数控技术在机械制造中的实践运用

袁蕊

（山东省轻工工程学校，山东 青岛 266000）

CNC技术是基于计算机和控制技术发展起来的一门新兴技术，其应用范围非常广泛，能够实现对机床的整体控制，提高机床的精度、效率和质量。根据目前数控技术在自动化加工中的应用现状，指出了其存在的问题，并将其应用到自动化加工中，以推动CNC技术的进步和自动化企业的发展。

1 数控技术的概念界定

1.1 数控技术的概念

数控技术顾名思义就是由数字信息技术和控制技术组成的，它是利用数字化信息技术实现对机器和机器的高精度、高质量、高效率的控制，从而加快工业的自动化进程。数控技术是一门综合技术，涉及各个领域的专业知识，将其结合起来，形成目前已知的CNC技术。随着信息全球化和电子信息技术的飞速发展，CNC技术也在飞速发展。尤其是在发达国家，对于数控技术的研究尤其重视，美国、日本、德国等国家，都是世界上最先进的。他们率先采用了CNC技术，极大地促进了整个行业的自动化和规模化。在此基础上，我们应该借鉴国外先进的先进技术，并根据我国的产业特征，把数控技术运用到各个领域。

1.2 数控技术的发展

CNC技术起源于20世纪中叶，据有关资料显示，美国空军在1948年生产直升飞机的螺旋桨叶片时，由于螺旋桨叶片的形状和结构比较复杂，而且需要很高的加工精度，所以专门委托美国帕森斯公司进行批量生产。直到1959年，才算是真正地进入了二次开发。这一阶段的数控机床不但具备了自动换刀的功能，同时，对整个控制系统进行了改进和优化，由原来的电子管变成了晶体管和电路板，提高了控制效率和加工精度。1965年，IC被大量地应用于CNC的控制系统，它不但使整个数控机床的整体稳定性得到了极大的改善，而且总体性能也得到了极大的改善，并在此基础上实现了批量生产。到了80年代中期，CNC主要由电脑来完成，并能同时对多台CNC进行控制。接下来，还组织了一支研究团队，将半导体存储装置和微处理器，用于控制数控机床。到了80年代末，随着电脑技术的飞速发展，数控机床的人机交互技术也逐渐走上了人性化的道路，整体尺寸都朝着微型化方向发展，自动化程度不断提高，同时还具备了许多新的功能。

新中国成立后，我们对机械制造业的重视程度就很高，从一贫如洗的烂摊子，到东风汽车的开动，再到东方红拖拉机的问世，再到首颗人造卫星的升空，无不体现出我国在工业发展方面的努力。新中国成立后，我们的制造业虽然取得了巨大的进步，但与欧洲的先进资本主义国家相比，还是有很大的差距，美国最早在40年代就发明了三轴铣床。周期长只是缺点，最麻烦的是，它的品质极不稳定，例如，它的大小可以控制在一定的范围内，但它的大小会变得不稳定，形状也会变得不稳定。而表面粗糙度等参数则无法保证。针对上述问题，我国在有关方面的关注和指导下，开始引进和开发数控系统，例如，广州数控，北京凯恩帝数控，沈阳I10数控，华中数控等，其中华中数控为最具有代表的数控系统。将CNC与机器的完美结合，就形成了一台CNC。现在国内不仅有数控车床、数控铣床、数控刨床、数控磨床等设备，还有五轴数控机床的制造能力。

1.3 数控技术对于自动化机械制造的意义

虽然相对于欧美等发达国家来说，我们在机械制造领域还有些欠缺，但是，在经济全球化和技术全球化的大背景下，我们可以通过CNC技术来进一步提高我们的制造业水平，从而促进我们的经济发展。数控技术在机床的自动化加工中的应用。由传统的机械加工设备向自动化、遥控、高效率、高精度发展。在机械制造中，通常要经历许多的工艺过程，其中包括预设计、设计、审核、材料选择、预处理等，而过去往往需要手工操作。但是，随着CNC技术的出现，这种工作就变得简单、快捷，并且许多问题都可以由机器来解决，可以极大地降低人为因素带来的错误。在传统的生产工艺中，设计、生产、检验等多个环节都需要大量的人工参与，而NC技术可以参与各个工序中，并且能够实现基本的自动化，从而节省大量的人力资源。

2 数控技术在机械制造中的特点

2.1 智能化

随着信息化和全球化进程的加速，传统的机械制造方式已不能适应人们对生活的要求。此外，各行业对机械产品的生产效率、产品品质的要求也越来越高，因而对其进行自动化改造已成为当务之急。数控技术是我国机械制造业改革的一大亮点。数控技术是将现代电子信息技术、数字信息技术、传感技术等多种技术相结合，应用于机械制造的各个环节。数控技术是当今世界计算机技术的结晶，是各个领域的人才和专家智慧的结晶。而NC技术的一个重要特点就是智能化，它可以代替传统的手工操作，实现高效率和高精度的工作方式。此外，在传统的生产模式下，员工不可能对整个生产过程进行实时的监测，而智能技术可以有效地解决这个问题。采用电脑对各环节进行实时监测，发现问题后能及时处理，使生产过程中的安全得到很大的改善。

2.2 多技术集成化

多项技术的集成化是机械制造业的一个显著特征。机械制造业是国家的一个重要产业，它不能依靠某一项技术来支持，而是需要各种技术的协同作用，从而形成一个完整的机器制造业。传统的机械加工方式往往要解决多项技术之间的协同问题，也就是如何将各种技术有机地结合起来，使其在适当的环节中发挥出最大的效用。数控技术的引入为解决这一问题提供了有力的支持，它是利用计算机的综合控制技术，实现对各种技术的集中和高效管理，实现了对设备、系统、网络的统一管理，实现了多技术的一体化。

2.3 低适应度

虽然在很多方面都比传统的生产方式要好，但是，在国内的机械制造业中，它的应用并不广泛，这主要是因为它不适合机械制造。首先，NC技术不适合小规模的小型机械制造业，主要集中在机床等大型行业；另外，NC技术在高温、高压等极端条件下，很容易产生变形、老化等问题，从而影响加工精度。这些问题制约着数控技术的发展，必须进一步深入地研究和解决。

3 数控技术在自动化机械制造行业的具体应用

3.1 工业生产领域

自动控制系统由传感器、驱动、控制3大模块构成，以电脑为核心，发出各种指令，最后形成一个完整的自动化生产体系。然而，CNC技术主要依靠电子设备，难免会出现短路等突发事件，所以在遇到紧急情况时，数控技术要与传感器技术结合起来，在发现故障的时候，通过检测系统来进行报警，对故障进行处理，尽量减少故障，减少安全隐患。

3.2 煤矿机械领域

随着科学技术的迅速发展，煤矿机械已不能适应煤矿生产的要求。传统的煤矿机械存在着开采效率低、切割效率低、人工费用高等问题，给企业带来了很大的压力。NC技术的出现，为煤矿采掘、切割自动化提供了一种新的途径。此外，在传统的煤矿机器中，NC代替了人工作业，使企业原来的高人工成本大幅下降，使煤矿的生产难度大为降低。数控技术对传统煤矿机械的影响，不仅表现在煤矿的采掘领域，而且在预防安全事故中发挥着重要的作用。

3.3 自动化机械制造汽车领域

近几年，随着我国经济、工业的不断发展，人民对生活的要求越来越高，汽车行业也迎来了新的发展时期，进入了转型升级、可持续发展的重要时期。随着工业化进程的加快，国内的汽车工业对品质的要求也越来越高，为了在激烈的竞争中占有一席之地，必须把先进的数控技术与传统的汽车制造业相结合，才能真正地提升自己的竞争力。

数控技术是利用数字化技术和电脑技术来实现对制造过程的控制，目前已被广泛地用于汽车零部件的制造、装配等各个环节。从这一点可以看出，数控技术在汽车工业中的地位是非常重要的，它是将现代计算机技术与虚拟技术运用到生产中，达到了促进汽车工业发展的目的。所以，汽车工业应该把握这个机会，组建一个专门的科研团队，学习和研究先进的NC技术，并将其运用到生产中。

3.4 在航空航天工业中的应用

我国的航空航天技术在国际上居于世界前列，而我国的发展需要借助CNC技术。在航空航天装备中，每个部件都需要复杂的计算、设计和加工，特别是加工精度的要求更高，常规的加工机床已不能满足这些要求。另外，由于在航天器装配过程中，由于手工装配不能保证对力量的精确控制，从而造成了设备的整体质量降低。而在材料方面，由于航天技术发展的需要，其对设备的质量要求也越来越高，绝大多数的飞机装备都是采用钢合金、铝合金等材质，并且由于薄壁型大零件的存在，使得其制造工艺的难度和精度都有很大的提高。利用CNC技术，可以从根本上解决航空航天装备的所有问题，使之具有高精度、高强度的零件性能，为我国航天工业的可持续发展打下了坚实的基础。

3.5 在模具制造中的融合应用

模具的结构十分复杂，需要很高的匹配精度，而且所需的材料具有很高的硬度，这就需要很高的生产工艺。常规的生产工艺和方法，不仅不能保证产品的品质，而且生产周期也很长，而且往往会延迟交货，从而影响产品的销售。在目前的阶段，模具生产企业急需一种高质量、高精度、高效率的加工方法来实现模具的生产。由于其精度高、效率高、操作简单等优点，在模具加工中得到了广泛的应用。

3.6 机器人制造领域

数控技术在工业机器人制造中的应用越来越广泛。数控技术取代了传统的人工控制，极大地改变了工业机器人的生产与制造方式。NC技术是利用模拟人工操作来提高机器的生产效率，并改善其加工品质。以机械替代手工，加强与互联网的连接，实现工业自动化生产。这是一个真正的工业信息化，也是我国工业发展的一大进步，推动了工业的进一步发展，为实现工业的全面信息化奠定了理论和实践的基础。

4 我国数控技术的不足与发展方向

由于受国内经济发展的制约，我国的数控技术起步较晚，发展初期主要依靠进口。新世纪以来，我国经济快速发展，总体上，我国的数控技术与世界先进国家的差距不断缩小，但这并不代表我们就能超越发达国家。从当前的发展状况来看，我国的CNC技术还处在一个缓慢的发展阶段，低端设备基本都是自己制造，中端设备的发展也比较迅速，与国外的差距也不大，但高端产品仍然是依靠进口，特别是一些高精度的仪器，还得靠高价进口。而在技术开发方面，由于中高端装备的开发进度并不成熟，因此，我国高精度的数控装备研发工作进展较慢。造成上述问题的主要原因是我国CNC系统加工企业发展较慢，大部分企业仍处于较低的高速发展状态，生产工艺、精度、质量、性能等指标均与世界先进水平有较大差距，总体上落后10～20年。

首先，我国的计算机基础和IC技术水平与国外有较大的差距，从而间接地制约着国内的高精度发展。鉴于国内数控技术发展的现状，今后应该加大研发投入，并根据我国的实际情况，逐步完善相关的标准和制度，以进一步塑造国家品牌。同时，还要对数控装备制造业进行更多的支持，鼓励其加大投入、研发、创新、建立独立的技术研发队伍，逐步提高我国的综合研发水平。

其次，鉴于目前国内的数控技术发展滞后，在加大技术研发和技术投资的同时，还应该建立一个技术共享平台，推动多个行业的技术共享，这样既可以加速数控技术的开发速度，又可以为各大公司节省技术投资，实现协同发展。同时，要积极借鉴和借鉴国外的技术，通过引进技术和人才，逐步提高我国的数控技术水平。

最后，应该把CNC技术应用到更广泛的领域。在欧美等发达国家中，数控技术在国内的应用还不够广泛。一方面，由于国内的CNC技术总体水平不高、使用范围不大，另一方面，由于国内企业对CNC技术的运用不够重视，对传统的工艺方法也过分强调。对机械制造企业来说，应该加速数控技术和生产工艺的结合，以此实现数控技术的结合和机械制造的结合。

5 结语

随着工业的快速发展，在机械制造领域中使用数控技术已成为当今信息时代的潮流。CNC技术在国内的工业生产、煤矿开采、汽车制造等领域发挥了重要的作用，其智能化、多技术集成和虚拟化的特征也为工业的发展提供了有力的支持。然而，数控技术在实际应用中也存在一定的难度，还需各方共同努力，对其进行深入研究。