机床数控技术在智能制造中的应用

刘学平

（宁夏巨能机器人股份有限公司，宁夏银川 750000）

1 智能制造的定义和基本特点

1.1 智能制造的定义

当前，国际上对智能制造并没有形成统一的、规范的定义，不同的国家对智能制造的理解和定义也不尽相同。我国的定义，通俗来讲，智能制造是将新一代信息通信技术与先进制造技术相互融合的一种生产方式，它围绕产品整个生产制造过程展开，具备自我学习、自身管理决策、自动执行等特点。智能制造的实施，将对工业制造业的生产过程进行调整和改善，推动形成一条相对完备的智能制造产业链，持续提升我国工业制造业在国际市场上的“软实力”。

1.2 智能制造的基本特点

就目前形势来看，智能制造是大势所趋，市场发展前景也十分广阔。作为一种新的工业制造业生产模式，智能制造对通信技术、自动化技术、人工智能技术等进行了深度的融合，对工业制造业的产品形态、加工技术、管理制度、组织架构等产生了深远的影响，推动工业制造业进入了一个全新的快速发展的阶段和层次。

（1）智能制造以智能工厂为媒介。制造是智能制造的基础和源泉，智能是制造实现的方式和手段。如果加工的过程脱离了制造，那么智能化便是一纸空谈。工厂作为智能制造的媒介，以建设高效率、环保节能、舒服的个性化工厂为总体目标。将智能化融进全部制造过程，搭建智能生产系统和数字化、分布式生产制造设备，多层次融合人机物料，高效率进行智能生产、智能生产过程控制、智能仓储物流、运送和货运物流等工作中。

（2）智能制造以重要制造阶段的智能化为关键。重要制造阶段包含商品、机器设备、生产工艺流程、管理方法和服务项目。各个阶段的智能化要同步进行、同步推进，互相协调、互相配合。

（3）智能制造是根据端到端的数据流进行分析。实时的数据流分析、沟通、交流与共享是完成智能制造的重要基础和重要因素，是对数字化、智能化的直接反映。智能制造系统软件由下而上有五层，即设备层、操纵层、生产车间层、公司层和合作层。各层中间数据信息畅顺，信息内容可以协作共享，为各个企业生产管理带来更大的保障。

（4）智能制造以互联网为支撑点。互联网是数字经济时期的主要设备。智能制造运用工业互联网将设备连接到互联网中，大数据驱动制造的智能化，完成机械设备、自动控制系统、公司之间的互联。

2 国内数控技术的发展现状

数控技术是国家当代制造产业的基础性技术，其技术实力反映了国家生产制造能力和水准。我国的数控技术与国际先进水平还有较大差距。在产品技术性能上，国际一流数控机床产品可靠性更强，效率更高，国外品牌数控产品占据了中国数控机床较大市场份额。在国家政策的支持以及国内企业不断追求创新的背景下，中国数控机床行业发展迅速，行业规模不断扩大。机床数控技术的发展是一项长期的工作，在实际发展的过程中需科学引进新型技术手段，将其作为提高我国工业制造业生产能力的主要手段，实现数控技术的科学发展，最终使机床与数控技术能够与时俱进。

3 机床数控技术的概念及其在智能制造中的优势

3.1 机床数控技术的定义

数控技术是应用电子信息对机床运行以及生产加工的全过程进行操作和控制的技术。机床数控技术是数控机床的关键所在，是应用机床进行全自动加工的技术。数控技术的不断应用和迅速推广，调整了工业制造业的传统生产模式，有益于降低制造业的产品成本，提高生产效能，增强核心竞争优势。

3.2 数控机床在智能制造系统中的优点

（1）加工精度高。数控机床依照零件图规定的设置程序，进行全自动的加工和生产，受人为要素影响不大。数控机床具备自动识别和偏差补偿作用，加工精密度主要在于机床系统软件。在同一台数控机械上大批量加工零件时，能够获得较高的加工精度，保证产品质量的稳定性。

（2）加工效率高。数控机床自动化技术水平高，可以完成产品工件的一次夹装和多工序加工，使得复杂性的生产制造工序变得相对简单化，降低生产筹备、机床调节、工序调换、半成品加工迁移等辅助工作的工作量，大大提高了生产效率。

（3）劳动强度低。数控机床加工可以全自动拆换数控刀片、传动齿轮和金属切削液，将加工全过程集中化。绝大多数工作中不用人力干预，改善了劳动环境，降低了劳动强度。

（4）加工零件的适用性强。数控机床适应能力强，适合加工更新速度快、生产批量小、复杂性高的商品。与此同时，数控机床具备多轴联动作用。依靠CAD/CAM 技术，可以高品质地进行比较复杂型面的加工，乃至是一些无法直接测量的零件。

（5）生产管理水准高。在数控机床上加工，可以精确测算零件的加工时间，科学合理预测生产周期和产品交货时间。除此之外，在线监测系统软件将局域网络与机床串行通讯接口相接，可以即时实时监控各机器设备和制造施工现场的运作状况。

4 数控技术在智能制造中的应用要点

在智能制造中，数控技术发挥着不可替代的功效。它可以替代人工进行一些存有不安全要素的工作，节约制造中的人力成本，增强安全性能。归纳起来，关键运用点如下。

4.1 有效运用数控技术的优点和特性

数控技术的优点和特性是十分明显的，将其运用于智能制造，不但有益于提高制造效率，还能在一定水平上确保制造品质。因而，将来的制造业将以数控技术的运用为发展趋向，推动行业和领域的不断发展。在智能制造全过程中，针对高精度、规格型号繁杂的零件，有效运用数控技术，严控数控技术的生产规范，可以充分发挥数控技术的最大价值。数控技术在机械加工中的最明显的优点就是加工精度高、生产加工品质平稳，这也是智能制造中广受瞩目的优点和优势。因而，在搭建智能制造系统软件和服务平台时，应有效运用数控技术的优势，生产加工高精密、高品质、高标准的产品。严控数控技术的生产规范，可以充分发挥数控技术在智能制造中的使用价值，进而确保智能制造的效率不断提高。

4.2 培育具备极强辅助设计程序编写能力的人才

智能制造数控技术的应用，要求专业性人才对电子计算机有较强的实际操作能力和辅助程序编写能力，并且应用起来十分娴熟。因此身为一名工作人员，机械零件的制图应当由软件编程来进行。除此之外，数控技术的应用步骤也需要不断提升。只有这样，才可以确保商品在生产过程中的精密度，推动机械设备生产资源的合理安排，充分发挥其作用。数控技术要求具有技术专业能力的优秀人才。尽管数控技术在智能制造中的运用具备较高的生产效率，可是在原始的信息录入方面，对员工的能力和素质的要求还是比较高，这就要求实际操作数控机床的员工，在应用电子计算机开展编程时，要十分娴熟和灵活。因而，将来在建设智能化的生产制造服务平台时，必须特别注意不断优化数控技术的具体操控步骤，防止信息录入的效率对产品的生产效率产生消极的影响。只有进一步优化数控机床的操作流程和操作步骤，才可以最大限度减少工作人员输入的难度系数，才可以确保设备制造的精密度，更有效地运用各种生产制造资源，充分发挥资源对于促进企业发展的重要作用。

4.3 持续提升数控机床的创新能力和技术水平

现如今，数控技术在智能制造中得到广泛运用，这对数控机床的改进具备十分重要的实际意义。企业可以从欧美发达国家引入优秀的数控机床，使经济型数控机床获得全面推行，进而自主创新和提高数控机床技术性，也全方位促进我国智能化机械设备制造生产加工产业链的发展。此外，在大力改造经济型数控车床的历程中，可以合理操纵生产加工繁杂、高精密零件的成本费用，进而达到公司经济效益。大数据技术的应用，在智能制造中也具有关键功效。在智能监控系统下，生产制造需要的生产加工原料也可以获得一定的操控。如今数控技术在智能制造系统中获得了普遍的运用，但绝大多数是低端经济用数控机床，高精密数控机床还是极少数。因而，国家和企业应高度重视数控技术的自主创新，在不断地引入先进的、高科技的数控机床相关技术的基础上，用新技术创新和改良原有的相对传统的数控机床，进而建立起我国机械设备制造业的智能化转型。除此之外，在总体转型发展的历程中，企业可以通过勇于探索、持续创新，来不断降低高精密零部件的制造成本和不断提升生产制造的效率，进而合理提升企业的经济效益。

4.4 促进智能机器人的自动化生产

在智能机器人领域中，数控技术最开始的运用是在汽车制造业。汽车工业有较强的研发能力，并且也是第一个借助智能机器人技术进行高度自动化生产的工业。除此之外，在机动车以及配件的生产流水线和整个过程中，以数控车床、计算机技术、工业机械手为代表的智能化数控机床，实现了生产制造商品的小批量生产、多种类、人性化的特性。伴随着社会经济的迅速发展，以数控技术为代表的自动化技术、智能制造技术，可以从容应对人力资源持续升高的问题，帮助企业更好地降低成本费用，促进企业的集约化发展。也就是说，智能机器人产业链在数控技术的带动和促进下，获得了长足的进步和发展。因而，数控技术和智能制造产业已变成一个密不可分的整体，二者相互促进、相互融合，已然成为推动智能技术发展的先驱和动力。

5 机床数控技术在智能制造中的发展趋势

5.1 快速化和高精度

生产制造的快速化可以依托快速测算、快速通信、快速机床主轴技术来完成。数控机床的计算软件载入加工命令和相关数据信息后，能快速加工处理和测算伺服控制系统的运动，伺服控制系统能快速予以回应。高精度是确保产品品质的前提条件。技术越先进，生产出来的产品的质量就越高，在社会上获得的认可度也越高。

5.2 操作灵活性和可靠性

数控机床对于加工目标具有很强的适应能力，慢慢从单机柔性发展趋势到模块柔性和系统软件柔性发展。例如，更新和拓展数控机床的功能，在数控机床上提升大容量数控刀片库、全自动换刀机械臂、互换操作台等设备，并与工业机械手、全自动运送小车紧密结合，产生新的加工、柔性生产制造模块或柔性生产制造系统软件。数控机床根据选用元器件和系统软件的抗干扰性、技术性、可靠性，不断提高自我诊断和维护能力，可以在满负荷下长期持续工作。现阶段考量数控机床可靠性的基本参数是均值，运行时间愈来愈长，均值修补时间愈来愈短，实效性更贴近100%。

5.3 融合化和复合化

为了实现高效率、高质量的生产制造，必须对单一功能的机械设备进行有效的集成和整合，实现数控车床本身与数控系统的集成、加工工艺与功用的融合、加工与检测的集成。例如铣削、车铣数控机床、五轴加工等机械设备，全是集成复合的经典案例。根据集成和复合，在数控机床上，产品工件可以在一次装夹中进行车、铣、镗、钻、攻螺丝等步骤的加工，乃至可以进行除装夹面之外的全部表层的加工，不断提升生产效率。

5.4 智能化和数字化

通过运用先进控制技术、引进专家系统进行有针对性的指导，故障检测专家系统、智能化伺服驱动器推动设备等对策，不断提高数控机床加工的智能化、科技化水平。数控机床根据各种各样通信协议建设通讯网络，实现远程操作，完成加工全过程的自动适应、自动诊断和自动调节。

6 结束语

从当前我国工业制造业生产领域来看，其发展趋向是智能制造，可以实现工业生产的自动化管理，使得生产加工制造的质量和效率全面提升。作为智能制造的关键因素，数控技术的运用水准在较大程度上影响着智能制造的质量。因此，务必有效运用数控技术，充分发挥其作用优势，确保智能制造向更强的方向发展，不断提高智能制造的整体质量和总体水平，为企业创造更加丰厚的经济效益，推动企业健康长久发展和可持续发展。