机械加工工艺中的自动化控制研究

梁爽 吴德银 王琦 张良

摘要：机械自动化控制技术在工业制造中的应用，不仅使得机械加工的生产效率实现了飞跃性的进步，同时还提高了机械加工件生产的精度，提升了机械加工的质量。机械工件多为金属材料，切切削加工难度更高，对精准度要求极高。在机械加工工艺系统中应用装配自动化技术、信息自动化技术、生产自动化技术等，实现了机械加工的自动化控制。本文简单介绍了机械制造自动化技术，分析了自动化控制技术在机械加工工艺中的应用，探究了未来机械加工的发展方向。制造为机械加工工艺优化及系统改造提供一些参考，促进机械加工工业发展和进步。

关键词：机械加工;工艺;自动化控制;技术;应用

引言：随着电子工业革命的发展，工业机械制造自动化技术不断提升，大量的自动化工业机械设备被生产并应用于各行各业，改变了传动的生产经营模式，为社会建设与经济发展做出了突出的贡献。与传统的机械设备不同，自动化工业机械设备具有半自动化或自动化的功能，大量的解放了劳动力，还提升了生产效率和生产质量。自动化工业设备的各个工件由控制系统根据设定的程序指令完成自动化动作，这对工业机械设备工件的质量及组装精度要求极高。任何细微的误差都会影响自动化工业机械设备的作业安全和工作效率。显然，自动化生产的进步得益于机械加工工艺中自动化控制技术的应用。在信息技术时代，自动化技术始终在不断的创新与发展中，研究机械加工工艺中自动化控制技术的应用对机械加工企业优化机械加工系统及工艺有着重要的意义。

一、机械制造自动化技术概述

机械制造自动化技术顾名思义就是指机械制造与自动化控制技术的结合。要显示机械制造的自动化控制，需要从机械制造的系统结构、功能、过程等多个方面做出系统升级和工艺改造。在结构方面，要求对机械加工过程中设计的所有硬件和软件进行升级，要求在加工工艺中引入自动化制造控制技术。在功能桑，要求系统从传统的输出工件转变为输出变成品或成品。在过程上，要求制造系统能够涵盖制造生产的整个运行过程，包括市场分析、产品设计、工艺编制、制造实施、检验出厂、产品销售等多个环节，实现制造全国成电自动化分析、自动化控制和自动化生产。

机械加工的工艺组成如下图1 所示。传统的机械加工制造每个工位都需要有工人负责，而基于自动化控制技术机械加工制造系统各环节的设备中多引入自动化控制技术，设备能够自动控制并完成加工操作，技术人员只需要通过控制总系统就可以实现对机械加工工艺各环节的监控及参数的调整。

二、自动化技术在机械加工工艺中的应用

（一）装配自动化技术

传统的机械加工工艺输出的为设备零件，而将装配自动化技术应用到机械加工工艺中，通过控制系统的总计算机对装配参数进行调整，总系统就可以控制设备根据工艺中设计好的设备规格及相关参数完成对各工部零件的自动装配和调试，最终输出半成品或成品。装配自动化的实现，数字化技术、计算机技术等起到重要作用。整个流水线中，不需一个工人参与领不件的组装，均由系统自动控制设备操作组装。

（二）生产自动化技术

机械加工制造系统组合了生产系统、原料运输系统、加工系统、产品分析系统等，其中生产自动化技术的实现基于系统的全过程控制与管理。机械加工制造系统是一个循环系统，生产加工时按照设定的工艺流程完成对零部件的自动切削及工件的组装。这一系列动作都是依靠系统预先设定的程序指令完成操作。系统预先设定了规定的生产参数，一旦系统在安装和组配工件时检测到工件误差，将启动自动拆卸功能。若组装没有任何问题，系统将持續按照设定的循环过程进行生产。这种生产自动化技术及生产故障检测技术就是为了有效的提高生产产品的质量，控制产品的合格率。

（三）信息自动化技术

信息自动化技术具有辅助设计、辅助制造、辅助供给设计等功能。机械加工旨在系统中的自动化功能的实现都是基于对程序对信息指令的设计，因此信息决定着生产加工的精确度。为了提升机械加工的精确度，引进计算机技术、数字化控制技术等在生产的各个阶段，来强化数字信息控制的准确度。以设计功能为例，由极端及设计机械仙品模型，由数字控制技术对产品模型控制参数进行优化，系统再将优化的参数信息传输给终端设备，实现生产工艺的自动优化。

三、未来机械加工的发展方向

（一）安全防控技术

安全始终是生产的第一要素。机械自动化制造系统在没有实现无人化和全智能化以前，保障人员的安全和生产的安全是提升生产效益的关键。安全防控技术是一种基于智能监控的故障预测的新技术。在自动化机械加工生产流水线，工人需要检查设备，或处理异常故障。系统在运行状态下进行故障维护和检修是一件非常危险的时间，即便是工人传神防护服，金属工件或残渣在设备高速运行状态下的力度较大、温度较高，对工人造成的损害极大。在机械加工工艺的各环节设置智能检测设备，检测系统及设备的运行情况，自动采集设备运行参数。再利用大数据技术分析系统及设备运行的情况，对设备及生产加工工艺的安全性进行分析，系统自动分析出问题后，根据提示确定问题类型及大小，对加工工艺问题通过控制系统调整刀具角度，工件位置等，对设备零部件根据大数据分析的结果体现更换老旧或磨损零件，预防预生产过程中应设备故障造成的安全事件的发生。

（二）智能技术

机械加工半成品或成品的过程复杂，产品设计难度较大。设计模型虽然能够为机械设计提供参考，自动化控制系统完成设计，但对一些复杂的结构容易忽视细节，同时设计思维较为刻板，很难处理一些复杂的工件设计。在机械加工工艺中引入柔性处理技术和智能技术，创建人机交互界面，由设计人员根据用户实际需求对产品的设计模块进行性能优化，完善产品。这样不仅能够提高设计的效率，还能提高设计的精准度，处理更加复杂的产品设计。

（三）虚拟化技术

虚拟技术以一种基于控制理论与计算机技术的新型技术，他能够通过产品设计对机械加工制造的过程及产品功能进行仿真模拟，从而更加真实的了解产品加工环节可能存在的问题和设计存在的问题，及时对产品进行优化。它的优势在于仿真效果的真实性和可实行，直观的反映设计问题和生产问题，并精准的锁定问题所在。这对于机械加工而言，对不合格产品具有预见性，有效的防止了不合格产品的被生产出来，减少了资源和能源浪费，有效控制了生产成本。

四、结语

自动化控制技术是现代机械加工工艺中必不可少的技术，它的应用成就了机械制造自动化技术，为企业提高生产效率和产品质量创造了良好的技术条件，同时还提升了机械加工工艺环境的安全性，有效的避免了机械加工环节电气设备可能对工人造成的危险。这对于企业提高机械加工生产的综合效益和提高市场竞争优势有着重要的意义。面对通信网络技术和智能技术的发展，将自动化控制技术带入到一个全新的阶段。未来，机械加工制造企业还要在机械加工工艺中还要不断引入安全防控技术、智能技术、虚拟化技术等，构建一套可控性更强、智能性更优、安全性更好的机械制造自动化系统，不断的优化生产工艺，以维持更加长远的发展。

参考文献：

[1]   张成贤.自动化控制技术在机械加工工艺中的应用研究[J].内燃机与配件，2019（08）：119-120.

[2]   司马华.机械加工工艺中自动化控制技术的应用分析[J].内燃机与配件，2020（14）：217-218.

[3]   朱志豪，戴欢.机械加工工艺中的自动化控制技术[J].电子技术与软件工程，2019（04）：104.

[4]   周春烨.机械加工工艺中的自动化控制技术研究[J].科技创新与应用，2016（01）：94-95.