加工机械中数控技术应用及其发展

崔继云　卞雷峰　陈仙峰　张兆宏

摘 要：本文简单阐述了我国数控技术和加工机械制造业发展现状，重点介绍了数控技术在汽车、煤矿、车床、宇航等机械制造中的应用，并对数控技术的未来发展趋势作出了预测。

关键词：加工机械；数控技术；应用；发展

1 前言

数控技术是集机械制造技术、现代化自动控制技术、计算机技术、网络通讯技术、伺服驱动技术、光机电技术、传感器技术等于一体的，以数字化为基础，对机械运动、机床运作及整个生产加工过程进行智能化控制的制造业基础技术[1]。

2 我国机械制造业和数控技术的现况

2.1 机械制造业现状

机械制造，是指制造由机械部件为主组成的产品。机械加工，是指利用机械设备对机械零件进行加工的一种工序[2]。机械制造包括从产品选材、加工、装配、调试、包装、运输的整个过程。近年来我国的机械制造业得到了长足的发展，但是在技术方面，我国的机械制造技术水平远远落后于西方发达国家，对外国技术还存在很大的依赖性，许多核心技术和部件都依赖于进口。目前，现代机械制造业早已从传统的制造业发展成为自动化、机械化的现代制造业，依靠机械进行高精度、高危险度、高速度的复杂加工，通过操作主控制器来实现加工过程的自动化。机械自动化弥补了传统制造业的缺陷，够保证加工精度的要求，还可以避免人工操作的危险，提高加工效率，使机械制造业得以大批量、高质量的规模化生。

2.2 我国数控技术的现况

数控技术涉及到计算机、自动化控制、测量、现代机械制造、微电子、信息处理等许多学科，是一门综合性的技术。经历了五个发展阶段——电子管数控阶段、晶体管数控阶段、中小规模 IC数控阶段、小型计算机数控阶段、微处理器数控阶段。目前的数控技术发展进入了一个良性的发展模式，以超大集成电路板主板为主，以单片机或 PLC 处理器为主，控制核心单元以 PC机专业软件系统为主的发展模式。

3 数控技术在加工机械中的应用和发展

数控技术在机械制造中的应用，几乎涵盖了国民经济的各个领域，本文主要从以下几个方面来探讨加工机械中数控技术的应用和发展：

3.1 工业生产

数控技术在工业生产线上，尤其是高危复杂的劳动环境中得到了广泛的应用。例如金属冶炼、农药加工等，加工车间常配有机械手，由计算机系统控制单元指挥机械手，按照写入内核的程序向驱动单元发出指令，并由执行机构完成相应操作。数控技术不仅改善了工业生产的劳动条件，使工业生产线实现了机械化，降低了劳动强度，减少了工作量，提高了工作效率，降低了生产成本，还为生产人员提供了安全保障。在生产中，数控技术通过计算机系统对生产加工进行控制，使整个生产过程按照既定的程序进行。假如发现错误或故障，传感检测系统的同步检测功能及时发现，还可以根据运行状态采取相应的处理措施，从而保证系统运行的稳定性。

3.2 汽车工业

数控技术的应用加快了汽车零部件制造的工作效率，提升了我国的汽车工业发展的速度。数控技术的出现带来了集高柔性和高效率于一體的高速柔性生产线，加工的汽车零部件，建线投入少，生产效率却与组合机床自动线相当，能够实现多品种及中小批量产品的高效生产，加速了产品的更新换代。将汽车工业从传统的经济规模转变为多品种的高效生产，为复杂零部件的快速制造提供了便利的条件，虚拟制造、柔性制造、集成制造等数控技术的应用更是极大的推动了汽车工业的发展步伐。

3.3 煤矿机械

煤炭是我国的主要能源，为煤炭系统生产高质量、高可靠性的煤炭开采及保护装备是我国的煤机企业的主要任务。目前，我国煤矿企业在采取普通机床和数控机床相结合的生产模式：选择国产或进口数控机床对旧机床实行改造，通过数控化使之成为全新概念的数控机床。数控化改造投入少，改造后的设备易操作，而且充分发挥了数控机床精度重复性好、加工质量稳定等优势。数控技术对于煤矿机械的应用能有力促进煤矿行业生产效率的提高。采煤业对采煤机的要求较高，而且受开采环境的制约，人工操作的危险性也比较大。数控技术在煤矿机械中应用实现计算机辅助制造，不仅能够对生产进行精确控制，提高采煤机工作效率，保证机械加工的效果，使采矿任务更快更好的完成；还能将加工机械半脱离人工操作[3]，避免了人工操作的危险，降低了煤矿生产事故的发生率，数控技术在煤矿机械中的应用，在保障人员的安全情况下大幅度提高煤矿生产的经济效益。

3.4 机床设备

数控机床把刀具和工件之间的相对位置、刀具的选择、主轴变速、冷却泵的起停等各种操作和顺序动作数字码记录在控制介质上，从而发出控制指令来控制机床的伺服系统或其他执行元件，使机床能够自动加工出所需零件，是以代码实现机床控制的机电一体化产品。机床设备是机械制造的重中之重，在现代机械制造业中，占据了极其重要的地位。数控技术的机床设备是机电一体化产品的关键组成部分。数控加工技术与传统传统的加工技术相比，有以下特点：可以完成一般机床难以完成的复杂加工；改变加工工艺参数便利，有利于换批加工和新产品的研制；可实现一次装夹工件完成多道工序加工，在减少加工时间的同时保证质量；采用模块化标准工具，减少了加工时间，提高工具标准化程度。数控技术在机床设备中的应用是利用计算机控制装置使机床设备具备更好的控制能力，使数控机床能够快速、精准控制刀具与工件的位置，精确冷却泵的操作，主轴变速等内容，从而在保证并提高了加工精度的同时提高机床设备生产效率，满足了机床加工日益精细化、复杂化的要求应用。

3.5 在宇航工业中的应用

宇航工业的特殊性决定了它有许多零部件需要进行特殊加工，传统制造技术难以满足宇航工业对加工精度和柔性的要求。在航空设备制造过程中往往会遇到铝或其他刚度较差的金属合金，如果使用传统的制造工艺进行加工的话往往不会达到令人满意的效果，利用数控技术就会使得材料的切割工艺更加精细，零件的曲线性和柔性更能满足生产要求，同时可以节省许多资源与能源。

4 结语

数控技术对加工机械乃至机械制造业的发展都具有举足轻重的作用，在机械制造中有着广泛的应用领域和前景。相信随着科学技术的发展，我国的数控技术必将得到长足的发展，对于加工机械的应用将更加深入，从而提高整体机械制造水平，为我国国力的增强和人民生活水平的提高做出巨大贡献。

参考文献

[1] 吴福贵.数控技术新进展以及未来发展趋势分析[J].山东农业工程院学报，2015，32（2）：18—30

[2]徐安静.浅析加工机械中数控技术应用及发展[J].中国高新科技企业，2013，22（21）：51—52

[3]刁文军.机械制造及自动化的现状及发展方向浅析[J]. 硅谷，2013，11（07）：1—3