展，数控系统目前已全部实现计算机化，所以目前又把数控叫做计算机数控，把通过数控系统控制的机床叫做数控机床。20世纪末，因为微电子技术的快速发展，使数控系统的特性有了很大的提高，功能逐步丰富，满足了数控机床自行交换刀具以及工件等的需要；并且还进一步实现了在数控机床加大自动输送工件的托盘站的需要。除此之外，还有由CNC机床、加工中心、专用机床或者数控专用机床构成的柔性制造线（FML）；或者多条FMS装备自动化立体仓库结合而成的柔性造工厂。随着网络技术、信息技术以及自动化技术的发展，在数控技术体现在数控机床的基础上，将之前企业中互相独立存在的生产制造、工程设计以及经营管理等过程，在计算机的支持下，组成一个贯穿整个企业的有机而完整的，以达到总体高效益、全局动态的最优化以及高柔性，进而实现竞争全胜，这一趋势到目前为止依然方兴未艾。
三、数控技术在制造业中的应用
1．在工业生产中的应用。工业机器和之前的数控系统一样，都是由控制系统、驱动系统以及执行系统这三个部分构成的。现代工业将工业生产设备使用在劳动环境比较恶劣的情况之下，完成了很多人类手工不能进行的工作，并且对于一些重复性的劳动进行机械化操作，极大的提高了劳动生产率。同时也改善了工人的生产环境，确保了工人的人身安全和生产质量。在实际的工作中，计算机系统组成了控制单元，并由控制单元指挥机械手按照事先写好的程序输送指令给驱动单元，实现操作过程，同时对于整个操作进行监管，如果操作过程中发生错误，信息就由传感器输送到控制单元，并采取相应的措施进行保护。而服务系统和机械元件构成了执行单元，然后由动力部分提供动力，同时驱动元件发挥作用，就会使执行机构完成操作。
2．在汽车工业中的应用。近些年以来，汽车工业的发展非常迅速，同时这也就带动了汽车加工工业的发展，汽车加工的需求量越来越大，而数控技术的使用在客观上提高了汽车加工的生产效率。以数控机床为核心的高柔性生产线拥有高效和高柔性的特点，这种新的生产线适应了市场对于产品更新不断加快的要求，实现了高的投资收益比，提高了产品的生产效率，打破了汽车加工产业中的旧有生产模式和观念，实现了小批量、多品种的生产方式。而非常复杂的配件的加工可以使用以数控技术为主导的快速成型技术。同时，诸如虚拟制造技术等其他以数控技术为核心的生产技术已经广泛的运用在了汽车制造领域，当今世界，汽车加工制造行业已经与数控技术紧密的联系在了一起。从上述情况我们能够看出数控技术深刻影响着工业制造，并促进着我国制造业的健康快速发展。
3．在机械设备上的应用。机械设备是机械制造的灵魂，拥有控制能力的机械设备更是在某些机械生产领域具有不可替代的作用，这是新时代的新要求。数控技术的出现将优秀的机床控制能力赋予给了机械制造业，使用数控技术控制机床设备的生产加工过程也就是数控机床。这样的机电一体化产品完成机床控制的过程靠的是代码，它将生产产品的各种数据储存在控制介质之中，然后发出指令，传达到系统，这样就指挥了整个机床的生产过程。（1）煤矿机械。改革开放以来，我国采煤业的利润都是十分丰厚的，采煤业得到了迅速的发展，同时采煤机制造业的发展也被带动起来了，根据不同的开采环境需要不同的采煤机，所以采煤机的品种比较多，更新换代也比较快，并且基本上产品的需求的批量小、种类多。制造毛坯时多半使用焊接技术，之前的机械加工要解决下料的问题是比较困难的。但是如果使用数控技术进行切割，使用龙骨版程序对叶片和滚筒等进行下料，就可以解决问题。运用数控技术提高了机器的切割速度，提高了采煤的生产率，在相同时间内采取更多的煤资源。同时，将自动切缝装置安装在数控切割机中，就可以实现对产品构建轮廓的程序控制，就像数控机床补偿铣刀的半径一样，这样就成功实现了优化配置。（2）机床设备。机械设备是当代机械加工的一个最为重要的因素，为了适应我国当代机械制造市场的需求，在机械生产加工中需要有具备控制能力的机床设备。数控机床在这种情况下就应运而生了，它是现代机床设备的核心和灵魂，它在现代机械加工生产中拥有十分优良的过程控制能力，能极大的提高机械产品的生产效率以及产品合格率。（3）航空和宇航工业。在宇航工业以及航空领域之中，有很多比较特殊的零件需要生产和加工，还有一些材料是铝合金或铝制的，刚性比较弱，按照传统的切割技术，只有在切割速度和力度都非常小的情况下才能进行切割，这是一项挑战。而数控技术的高速和高精以及高柔性等特点正好能满足这个要求，在传统技术不能进行相关切割的情况下，数控技术能够很好的解决这一问题，使能源资源得以合理的配置。
四、数控技术的发展
数控技术已经有了五十多年的发展历史，由最原始的封闭式数控系统已经转变为当今现代化的电子计算机数控系统，这是一个伟大的飞跃。传统的数控系统具有很大的功能局限性，它的结构是封闭式的，其软件互换性、通用性、功能更新以及维修等都非常复杂，造成很大的不便。当今的电子数控系统已经逐步将传统数控系统取代，其开放式的软件模块化结构展现出了很大的优势，能在各种计算机平台下面运行，维护以及操作过程都比较方便，更换也十分简单，因此现代化的计算机数控系统性价比很高，已经成为数控系统的发展趋势。
五、结语
不可否认，机械制造业在我国国民经济中具有十分重要的地位，在我国经济的国际竞争中也扮演了非常重要的角色。但是我国机械生产制造技术还比较落后，与发达国家相比还有很大的差距，还处在学习和提高的阶段。而电子计算机在数控领域的运用，促进了我国数控技术的变革，给我国数控技术和机械制造业带来了新的机遇，我们应该把握好这个机会，大力发展数控技术。同时，数控加工技术的迅速发展也培养了一代拥有了先进数控技术的人才，进而促进了我国当代机械制造业快速的走向繁荣。
参 考 文 献
[1]马岩．中国木材工业数控化的普及．木材工业．2006（2）
[2]陈光明．基于数控加工的工艺设计原则及方法研究．制造业自动化．2005（9）
[3]南生春，傅万四．浅谈数控技术在木材加工机械上的应用．木材加工机械．2004（1）
[4]孙荣创．数控技术及装备的发展趋势及策略．中国科技信息．2006（12）
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