梁曉哲,謝 榮

(1陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,陜西咸陽 712000;2陜西省機(jī)械研究所,陜西咸陽 712000)

數(shù)控技術(shù)在傳統(tǒng)機(jī)械制造領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展趨勢

梁曉哲1,謝 榮2

(1陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,陜西咸陽 712000;2陜西省機(jī)械研究所,陜西咸陽 712000)

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,數(shù)控技術(shù)在傳統(tǒng)機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人、汽車工業(yè)、煤礦開采等方面的應(yīng)用逐漸深入并趨于成熟,同時數(shù)控技術(shù)本身也在向軟件模塊化的體系結(jié)構(gòu)快速發(fā)展.

數(shù)控技術(shù);機(jī)械制造;應(yīng)用;發(fā)展趨勢

在以計算機(jī)技術(shù)為核心的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的當(dāng)代,產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度和產(chǎn)品的多樣化已讓人們深深地領(lǐng)會到科技帶來的魅力,傳統(tǒng)的機(jī)械制造業(yè)也面臨著巨大的變革,人們對產(chǎn)品的質(zhì)量和成本方面與日俱增的要求,使得提高現(xiàn)代制造技術(shù)的通用性、實效性成為迫切的任務(wù),傳統(tǒng)機(jī)械制造業(yè)對于外界的適應(yīng)力或產(chǎn)品適應(yīng)市場的變化力要增強(qiáng),同時時間和空間的靈活性變強(qiáng),其關(guān)鍵就在于數(shù)控技術(shù).

1 數(shù)控技術(shù)及其特點

數(shù)控技術(shù)的根本就是用數(shù)字化信號對設(shè)備運行及其加工過程進(jìn)行控制的一種自動化技術(shù).它采用計算機(jī)按事先存儲的控制程序來實現(xiàn)對設(shè)備的控制功能.通過計算機(jī)軟件來完成輸入數(shù)據(jù)的存儲、處理、運算、邏輯判斷等各種控制機(jī)能替代原先用硬件邏輯電路組成的數(shù)控裝置.數(shù)控技術(shù)是機(jī)電一體化高新技術(shù),它將機(jī)械、電子、自動控制、計算機(jī)和檢測技術(shù)密切結(jié)合實現(xiàn)制造過程自動化,數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的重要組成部分,也是自動化柔性系統(tǒng)的核心[1].數(shù)控技術(shù)在傳統(tǒng)的制造業(yè)方面把機(jī)械裝備的功能、效率、可靠性和產(chǎn)品質(zhì)量提高到一個新臺階,主要特點表現(xiàn)為以下幾個方面:

(1)隨時改變加工工藝參數(shù) (如切削用量),保證換批加工和新產(chǎn)品的研制;

(2)對于復(fù)雜零件和曲面形狀的加工可以高質(zhì)量、高標(biāo)準(zhǔn)地完成;

(3)確保高質(zhì)量的加工精度下減少了輔助時間;

(4)采用模塊化標(biāo)準(zhǔn)工具,提高了工具標(biāo)準(zhǔn)化程度和管理水平.

2 數(shù)控技術(shù)在傳統(tǒng)機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用

(1)數(shù)控技術(shù)在傳統(tǒng)機(jī)床中的應(yīng)用.傳統(tǒng)機(jī)械工業(yè)的主體是機(jī)床,現(xiàn)代工業(yè)加工出來的產(chǎn)品如何才能達(dá)到高效高質(zhì),答案只有一個,只有讓傳統(tǒng)機(jī)床真正實現(xiàn)機(jī)電一體化.數(shù)控技術(shù)為傳統(tǒng)的機(jī)械制造行業(yè)提供了良好的機(jī)床控制能力,相當(dāng)于把計算機(jī)作為一種控制裝置,即利用數(shù)控技術(shù)對傳統(tǒng)機(jī)床的加工實施控制.這樣的機(jī)床就是數(shù)控機(jī)床.數(shù)控機(jī)床是名符其實的機(jī)電一體化產(chǎn)品,它以數(shù)字化的信息實現(xiàn)對機(jī)床控制.控制大體包括機(jī)床主電機(jī)與所有伺服電機(jī)的啟動和停止、工件與刀具的相對位置、主軸變速、裝夾系統(tǒng)、刀庫的操作、冷卻泵等,操作和順序動作等信息用代碼化的數(shù)字記錄在控制介質(zhì)上,通過各種指令控制機(jī)床伺服系統(tǒng)或其它執(zhí)行機(jī)構(gòu),使機(jī)床自動加工.第一臺數(shù)控機(jī)床是 1952年由美國麻省理工學(xué)院和帕森斯公司合作研制成功的,它具有信息存儲和處理功能,為了適應(yīng)航空航天等工業(yè)制造復(fù)雜零件的生產(chǎn)需求,隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,數(shù)控機(jī)床也步入一個更新?lián)Q代的時代.

(2)數(shù)控技術(shù)在工業(yè)機(jī)器人中的應(yīng)用.工業(yè)機(jī)器人可以在改善勞動條件、保證生產(chǎn)安全、提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)率方面起重要作用.工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、動力部分和控制部分等組成.執(zhí)行機(jī)構(gòu)由伺服驅(qū)動裝置和機(jī)械結(jié)構(gòu)等組成,能模仿人臂的動作;動力部分向執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動裝置提供動力,使執(zhí)行機(jī)構(gòu)在驅(qū)動元件的作用下實現(xiàn)動作;控制部分由微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)組成,是工業(yè)機(jī)器人的指揮系統(tǒng),它控制機(jī)器人按規(guī)定的程序運動,并可記憶各種指令信息,如動作順序、運動軌跡、運動速度等,向驅(qū)動裝置發(fā)出指令,使工業(yè)機(jī)器人完成規(guī)定的動作;必要時還可對工業(yè)機(jī)器人的動作進(jìn)行監(jiān)視,當(dāng)動作出錯或發(fā)生故障時發(fā)出報警信號;對于較高級的工業(yè)機(jī)器人還有檢測傳感系統(tǒng)和感覺系統(tǒng)的作用.發(fā)展工業(yè)機(jī)器人對國民經(jīng)濟(jì)和科學(xué)研究有重要作用.

(3)數(shù)控技術(shù)在汽車工業(yè)中的應(yīng)用.數(shù)控技術(shù)在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用使得近 20年來汽車工業(yè)的發(fā)展變化很迅速,其中以零部件加工技術(shù)的發(fā)展尤為顯著.數(shù)控機(jī)床在汽車零部件加工過程中的特點是:可靠性好,不易出現(xiàn)故障;操作控制逐漸實現(xiàn)人性化;帶有完善的主動測量及強(qiáng)大的補(bǔ)償系統(tǒng);對上下料實現(xiàn)高效自動化.這些特點很好地解決了機(jī)械加工柔性和高效率的矛盾.另外數(shù)控加工技術(shù)中的快速成形制造技術(shù)、虛擬制造技術(shù)、柔性制造技術(shù)、集成制造技術(shù)等等,都使得汽車復(fù)雜部位零件加工中的智能化、高效化輕易地實現(xiàn).步入科技飛速發(fā)展的 21世紀(jì),各個國家的汽車工業(yè)都已經(jīng)離不開數(shù)控加工技術(shù)的應(yīng)用,國外數(shù)控技術(shù)在汽車制造業(yè)的應(yīng)用已經(jīng)非常成熟和廣泛,他們對于汽車數(shù)控制造工藝流程的不斷開發(fā),使得汽車新產(chǎn)品的工業(yè)化投放周期明顯縮短,[2]而我國在汽車工業(yè)方面的數(shù)控技術(shù)比起國外來講仍然是低層次,對于大批量變速箱,底盤,發(fā)動機(jī)等主要零部件的加工,在整線自動化設(shè)計、建立自身的零部件制造工藝、正線設(shè)備的開發(fā)等能力方面仍然有待提高和改進(jìn).

(4)數(shù)控技術(shù)在煤礦開采上的應(yīng)用.煤礦開采屬于高危行業(yè),在煤礦的開采中,開采能力取決于這個礦井的采煤工藝,開采過程中減少人員的參與,提高安全可靠程度及自動化程度,是采煤工藝需要解決的問題,而采煤工藝要得到實質(zhì)的提高,就要引進(jìn)數(shù)控技術(shù).目前世界上流行的最先進(jìn)的采煤工藝就是“綜采”,也就是綜合機(jī)械化采煤,它從破、裝、運、支、處等主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)減少了人力參與,引進(jìn)了數(shù)控自動化,實現(xiàn)安全情況下高度集中化生產(chǎn)的高采高效.采用大功率、多能力的新型“綜采”裝備也是今后煤礦開采的發(fā)展方向,這些新型的“綜采”裝備主要特點是:功率大、性能好、可靠性高;實現(xiàn)了機(jī)電一體化,大大提高了自動化程度;具備自動調(diào)高以適應(yīng)快速割煤的要求;用電液實現(xiàn)對采煤機(jī)、液壓支架和刮板輸送機(jī)的自動控制.

3 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢

從第一臺數(shù)控機(jī)床研發(fā)成功到現(xiàn)在 50多年的歷史當(dāng)中,數(shù)控機(jī)床經(jīng)歷了從傳統(tǒng)的封閉式系統(tǒng)到現(xiàn)在開放式的計算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的重大變革.傳統(tǒng)的封閉式系統(tǒng)在功能擴(kuò)展、通用性和維修方面都存在較大困難;而開放式的計算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)因為采用了軟件模塊化的結(jié)構(gòu)從而能適應(yīng)各種軟件平臺,顯示出了優(yōu)異的性能,并且在維護(hù)、操作、軟件開發(fā)和更新?lián)Q代等各個方面都比較方便,具有較高的性價比.如今數(shù)控技術(shù)已經(jīng)完全溶于了我們的生活,它的應(yīng)用隨處可見,并且向智能化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化、微機(jī)電控制系統(tǒng)、數(shù)字化飛速發(fā)展.

[1]陳光明.基于數(shù)控加工的工藝設(shè)計原則及方法研究[J].制造業(yè)自動化,2005,(9):15-16.

[2]中國機(jī)床工具工業(yè)協(xié)會行業(yè)發(fā)展部.C IMT2001巡禮[J].世界制造技術(shù)與裝備市場,2001,(3):18-20.

[3]梁訓(xùn)瑄,周延佑.機(jī)床技術(shù)發(fā)展的新動向[J].世界制造技術(shù)與裝備市場,2001,(3):21-28.

[責(zé)任編輯 牛懷崗]

Application and Development Tendency of CNC in Traditional Machine Manufacturing Field

LIANG Xiao-zhe1,XIE Rong2

(1 Shaanxi Polytechnic Institute,Xianyang 712000,China;2 ShaanxiMachine Research Institute,Xianyang 712000,China)

With the rapid development ofmodern science and technology,CNC(Computerized Numerical Control)technology has been introduced and widely applied to traditionalmachines,industrial robot,auto industry,coalmining and so on and the technology itself has quickly developed towards software modular system.

CNC;machine manufacturing;application;development tendency

TH161

A

1009—5128(2010)05—0034—02

2010—04—13

梁曉哲 (1982—),男,陜西渭南人,陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院教師,西安交通大學(xué)碩士研究生.