数控技术在机械工程的发展与应用
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摘 要：机械工业是一个国家发展的重要基础，做好机械工业的发展是十分重要且必要的。新时期，随着信息化、自动化技术的发展与应用，为现代机械工业发展提供了强大的助推力。通过将信息化技术、自动控制技术应用于机械工业领域提升机械工业的信息化、自动化水平的技术被称之为数控技术。文章在分析数控技术特点的基础上对其为机械加工技术所带来的重要影响进行了分析介绍，并就数控技术的未来发展与智能化趋势进行了展望。
关键词：数控技术;机械工业;制造技术
Abstract： Machinery industry is an important foundation for the development of a country， and it is very important and necessary to do a good job in the development of machinery industry. In the new era， with the development and application of information and automation technology， it provides a powerful boost for the development of modern machinery industry. Through the application of information technology and automatic control technology in the field of machinery industry， the technology to improve the information and automation level of machinery industry is called numerical control technology. Based on the analysis of the characteristics of numerical control technology， this paper analyzes and introduces its important influence on machining technology， and looks forward to the future development and intelligent trend of numerical control technology.
前言
數控技术在机械加工领域有着广泛的应用，尤其是以西门子、FANUC、海德汉等数控系统在数控机床控制系统中占据着较大的比重。现代机械加工对于加工的精度、速率有着更高的要求，尤其是航空、航天、航海等领域更是需要超高精度的加工，不论是零部件加工后的尺寸精度、几何精度都有着更高的要求。做好数控技术在机床中的发展与应用将能够有效地提升数控机床的加工精度。为工业的发展提供强大的助推力。
1 数控技术的组成与特点
数控技术是数字计算机控制技术与机械制造技术的有机结合，其最为典型的代表就是数控机床，从上世纪60-70年代第一台数控机床发展至今数控技术呈现出了跨越式的发展。尤其是现今，数控机床更是将现代现今的传感器技术、光电技术以及计算机和通信组网技术融入其中，从而使得数控机床更具有信息化、智能化，不仅是数据处理速度更快、机床移动和切削速度更快，同时数控机床的加工精度也更高、加工速度也越快。可以说，数控机床在现代工业发展中占据着极为重要的地位，需要积极做好数控机床的发展与应用。数控技术是一体化的技术，同时也是一项系统性的工程，其由多个组分共同协作，共同促进数控技术获得良好的发展。
2 成组技术与数控技术的联系与应用
成组技术与数控技术之间是相辅相成的，成组技术可以被称之为数控技术发展应用的基础。在现代，数控技术与成组技术之间更是获得深度的联系与融合，从而推动了制造技术向着新阶段迈进。其中，以数控技术为主、成组技术为辅所形成的柔性加工系统，能够就多品种、小批量零部件的高效加工，在现代机械加工领域占据着重要的地位。成组技术和数控技术紧密结合所形成的工业制造系统在为加工制造业带来助力的同时，也为计算机辅助设计和计算机辅助制造技术提供着技术支持，是数控技术的集中体现。成组技术与数控技术的深度结合不仅在机械加工形式、精度与机械加工效率方面有着极大的提升，同时对生产组织形式也有着极大的影响。成组技术与数控技术相结合后所形成的加工体系通过对机械生产的各要素进行合理调配，充分发挥出各环节的作用，提高企业的经济效益。
3 数控技术在机械制造领域中的应用
数控机床是数控技术在机械加工制造领域中的典型应用。数控机床主要是由机床机械结构部分、数控系统、控制模块、CNC、PLC以及数控电机等几大主体部分所组成，再辅助以液压、压缩空气等部分，上述部分共同构成了数控机床。现代数控机床要求高精度，从而对数控机床的机械结构部分提出了较高的要求：（1）较高的机床动、静刚度。数控机床的高精度是建立在机床床身良好的动、静刚度的基础上的。现代数控机床所采用的变频电机直线运动速度极快，数控机床在高速运动过程中将会对床身产生较强的冲击，良好的机床动、静刚度将有助于机床降低机床自身因振动等影响因素对机床加工精度所带来的干扰。（2）较低的运动副之间的摩擦与传动间隙。数控机床运动是由变频电机经传动丝杠最终到机床刀具的传动链，传动链中任何一个传动副出现较高的摩擦和传动间隙将会对数控机床整体的传动精度产生严重的影响。现代数控机床的高精度是建立在良好的机械刚性和传统特性的基础上的。（3）较高的机床使用寿命和机械刚性。现代数控机床高速移动对于机床的机械特性有着较高的要求，要求机床的机械部分具有较高的精度和耐磨性，能够承受短时间机床高速运动所带来的快速摩擦以及材料热温升所带来的影响。为满足数控机床的上述要求，需要不断的对数控机床所使用的材料、加工工艺以及技术进行研究与应用。现代加工工业中以数控机床为代表的数控技术正在占据着越来越大的比重，同时随着计算机、通信以及自动化技术的发展与应用数控技术的自动化程度、智能化程度也在不断的加深，从而为工业体系的进步打下了良好的基础。数控技术与传统工业相结合所形成的工业系统主要有：FMS系统、DNC系统、CIMS系统、STEP-NC系统等。 3.1 柔性制造技术、系统
柔性制造系统是物流运输系统与数控加工系统的有机结合，此系统最大的特点是能够将无固定加工顺序的随机自动制造与机械加工设备进行有机的结合，通过使用计算机进行中央集中控制，促使工件完成一体化的加工制造。柔性制造系统能够在中、小型加工类企业得到良好的应用，不仅应用成本低、规模小，而且应用较高效、可靠。柔性制造单元是柔性制造系统中的重要组成部分，加工工件固定在托盘上，通过托盘的交换完成工件的装夹，从而实现了工件加工的无缝衔接。柔性制造单元能够在单批次、大批量的零部件加工中发挥出极为高效的加工速率，从而实现大批量的高效生产。
3.2 计算机集成制造系统
计算机集成制造系统是现代数控技术中的组成部分之一，计算机集成制造系统通过将现代管理技术、制造技术与信息技术有机的融为一体，利用计算机所具有的强大的数据处理能力实现对于企业生产过程中技术、人员与物流信息等的计算、处理与调配，实现了资源的高效调配和利用。
3.3 分布式数控
分布式数控体系采用的是“一拖多”的控制模式，以一台或是多台计算机作为整套系统的“上位机”，“上位机”能够实现对于所控计算的查阅、控制与信息传输，通过将其应用于在企业加工管理中将能够有效的减少工件从编程到加工的中间环节，工艺编程人员在完成对于所需加工零部件的程序编制后通过DNC系统可以直接传送至所需要加工的机床中，机床操作人员结合所编制完成的加工程序完成对于零部件的加工制造。DNC系统可以将加工车间内的多台数控机床通过一个大的数控加工系统联系在一起，在大规模的数控加工中可以得到极为良好的加工效果。
3.4 STEP-NC技术
该技术是由欧盟所提出的，后经世界上多个国家的参与进行共同的研发最终使得该技术得以实现。此技术在应用时具有能够处理繁复的各种信息、实现智能控制加工、直观展现加工任务、产品信息描述完整等优势，是新一代的数控加工技术。STEP-NC技术的核心优势在于能够让加工系统根据所设计完成的工件图纸完成机械加工刀具运动模式的设计，实现了按照设计图纸进行产品制造加工的可能。该技术的核心在于对设计图纸的数据进行读取和调阅，因此在该技术的研究应用中需要加强对于文件读取技术的开发，在提高读取效率的同时确保相关数据读取的准确性。在以往传统的STEP-NC技术中，数控技术采用间接而非直接的方式完成相关数据的读取、调阅和控制，但是需要注意的是传统的STEP-NC技术所采用的间接解释技术读取效率较低无法最大限度地发挥出STEP-NC技术的优势。新一代STEP-NC技术所使用的直接解释和自适应解释方式都能够有效的规避传统STEP-NC技术间接解释所带来的问题。因此，在STEP-NC技术的发展与应用中需要加强对于该技术的研究，利用新技术来提高数控技术的应用前景，从而使得数控技术获得更好的发展。
3.5 人工智能技术与数控技术的交互相融
现代社会是信息化的社会，以云计算、人工智能、大数据技术为代表的互联网+技术通过与数控技术相结合从而使得数控技术焕发了新的生命。尤其是人工智能技术，通过多年的发展人工智能技术已经获得一定的突破，其所具有的学习性、智能化将会为现代制造业提供更多的核心动力。我国所发布的“智能制造2025”战略就是基于这一核心理念所提出的。新时期，新技术既带来了机遇又带来了挑战，数控技术应当积极探索人工智能技术在数控技术中的发展与应用，推动新一代人工智能技术与数控技术的深度融合，形成更加智能化的数控加工设备，从而为数控技术的发展与应用指明方向。
3.6 数控技术相关软硬件的研发与应用
数控技术是基于高性能计算机的基础上所发展起来的重要技术，相对于其他計算机硬件，数控技术所需要的硬件需要极高的可靠性和较强的计算能力，尤其是可靠性是排在首位的。驱动模块是连接电机的重要设备，现阶段我国所使用的驱动模块多数是使用的国外产品，新时期应当积极加强数控技术硬件产品的研发与应用，完成我国数控硬件的产业进步。在数控技术发展方面，我国自主品牌华中数控、广数等虽然取得了一定的成绩但是其仍然缺乏核心技术产品，新时期应当积极做好技术的研发沉淀，通过厚积薄发争取取得技术的突破。
4 结束语
数控技术对于现代制造业的影响是十分深远的，尤其是机械工程领域，通过将数控技术与机械设备相结合，能够有效地提升机械设备的自动化和智能化水平。同时需要加大对于数控技术的研发投入，掌握核心技术。
参考文献：
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