机电一体化技术在数控机床中的应用探究

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摘要：机电一体化是继超大规模集成电路后的机械技术与电子技术的结合产物。随着微电子计算机的迅速发展和应用，机电一体化技术作为涉及多门学科知识的系统技术得到大力的发展。本文就数控机床的发展现状进行分析，对于机电一体化技术在数控机床中的应用提出具体的建议，以作参考。

Abstract： after the very large scale integrated circuit in the mechanical and electrical integration is the combination of mechanical technology and electronic technology products. With the rapid development of microelectronics computer and application of mechatronics technology as involving the multi-discipline knowledge system has been vigorously the development of the technology. This paper analyzes the current situation of the development of numerical control machine tool， for mechanical and electrical integration technology in the application of numerical control machine put forward concrete Suggestions， for reference.

关键词：机电一体化;数控机床;应用

Keywords： mechanical and electrical integration; CNC machine tools; application

1.引言

机电一体化的概念于上世纪70年代由日本提出，是一门跨学科的系统级技术，而今机电一体化已经发展成为一门拥有自身基础体系的新型学科。此技术要求产品拥有高质量、小体积、低功耗、高可靠的特点，是一项能够实现系统最优化的技术。然而机电一体化技术在我国的起步比较晚，相应专业性人才缺口较大，而且我国的工业系统软硬件设施较差，我国的机电一体化技术在数控机床上应用方面广泛性和程度深入性与发达国家相比还存在一定的差距，因此我国需加大力度发展机电一体化技术在数控机床上的应用，提高我国工业系统的现代化程度。

2.我国数控机床发展中存在的问题

2.1数控化水平较低

一个国家的数控化水平，是看其机床的数控化比率的高低，而我国较先进发达国家的机床数控化比率还有些差距，目前我国的数控化比率在生产方面大约在30%，在消费方面大约在50%，与发达国家的70%相差甚远。据统计，我国的经济型数控机床占有国产机床品种的50%，最高的转速仅在2000转/秒，极个别的能够达到8000转/秒，而大型的、高性能、高精度机床仅占国产机床数量总数的1.5%～2.5%，达不到国外机械先进国家比如德国或者日本的二十分之一，在研发高端的数控机床时，由于我国的核心部件开发能力不高，而且开发周期比较长，因此其中的核心零部件不是和国外合作研发便是依靠国外进口，严重的制约了我国数控化水平的提高。

2.2严重缺乏核心技术

据统计在02年到08年之间我国的机床消费和出口排名世界第一，结果看似机床业比较发达，但相反的是我国的机床的利润不高，最多的是依靠经济型机床来出口，而高端的大型机床利润相当低。造成这种局面的最主要原因是我国目前的核心技术缺乏，核心部件的研发能力不高，而且研发周期较长，技术无法实现产业化，在核心部件的研发成本控制和性能校对与国外发达过肩相比存在很大的差距。我国现在的中端、高端机床产业主要是进行部件的制造和组装商，真正掌握核心技术的确实外资企业，中高端的机床的核心部件依靠进口来补充，而核心部件的价值就相当于机床成本的60%，这就严重的制约了我国数控机床的盈利和发展。

2.3产品性能不高

数控机床产品的性能的决定因素主要是由零部件的精度、转速等等因素决定的。目前我国的数控机床的零部件精度普遍不高，很多的零部件加工企业在精度方面达不到客户的要求，特别是在定位精度中的重复定位精度方面，仅有少数产品能够达到欧洲所规定的标准的定位精度。其次在转速方面，我国的产品在轴转速、移动速度、换刀速度方面与国外的发展水平有较大的差异，比如在国外的加工中心的快速进给速度大部分都能够达到40米/分钟，甚至最高的能够达到90米/分钟，但是反观国内的加工中心大多都在30米/分钟，小部分能够达到60米/分钟，与国外相比数控机床产品无论是在进给速度、轴转速、连续工作时间都有不小的差距。

3.机电一体化在数控机床中的应用

3.1自动控制在数控机床中的应用

数控机床与普通机床的最大区别是在于“数控”上，而数控的最大含义便是能够减少人工的操作，具有一定的智能化。而自动控制技术是利用控制器控制机器能够按照某种规则自动的运行，来完成某种控制任务，保证某个预定目标的实现。在数控机床中利用自动控制技术中的速度控制、高精度定位控制的技术来保证数控机床的正常工作，其中用信息处理技术来保证整个机床运行的准确性以及及时性，保证产品生产的质量和效率。自动控制技术的应用减少了人工操作干涉，有利于将人从复杂危险的环境中解放出来，而且由于人工干涉的减少更能够提高产品的生产速度和精度以及效率。

3.2伺服驱动技术在数控机床中的应用

伺服驱动技术是机电一体化中相当重要的一种技术，其能够使产品的位置以及状态等输出量根据输入信号量的变化而得到自动控制的一种技术。该技术以执行元件和驱动为主要的研究目标，执行元件首先与数控装置连接，能够接收输入的控制指令，其次由于机械的执行部件相连接，能够控制一系列动作的实现。伺服驱动技术在数控机床上的应用能够提高产品的动态性能，保证产品的精度标准，控制产品质量，提高产品的生产效率，提高数控机床的稳定性和高精度性。

3.3检测与传感技术在数控机床中的应用

检测与传感技术是指将诸如速度、位置、温度、加速度、酸度以及其他形式的参考变量转换成为统一标准的电信号，然后把这种经过处理后得到的电信号输入到信息处理系统中，接着由信息系统产生相应的控制信号来控制机械执行部件的动作。正是由于检测与传感技术的应用，能够保证数控机床在运行过程中的实时性和准确性，能够快速的做到准确定位，保证数控机床的每一步操作能够按照指令去执行，达到指令预期的效果，并能够实时的监测数控机床的运行状态，有效的保证数控机床的正常工作。

4.结论

机电一体化作为一项跨多门学科而兴起的新兴技术，正在飞速的发展和完善，已经逐渐的形成自己的体系基础。随着微电子技术的迅速发展和广泛普及，计算机行业发生着翻天幅度的变化，机电一体化作为微电子技术的新型技术代表将对数控机床的发展做出巨大的推动作用，应用机电一体化的数控机床是一个发展趋势，这会引发我国工业系统的巨大变革，将我国的工业生产引进到一个崭新的时代。

参考文献：

[1]胡家华.机电一体化在数控机床中的应用[J].机电信息，2012（21）

[2]刘磊，涂万阳.机电一体化在数控机床中的应用[J].经营管理者，2014（04）

作者简介：

胡继坤（1991-），男，现为长江大学机械工程学院本科学生。