機電一體化數控技術在機械制造中的應用

談 潔

（江蘇省靖江中等專業學校， 江蘇 靖江 214500）

1 機電一體化數控技術概述

機電一體化數控技術可以實現更高的制造任務和加工任務，解決了傳統機床在工作流程中不能解決的問題，突破了常規機床在使用中的限制。采用機電集成CNC 技術可以實時地對工藝過程中的參數進行動態調節，從而使生產的工作更高效、更方便[1]。在實際生產中，只需一次裝夾就可以實現，而且現有的機床具有模塊化的優點，可以提高機床的使用效果，其中集成了許多不同的技術類型，包括通信技術、信息技術、光電技術以及遠程控制技術等，能夠通過控制程序對加工設備實施遠程監控和管理，減少了人工成本的投入。

2 機電一體化數控技術在機械制造中應用優勢

2.1 保證機械制造精度

將機電集成CNC 技術引入到機器加工中，可以實時獲取加工過程中的各種數據和參數，保證加工工藝中的數據和工藝指標的精確[2]。機電一體化CNC技術可以根據生產過程中的各種資料，及時地找出生產過程中出現的問題，從而確保產品的生產品質。CNC 技術可以有效地對生產工藝進行控制，以確保機床生產的順利進行。在機械制造的時候，會受到信號的影響，從而影響到機器的性能。CNC 技術還可以儲存加工中的數據，為工人們的生產提供參考，工人們可以根據這些數據來調整加工工藝的參數，確保機器產品的品質。

2.2 提高加工效率

將機電一體化CNC 技術運用到機器加工中，不僅可以確保機床的加工質量，還可以對加工工藝進行精確的監控，而且還可以確保加工過程的連續性。在機械制造過程中，可以將機械制造與機械加工之間的連接，從而達到改善機器制造工藝的效果[3]。在進行機械部件的制造時，可以確保工件的加工品質，并可有效地防止由于手工操作而造成的錯誤，從而造成無法再利用的問題。數字控制技術應用到機器生產中，可以大大減少機器生產的周期，從而使機器的生產效率得到明顯的提高。

2.3 完善工業化系統

目前，我國的工業機器制造業發展迅速，生產技術也得到了顯著提高，但總體上仍有許多缺陷，尤其是對機床的控制和加工等領域。將CNC 技術運用到機器加工中，可以使機床的生產管理體系得到進一步的改善，從而推動我國的機床生產技術的發展。將CNC 技術引入到機器制造領域，可以幫助技術工作者進行分析和研究，找到生產過程中的問題和障礙，從而解決生產過程中的問題，不斷地改進和優化機器的生產工藝，確保機床的整體技術水平得到進一步的提高。如圖1 所示是某機電一體化機械設備。

圖1 某機電一體化機械設備

3 機電一體化數控技術在機械制造中的應用

3.1 數控技術在機床中的應用

利用CNC 技術實現了對機器的生產和控制，利用計算機技術對每個零件進行嚴格的控制。如圖2 所示，數控機床是一種全新的制造裝備，其工作方式是利用計算機進行控制，將所有的數據都錄入計算機軟件，進行分析和記錄，從而實現對機床的每一個細節的控制。通過計算機編程，可以有效地控制設備，從而保證機床的零件能夠達到生產要求。

圖2 某型號數控機床

3.2 機電一體化數控技術在航空領域的應用

航空工業中CNC 技術的應用，對各種零件的精確性有很高的需求，必須保證其產品的品質。目前，我國航空工業的發展呈現出多元化、一體化的趨勢，對航空工業的生產和加工工作提出了更高的需求。飛行器機身主要包括梁、皮、接頭等部分；是將機翼、起落架、引擎等連接在一起的飛行器零件。因為飛行器結構比較復雜，零件種類比較多，所以零件的制作要求也不一樣。橫桿上的零件一般是扁的或者是長的，許多橫桿上的零件超過13 m。像是大型客機的骨架，就占據了整個機身的50%以上。外殼的材質一般是由鋁合金制成，但是由于是鋁合金材質，在生產和使用時，由于溫度較高，容易發生變形。另外，飛機的關節和滑軌等結構比較復雜，通常都是用整體的毛料進行處理，這種處理很可能會產生一些毛刺，無法達到飛機零件的高精度。如圖3 所示，在航空零件生產中運用CNC 技術，能有效地確保產品的整體質量。采用CNC技術對零件的整體結構、尺寸、精度等進行整體的綜合分析，保證零件的設計科學化，采用CNC 技術進行零件的加工，可以提高零件的加工效率，從而形成規范科學的飛機零部件加工工藝流程，確保零部件加工過程保持較高的精密度，提升零部件加工的生產效果與質量。

圖3 紐威數控五軸機床生產國產客機C919 零部件

3.3 數控技術在汽車行業的應用

在汽車制造業中采用CNC 技術，可以保證加工工藝的可靠性，保證零件的加工精度。目前，在汽車工業的發展過程中，主要采用了焊接、涂裝、裝配等工藝，這不但可以保證汽車工業的高精度，而且還可以提高工作的效率和工作品質。從資料上看，在整個汽車的焊接過程中，每一臺車的焊點都超過了4 000個。采用手工焊接工藝，不但很難確保其質量，而且對工人的健康也有一定的不利影響。通過對計算機進行控制，可以很好地解決手工焊接作業中存在的問題。利用激光傳感器和可視傳感器技術，實現了對焊接的跟蹤監控，準確地控制了焊縫，實現了對焊縫的控制。

3.4 數控技術在工業生產中的應用

當前，隨著我國工業的快速發展，產品產業的競爭也越來越激烈，為了在激烈的競爭中占據一席之地，必須不斷提升企業的生產效能和增強自身的競爭能力。將數字控制技術引入到工業中，對提高企業的生產力和在市場上的競爭力具有重要意義。在實際的生產中，利用數字技術實現了對工廠的控制，將命令傳遞給工廠，由工廠的生產裝置接受命令；實現了對工廠的自動化，使機器的工作同步進行，從而提高了工廠的工作效率。將CNC 技術引入到工業制造中，可以對各種工藝過程中發生的問題進行早期的報警，從而使工作人員可以及時的找到問題并對其進行相應的維護，從而使工廠正常運轉，保證了工業企業的經濟效益。將CNC 技術運用于工業制造，不但可以提升工廠的生產力，而且可以減少工廠的人力資源。實現了自動化，降低了對工人的勞動成本，提高了企業的經濟效益。CNC 技術提高了工廠各車間的連接，改變了傳統工業設備制造方式，提高了工廠的市場競爭能力。

3.5 數控技術在煤礦機械領域的應用

由于國民經濟和社會的發展，人們的生活品質和對煤炭的需求量越來越大，煤炭工業的發展速度也越來越快。在礦井開采過程中，采掘工作人員根據礦井的不同情況，選用適宜的采掘儀器。采用現代化的采掘機械，可以加速礦井的采掘作業，并提高采掘作業的效率。將數字控制技術用于礦井采掘機械，可以使采掘機械的結構得到最優化，從而使采掘機械的使用更加有效。利用CNC 技術可以提高采掘裝置的切削速率，提高采掘作業的效率。在礦井機器中采用CNC技術，可以提高礦井的采掘作業的效率，減輕采掘工人的工作負擔，同時也可以提高采掘作業的效率；同時，還可以在礦井內進行其他的采掘作業，使得礦井的采掘工作更為標準化。

4 數控技術工作原理和數控在機械加工中的應用優勢

4.1 數控技術工作原理

CNC 的核心功能是可以從多個角度對機床的各種運轉設備進行實時的監控和調整，包括信號、運轉數量、檢測與定位等。通過編寫數控系統控制軟件，可以按照軟件設定的控制流程，實現各種硬件和裝備的操作。CNC 會對所有的數據進行全面的解析，并將解析的數據進行反饋，從而生成相應的指令，由CNC 的機器來執行。為了提高控制效率，在某些精度要求高的場合，必須采用插值運算，以提高控制效率，同時通過CPU 的響應數目來調節各參數，以確保機器的工作效率和穩定性。

4.2 數控在機械加工中的應用優勢

4.2.1 技術精細要求

現在，各種行業對零件的需求量越來越大，為了保證零件的質量，手工制作的方法越來越不適應市場的需要，逐漸被淘汰。通過數控機床，可以將各種零件的生產制造信息和質量標準錄入到控制系統，通過CNC 系統對各種零件進行數據化處理，減少了生產過程中出現的差錯，同時也可以確保生產過程的精度。在目前的生產中，數字技術的運用和機床的精密控制可以取得更好的效果，從而使得CNC 技術在機械加工中的地位越來越重要。在實際生產中，CNC 技術還可以與電子制圖技術相結合，實現了程序設計的最優，將復雜的3D 產品分解成了更為直觀和細致的加工方法。

4.2.2 工作效率要求

利用CNC 技術，可以精確地對機床的平整度、形位公差等進行精確的控制，對加工路徑進行全方位的硬化處理，既能保證產品的品質，又能減少工序，使刀具在切割工藝中起到很好的效果，縮短了進、退料的花費。利用CNC 可以對各種機床操作進行控制，特別是對機床進行切削時，可以達到對機床的要求。推動產品批量制造，使其在實際生產和使用中獲得較大的經濟利益。

5 結語

機電一體化CNC 技術是當前機床生產中普遍采用的一種工藝，它將改變傳統的機械加工方法，使生產的效率和精確性得到了極大的改善，從而為各行各業的發展奠定了良好的基礎。目前，我國的機電一體化CNC 剛剛起步，發展中還出現了一些不夠完美的問題，因此必須將先進的思想和技術應用于今后的發展。目前，機電一體化CNC 已被應用于礦井機械制造、機床設備制造、汽車、航天、工業生產等領域，促進了機械制造領域的迅速發展，保障了機械制造的高品質。在今后的發展中，將會朝著高精度、高效率和柔性方向發展。