葛文博

（東北石油大學(xué)機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院，黑龍江大慶，163318）

淺談機(jī)電一體化在機(jī)械領(lǐng)域的應(yīng)用

葛文博

（東北石油大學(xué)機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院，黑龍江大慶，163318）

本文主要介紹了機(jī)電一體化這一技術(shù)主要的內(nèi)容及其特點(diǎn),在此基礎(chǔ)上闡述了機(jī)電一體化在機(jī)床改造領(lǐng)域以及紡織機(jī)械領(lǐng)域等機(jī)械工程技術(shù)上應(yīng)用的實(shí)例,最后總結(jié)了該技術(shù)今后的發(fā)展趨勢(shì)。

機(jī)電一體化；機(jī)械

0 前言

機(jī)電一體化技術(shù)是現(xiàn)如今自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的前沿課題。該技術(shù)在初期主要是依靠凸輪以及機(jī)械機(jī)構(gòu)等來(lái)完成其實(shí)現(xiàn)的,因此這一階段的自動(dòng)化技術(shù)準(zhǔn)確來(lái)說(shuō)即為機(jī)械自動(dòng)化；在此之后由于電子技術(shù)的不斷發(fā)展及完善，凸輪以及機(jī)械等機(jī)構(gòu)正慢慢被新型的繼電器、接觸器以及電磁開(kāi)關(guān)等所替代,并逐漸完成了電氣件的自動(dòng)化進(jìn)程,使得機(jī)械機(jī)構(gòu)在很大程度上得到了簡(jiǎn)化,使得自動(dòng)化水平得到了提升；而機(jī)電一體化技術(shù)的創(chuàng)新及發(fā)展則為生產(chǎn)實(shí)踐對(duì)于自動(dòng)化技術(shù)的更進(jìn)一步發(fā)展而服務(wù),即為微電子技術(shù)、控制技術(shù)以及精密機(jī)械技術(shù)等不斷發(fā)展的結(jié)果,是以計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛使用為其主要特點(diǎn)的一類(lèi)自動(dòng)化技術(shù)。

1 機(jī)電一體化的應(yīng)用

因?yàn)閿?shù)控機(jī)床要求系統(tǒng)的工作臺(tái)或者是刀具在沿坐標(biāo)軸進(jìn)行運(yùn)動(dòng)時(shí)需要具備有精準(zhǔn)的運(yùn)動(dòng)函數(shù)關(guān)系,所以適宜使用能夠?qū)崿F(xiàn)插補(bǔ)狀態(tài)下進(jìn)行連續(xù)控制的形式。由于開(kāi)環(huán)系統(tǒng)它的結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單、對(duì)系統(tǒng)的調(diào)整及維修方便、并且投入較少,所以是使用較多的一種系統(tǒng)。滾珠絲杠在進(jìn)行工作時(shí)其副傳動(dòng)的效率較高、運(yùn)行過(guò)程中摩擦造成的損失較小,運(yùn)動(dòng)狀態(tài)平穩(wěn)、沒(méi)有明顯的爬行現(xiàn)象,在運(yùn)行過(guò)程中只要進(jìn)行一定程度的預(yù)緊,就能夠減小絲杠以及螺母的螺紋之間的空隙,在進(jìn)行反向工作的時(shí)能夠減小空間當(dāng)中的死區(qū)、作出高精度程度的定位、剛度較高。所以在進(jìn)行機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方法時(shí)使用滾珠絲杠副來(lái)完成傳動(dòng)工作；使用氟塑貼面技術(shù)來(lái)進(jìn)行導(dǎo)軌,其具有摩擦系數(shù)較小以及耐磨程度較高等特點(diǎn)。

Z80 -CPU于國(guó)內(nèi)的機(jī)床數(shù)控技術(shù)方面具有較高的實(shí)用性,因此涉及此方面的應(yīng)用軟件數(shù)量較較多,系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程也較為簡(jiǎn)單,而且Z80 -CPU和與之相配套的各類(lèi)芯片價(jià)格較低，便于維修。這一裝置具有較為獨(dú)特的I /O指令,再加上其指令的格式以及執(zhí)行的時(shí)間均較短,使得其進(jìn)行掃描所需要的時(shí)間大大縮短。因此常采用經(jīng)濟(jì)型的Z80 -CPU微機(jī)及I /O接口電路、光電隔離電路、功率放大電路等。

使用計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)控的過(guò)程作出計(jì)算處理,由I /O接口向外輸出步進(jìn)脈沖,在經(jīng)過(guò)二級(jí)齒輪進(jìn)行減速之后使?jié)L珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng),最后實(shí)現(xiàn)了縱向以及橫向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。

因?yàn)槭菍?duì)較為簡(jiǎn)易的經(jīng)濟(jì)數(shù)控車(chē)床作出改造,所以在滿(mǎn)足實(shí)際需要的情況下,應(yīng)當(dāng)盡量對(duì)原機(jī)床進(jìn)行較小的改動(dòng),即保持其原有的操作系統(tǒng),以方便在數(shù)控部分出現(xiàn)故障的情況下仍然可以進(jìn)行手工的半自動(dòng)操作,在減小同時(shí)又降低了改造成本的前提下,增加經(jīng)濟(jì)效益，即以最輕微的改造方法以及最低廉的改造成本來(lái)完成高精度的加工。

2 相關(guān)領(lǐng)域未來(lái)的主要發(fā)展趨勢(shì)

在研究了我國(guó)及國(guó)際上外機(jī)電一體化方向的發(fā)展現(xiàn)狀及與之相關(guān)的各類(lèi)高新技術(shù)未來(lái)發(fā)展動(dòng)向的條件下,認(rèn)為未來(lái)機(jī)電一體化技術(shù)將主要向以下方向進(jìn)行發(fā)展:

(1)技術(shù)的個(gè)性化。在當(dāng)今知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代全面來(lái)臨的局面下,求新并追求個(gè)性已經(jīng)成為消費(fèi)需求中一個(gè)非常主要的特點(diǎn),而各類(lèi)柔性化技術(shù)的應(yīng)用給產(chǎn)品的個(gè)性化提供了非常有利的技術(shù)條件。因此,在信息時(shí)代,此類(lèi)產(chǎn)品將會(huì)呈現(xiàn)出個(gè)性化發(fā)展的趨勢(shì)。為了與此情況能夠相適應(yīng),機(jī)電一體化產(chǎn)品其生產(chǎn)模式和生產(chǎn)理念也逐漸出現(xiàn)改變。因此高精度生產(chǎn)、快速制造、等技術(shù)相繼出現(xiàn)。

(2)技術(shù)的高性能化。技術(shù)高性能化主要包擴(kuò)高速、高效率以及高可靠性等。新一代的相關(guān)技術(shù)即為以此為主要目的從而出現(xiàn)的。這一技術(shù)的主要特點(diǎn)為使用多CPU結(jié)構(gòu),輔以大量的總線進(jìn)行連接,以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速高效傳遞；類(lèi)系統(tǒng)多使用精簡(jiǎn)指令集機(jī),以實(shí)現(xiàn)多任務(wù)共同操作系統(tǒng)來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)作出處理；采用多重的緩沖系統(tǒng),機(jī)械故障的診斷過(guò)程、機(jī)械自動(dòng)檢錯(cuò)及糾錯(cuò)過(guò)程、系統(tǒng)自動(dòng)恢復(fù)等各類(lèi)技術(shù)的應(yīng)用保障了產(chǎn)品具有較高的性能。

(3)技術(shù)的智能化。機(jī)電一體化技術(shù)其發(fā)展及進(jìn)步主要體現(xiàn)在所生產(chǎn)產(chǎn)品的智能性上,因此技術(shù)智能化是此類(lèi)技術(shù)和傳統(tǒng)技術(shù)能夠作出區(qū)別的主要因素。其是在相關(guān)控制理論的基礎(chǔ)之上,并大量吸收了人工智能技術(shù)、運(yùn)籌學(xué)技術(shù)以及計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)等各類(lèi)新型技術(shù)。

3 結(jié)束語(yǔ)

機(jī)電一體化技術(shù)作為現(xiàn)如今機(jī)械工業(yè)領(lǐng)域在未來(lái)進(jìn)行發(fā)展的主要方向,其廣泛的應(yīng)用和發(fā)展已使得工農(nóng)業(yè)領(lǐng)域、經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域、軍事領(lǐng)域等發(fā)生了巨大的變革。我國(guó)機(jī)械制造領(lǐng)域如想全面發(fā)展,就要求機(jī)電一體化的相關(guān)技術(shù)不斷改革和創(chuàng)新。全面發(fā)展新一代機(jī)電一體化相關(guān)產(chǎn)品,不但是改造及創(chuàng)新傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備的需要,同時(shí)也是推進(jìn)機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行更新?lián)Q代并開(kāi)辟新的研究方向，使機(jī)械工業(yè)能夠全面發(fā)展的需要。

[1] 王恒升.機(jī)電一體化及其應(yīng)用[J] .機(jī)床電器,1998(5):2 -5.

[2] 黃鳳根,吳文英,陳瑞琪.機(jī)電一體化在紡織機(jī)械中的應(yīng)用[J] .國(guó)外紡織技術(shù):紡織針織服裝化纖染整,2002(12):1 -7.

葛文博，男，1992年3月28日，東北石油大學(xué)機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院在讀本科生

Introduction to the application of mechatronics in the field of mechanical

Ge Wenbo
(College of Mechanical Science and Engineering,Northeast Petroleum University,Daqing,163318,China)

The paper introduces the connotation and characteristics of electromechanical integration technology,and lists the mechanical and electrical integration of reform in machine tool,textile machinery, such as on some examples of successful application in mechanical engineering,and points out its latest development trend.

mechanical and electrical integration;mechanical

圖1 智能模塊