浅析机械制造中的数控技术应用

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【摘要】文章首先阐述了数控技术的基本原理，然后分析了数控机床的特点，最后对机械制造中数控技术的应用进行了探讨。

【关键词】机械制造，数控技术，应用

中图分类号： TG527 文献标识码： A

一、前言

近年来，我国机械制造工程虽然取得了飞速发展，但依然存在一些问题和不足需要改进，在各种机械技术不断发展的新时期，加强对机械制造中的数控技术的应用，对确保机械制造行业的提升有着重要意义。

二、数控技术的基本原理

数字控制技术是通过对计算机技术、自动控制技术、电气传动技术以及精密测量技术和机械制造等多种技术的综合运用而形成的产物，同时，它是自动化机械系统、机器人系统以及计算机集成制造系统等一系列先进的高科技技术的根本所在。

数控技术主要依靠程序的储存功能来对各类机床实现不同的控制工作，整个数字控制系统的主要组成部分有：相应的控制程序、输入设备、输出设备、计算机数字控制装置以及速度控制单元、可变控制单元和主轴控制单元等。该种系统人们一般习惯性的称之为CNC系统，该系统同时能够对输入设备上实现给出的数字值进行自动阅读工作，并能够将其自动解码。从而确保机床正常运行，并能使其加工出合格的零件。 数控技术系统的主要核心是装置，其装置实际上就是一种计算机，不过该计算机是系统中专用的计算机，它在具备普通计算机的基本功能与结构的基础之上，还有和相关的数字控制机床功能相关联的一些功能，和专用的接口单元，该装置主要包括硬件与软件两大重要部分，其主要工作过程是通过硬件设备的支持下来进行软件执行操作的过程。该装置的工作原理主要是通过对输入设各与输入机床在工作时所需要的相关数据进行采集，并对其进行编码翻译，通过计算机的处理运算工作将所得到的数据命令合理地分配到相关的驱动电路装置当中，并通过相应的转换与放大工作，对伺服电机进行相应的驱动，同时带动相关的坐标轴运动，使每个坐标轴都能有效准确的移动到指定需要的位置。

三、数控机床的特点

1．具有广泛的适应性和较大的灵活性

能适应不同零件的自动加工。在数控机床上加工零件，一般借用通用的工装夹具，很少采用专用的工装夹具；若要改变加工对象，只要重新编制一段数控加工程序，这就为高精度小批量生产以及试制新产品提供了极大的方便，缩短了生产的准备周期，节省了大量工装和费用，提高了企业的快速应变能力。

2．加工生产效率高

在数控机床上可以选择最有利的加工参数自动加工，有效地缩短了调整和检验等辅助时间；又由于采取了自动加速，自动减速等措施，使数控机床的移动部件能够快速移动和定位，大大节省了加工过程中的空程时间，生产效率明显提高。在带有刀库和自动换刀装置的数控加工中心机床上，一台数控机床实现了多道工序的连续加工，减少了半成品的周转时间，生产效率的提高就更为明显。

3．精度高，质量稳定

由于数控机床是按照事先编制好的数控程序进行自动加工，不受人为因素的影响，还可以利用软件来校正和补偿各种误差，因此零件的加工精度高，生产质量稳定，同一批加工零件的尺寸一致性好。

4．减轻劳动强度，改善生产条件

数控机床是按照所编程序自动完成零件加工的，操作者一般只需装卸工件和更换刀具，按下自动循环键后，由机床自动完成加工。因而大大减轻了操作者的劳动强度，改善了生产条件，减少了对熟练技术工人的需求，并可实现一人管理多台机床加工。

5．能实现复杂零件的加工

普通机床难以实现或无法实现轨迹为二次以上的曲线或曲面运动，如螺旋桨、汽轮机叶片之类的空间曲面。而数控机床由于采用了计算机插补技术和多坐标联动控制，可以实现几乎是任意轨迹的运动和加工任何形状的空间曲面，适用于各种复杂形面的零件加工。

6．有利于生产管理现代化

用数控机床加工零件，能准确地计算零件的加工工时，能有效地简化测量和检验工序，能大大减少工、夹、量具和在制品的管理工作，这些特点都有利于生产管理的现代化。

7．初始投资大，技术含量高

数控机床是典型的机电一体化产品，其组成部分大多属于高技术范畴，起始阶段的投资大，对设备使用和维护的难度较大，因此对使用者和维护人员都有很高的要求。

四、机械制造中数控技术的应用

1．工业生产

工业机器人和传统的数控系统一样是由控制单元、驱动单元和执行机构组成的。主要运用机器设备的生产线上，或者运用于复杂恶劣的劳动环境下下，完成人类难以完成的工作，很大程度上改善了劳动条件，保证了生产质量和人身安全。

在实际操作中，控制单元是由计算机系统组成，指挥机器人按照写入内核的程序向驱动单元发出指令，完成预想的操作，同时同步检测执行动作，一旦出现错误或发生故障，由传感系统和检测系统反馈到控制单元，发出报警信号和相应的保护动作。而执行机构是由伺服系统和机械构件组成。有动力部分向执行机构提供动力，使执行机构在驱动元件的作用下完成规定操作。

2． 煤矿机械

现代采煤机开发速度快、品种多，都是小批量的生产，各种机壳的毛坯制造越来越多地采用焊件，传统机械加工难以实现单件的下料问题，而使用数控气割，代替了过去流行的仿型法，使用龙骨板程序对采煤机叶片、滚筒等下料，从而优化套料的选用方案。使其发挥了切割速度快、质量可靠的优势，一些零件的焊接坡口可直接割出，这样大大提高了生产效率。同时，数控气割机装有自动可调的切缝补偿装置。它允许对构件的实际轮廓进行程序控制，好比数控机床上对铣刀的半径补偿一样。这样可以通过调节切缝的补偿值来精确的控制毛坯件的加工余量。

3．汽车工业

汽车工业近20年来发展尤为迅猛，在快速发展的过程中，汽车零部件的加工技术也在快速发展，数控技术的出现，更加快了复杂零部件快速制造的实现过程。将高速加工中心和其它高速数控机床组成的高速柔性生产线集“高柔性”与“高效率”于一体，既可满足产品不断更新换代的要求，做到一次投资，长期受益，又有接近于组合机床刚性自动线的生产效率，从而打破汽车生产中有关“经济规模”的传统观念，实现了多品种、中小批量的高效生产。数控加工技术中的快速成形制造技术在复杂的零部件加工制造中可以很轻易方便的实现，不仅如此，数控技术中的虚拟制造技术、柔性制造技术、集成制造技术等等，在汽车制造工业中都得到了广泛深入的应用。21世纪的汽车加工制造业已经离不开数控加工技术的应用了。

4．机床设备

机械设备是机械制造中的重中之重，面对现代机械制造业的需求，具备了控制能力的机床设备是现代机电一体化产品的重要组成部分。计算机数控技术为机械制造业提供了良好的机床控制能力，即把计算机控制装置运用到机床上，也就是用数控技术对机床的加工实施控制，这样的机床就是数控机床。它是以代码实现机床控制的机电一体化产品，它把刀具和工件之间的相对位置、主轴变速、刀具的选择、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，使机床自动加工出所需零件。

五、结束语

随着机械制造行业的不断完善，机械制造中的数控技术将会得到更多管理者的重视，在市场竞争日趋激烈的背景下，机械制造中的数控技术的应用将会发挥着越来越重要的作用。

参考文献

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