吳佳倫
隨著社會的發(fā)展,我國的機械行業(yè)也取得了巨大的成功,加工生產(chǎn)技術(shù)也有了進步。數(shù)控技術(shù),如新型控制技術(shù),在制造業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。數(shù)控技術(shù)在機械加工中的應(yīng)用,不僅節(jié)省了人力物力,還能提高生產(chǎn)力,降低成本,提高企業(yè)的經(jīng)濟和社會效益。 因此,數(shù)字控制技術(shù)被認為是主要的生產(chǎn)技術(shù)之一。 隨著市場競爭的加劇,數(shù)控技術(shù)已成為一種先進的生產(chǎn)技術(shù)和武器。 現(xiàn)有的加工方法不同,數(shù)控技術(shù)不僅是現(xiàn)有加工機床的實際使用,而且對復(fù)雜零件的加工也是不可能的。它不僅可以控制和監(jiān)視計算機的運行,而且還補充了數(shù)控技術(shù)和加工技術(shù)的新變化。這是我國機械行業(yè)未來發(fā)展的大勢所趨。文章分析了數(shù)控技術(shù),具有一定的研究價值和意義。
(1)數(shù)控技術(shù)的便利性
數(shù)控技術(shù)在機械領(lǐng)域已簡稱為數(shù)控,數(shù)字控制從名稱上看就是自動控制。目前,數(shù)字化管理技術(shù)主要包括角度控制、偏移等采用數(shù)字化技術(shù)的技術(shù),主要基于數(shù)據(jù)載體數(shù)據(jù)處理和二進制數(shù)據(jù)系統(tǒng)[1]。數(shù)控技術(shù)的使用,不僅給機器帶來了革命性的變化,也為中國國民經(jīng)濟的發(fā)展做出了貢獻,對汽車、工業(yè)、醫(yī)療設(shè)備具有優(yōu)勢。這對我國基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展非常重要。數(shù)控技術(shù)具有靈活、準(zhǔn)確、質(zhì)量穩(wěn)定、性能好、能夠執(zhí)行復(fù)雜動作和良好的經(jīng)濟效益等特點,由于輸入數(shù)據(jù)的采集和處理可以通過編輯軟件來實現(xiàn),現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)有了很大的提高,讓機器生產(chǎn)和設(shè)備效率更加具有靈活性。數(shù)控加工技術(shù)可以處理傳統(tǒng)機器難以掌握的復(fù)雜形式的零件彎曲;方便重新調(diào)整參數(shù)可以改變團隊處理和開發(fā)新產(chǎn)品的過程;工件可以同時與多個工作目標(biāo)結(jié)合,確保高質(zhì)量的加工精度,減少額外的時間;使用標(biāo)準(zhǔn)組合刀,同時縮短更換和安裝刀片的時間,提高標(biāo)準(zhǔn)化和控制水平,適用于電腦制作。
(2)數(shù)控技術(shù)的高效率
首先,數(shù)控技術(shù)在機械生產(chǎn)中的發(fā)展和應(yīng)用,可以進一步實現(xiàn)一次裝夾工件完完成多道工序的加工,從而保證加工精度,減少輔助時間;其次,數(shù)控技術(shù)在機械制造中的開發(fā)應(yīng)用可以正常完成高質(zhì)量復(fù)雜零件和機床難以完成的零件表面形狀的加工;最后,采用模塊化的標(biāo)準(zhǔn)工具不僅減少了刀具更換時間和安裝時間,也提高了工具的標(biāo)準(zhǔn)化和管理。
當(dāng)然,隨著微處理器的發(fā)展和現(xiàn)代先進技術(shù)的飛速發(fā)展,無論是從加工生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展,還是從機械設(shè)備的維修、檢測和集成水平,都會有很大的提高。我國現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)的發(fā)展仍是模仿國外產(chǎn)品,缺乏技術(shù)創(chuàng)新。這不僅是引進技術(shù)消化不足,更重要的是我們?nèi)狈ν晟频膭?chuàng)新技術(shù)環(huán)境和適當(dāng)?shù)膭?chuàng)新機制。而且我們產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性不高,聯(lián)網(wǎng)水平不夠,目前主要用于一些程序的傳送。串行通信技術(shù)的集成、遠程問題解決和聯(lián)網(wǎng)水平有限。因此,我們在數(shù)控技術(shù)的研究和應(yīng)用上還有很長的路要走。
自1948年美國帕森斯公司首次提出使用數(shù)字脈沖控制機床的構(gòu)想以來,數(shù)控技術(shù)已經(jīng)發(fā)展了60多年。運用在晶體管數(shù)控、中小型IC數(shù)控、小型計算機數(shù)控、微處理器數(shù)控等領(lǐng)域。今天的數(shù)控技術(shù)也叫計算機數(shù)控技術(shù),在加工過程中,各種機床控制指令用代號表示,然后將代號輸入到數(shù)控裝置中,對刀具的運行和設(shè)備進行機械控制。
我國從1958年開始研究數(shù)控技術(shù),但當(dāng)時由于各研究機構(gòu)和大專院校對數(shù)控技術(shù)的投入和認識嚴重不足,研究效果不理想,收效甚微?!熬盼濉敝?,隨著科學(xué)水平和計算機、硬件技術(shù)的不斷提高以及國家對一大批關(guān)鍵數(shù)字控制系統(tǒng)的投入,我國的數(shù)字控制技術(shù)有了質(zhì)的飛躍,很多制造企業(yè)正在逐步從傳統(tǒng)的封閉式數(shù)控轉(zhuǎn)變。該系統(tǒng)已改造為目前帶有PC的開放式數(shù)控系統(tǒng)?,F(xiàn)代數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用,不僅使我國機械加工企業(yè)生產(chǎn)的零件精度越來越高,而且其生產(chǎn)水平也得到了很大的發(fā)展。根據(jù)我國的四個五年計劃,過去50年的數(shù)控技術(shù)進程為數(shù)控系統(tǒng)、數(shù)控機床、數(shù)控伺服驅(qū)動系統(tǒng)、數(shù)控主機、專機及其最基本的配套技術(shù)具備商業(yè)化開發(fā)基礎(chǔ),初步創(chuàng)建數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)基地,成立數(shù)控技術(shù)研究組。
但是,我國的數(shù)控技術(shù)還存在很多不足。技術(shù)落后國外先進技術(shù)十余年,先進技術(shù)方面比較落后。在工業(yè)層面,市場占有率很低,品種覆蓋面小,生產(chǎn)還沒有完全完成。生產(chǎn)水平和功能部件不完整,圖像質(zhì)量較低。可靠性低,產(chǎn)品不足,缺乏內(nèi)部數(shù)字控制系統(tǒng),用戶信任度不足,數(shù)字管理技術(shù)的范圍擴展性很差,相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定標(biāo)準(zhǔn)滯后。
因此,從國家戰(zhàn)略實際出發(fā),進一步發(fā)展我國數(shù)控技術(shù),必須兼顧國家戰(zhàn)略需要和國民經(jīng)濟市場的需要,發(fā)展先進的數(shù)控技術(shù)。重點應(yīng)放在生產(chǎn)力、教育和科學(xué)研究上。在競爭中領(lǐng)先于最終用戶數(shù)控技術(shù),專注于創(chuàng)新。重點是開發(fā)和建設(shè)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)和產(chǎn)品,以確保受控和管理行業(yè)和中國產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
首先,在現(xiàn)代機械加工中采用數(shù)控技術(shù),可以有效提高生產(chǎn)率,減少人工和材料浪費現(xiàn)象,降低生產(chǎn)成本,提高加工精度,提高機械工業(yè)的經(jīng)濟效益和社會效益。此外,數(shù)控技術(shù)可以利用數(shù)字化加工技術(shù)實現(xiàn)數(shù)字化,有效降低工人勞動強度,實現(xiàn)現(xiàn)代化加工生產(chǎn)的人性化。有效的芯片控制技術(shù)可以提高企業(yè)的市場競爭力,提高高效生產(chǎn)管理水平,促進企業(yè)發(fā)展。
其次,數(shù)控技術(shù)可以在加工過程中對機器進行優(yōu)化控制,保持機械生產(chǎn)的效率。加工工藝主要涉及加工設(shè)備、材料、加工階段和數(shù)控技術(shù),這些因素以代碼的形式形成,最終通過控制來控制對刀機構(gòu)。數(shù)控技術(shù)在機械生產(chǎn)中的發(fā)展和應(yīng)用是新時代數(shù)控技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。數(shù)控技術(shù)的便利性體現(xiàn)在很多方面。 數(shù)控技術(shù)在機械生產(chǎn)中的發(fā)展和應(yīng)用,減少了機械生產(chǎn)的生產(chǎn)過程,減少了機械生產(chǎn)的生產(chǎn)過程,其便利性就會顯現(xiàn)出來。并且,數(shù)控技術(shù)在機械生產(chǎn)中的發(fā)展和應(yīng)用,也可以改變機械生產(chǎn)中的加工參數(shù),改變機械生產(chǎn)中的加工參數(shù)后,我們的機械生產(chǎn)會更加方便。
最后,加工技術(shù)可以帶動機器生產(chǎn)的發(fā)展,數(shù)控技術(shù)是關(guān)鍵的加工技術(shù)之一。數(shù)控技術(shù)包括柔性加工技術(shù)、綜合技術(shù)和虛擬技術(shù),能夠有效提高加工效率,簡化復(fù)雜的加工工序,保證效率和質(zhì)量,推動機械生產(chǎn)數(shù)字化、合理化、現(xiàn)代化和簡化的發(fā)展。當(dāng)然,隨著微處理器的發(fā)展和現(xiàn)代先進技術(shù)的飛速發(fā)展,無論是從加工生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展,還是機械設(shè)備的維護、檢測和集成水平,都會有很大程度的提高。我國現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)的發(fā)展仍是模仿國外產(chǎn)品,缺乏技術(shù)創(chuàng)新。這不僅是對引進技術(shù)消化不夠,更重要的是我們?nèi)狈ν晟频膭?chuàng)新技術(shù)環(huán)境和適當(dāng)?shù)膭?chuàng)新機制。而且我們產(chǎn)品的可靠性和耐用性不高,聯(lián)網(wǎng)程度不夠。目前主要用于播放一些節(jié)目。串行通信技術(shù)的集成、遠程問題解決和聯(lián)網(wǎng)能力有限。因此,我們在數(shù)控技術(shù)的研究和應(yīng)用上還有很長的路要走,我們已經(jīng)迫不及待地等待中國數(shù)字化制造技術(shù)的早日到來。
我們首先要繼續(xù)關(guān)注過去的工業(yè)生產(chǎn),了解我們在工業(yè)生產(chǎn)中的工作,保持工業(yè)生產(chǎn)的效益。只有充分了解傳統(tǒng)的工作模式,才能在工業(yè)生產(chǎn)中使用數(shù)控技術(shù)獲得更多的經(jīng)驗。因此,我們需要積極探索數(shù)控技術(shù)的其他用戶體驗。對于在工業(yè)制造經(jīng)驗中使用其他控制芯片方法,我們必須堅持“交易主義”方法,充分利用其他控制芯片方法。缺點是在工業(yè)生產(chǎn)中積極使用其他數(shù)控技術(shù)。同時,我國企業(yè)必須團結(jié)起來,充分利用工業(yè)生產(chǎn)中使用其他數(shù)控技術(shù)的經(jīng)驗,不能照搬,要具體問題具體分析;準(zhǔn)確掌握國外先進數(shù)字控制技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的經(jīng)驗和方法。先進的數(shù)字控制技術(shù)是我們工業(yè)生產(chǎn)的良好資源,但我們需要充分了解先進技術(shù)如何控制工業(yè)生產(chǎn)中的數(shù)字控制,需要結(jié)合中國的具體情況。我國利用這些來源的經(jīng)濟形勢和特殊的市場條件,在工業(yè)生產(chǎn)中沒有模仿國外先進數(shù)控技術(shù)的經(jīng)驗和方法,而是采用國外先進數(shù)控技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的創(chuàng)新經(jīng)驗和方法。根據(jù)我國國情、公司自身情況及新時代使用要求。
數(shù)控技術(shù)用于工業(yè)機械設(shè)備的生產(chǎn)線或用于復(fù)雜困難的工況。在當(dāng)前操作中,動力單元為執(zhí)行器提供動力,使執(zhí)行器在控制元件操作的影響下完成預(yù)設(shè)的操作??刂茊卧捎嬎銠C系統(tǒng)組成,在操作結(jié)束時同步檢測并執(zhí)行操作。當(dāng)發(fā)生錯誤或故障時,檢測和控制系統(tǒng)返回控制單元以觸發(fā)警報和適當(dāng)?shù)谋Wo操作。數(shù)控技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用,有助于改善勞動條件,使員工更安全,省力,提高生產(chǎn)效率,保證生產(chǎn)質(zhì)量。
現(xiàn)代煤炭切割器的不同外殼的原料越來越多地使用焊接,傳統(tǒng)的機械加工使得完整的切割變得困難。數(shù)控技術(shù)可以對組件的實際輪廓進行編程,而不是以前使用數(shù)字切割的復(fù)制方法。使用數(shù)字刀控制可以加快切割過程,提高采煤生產(chǎn)的速度和質(zhì)量,避免人工采煤的風(fēng)險。
機床加工是機器生產(chǎn)領(lǐng)域的生產(chǎn)要素,但同時也是重要的生產(chǎn)要素。沒有機床加工,任何零件都不能開展所有加工工作,為了確保專業(yè)人士使用數(shù)控技術(shù)達到良好效果機床加工的效率和質(zhì)量,多地專家都開展了相關(guān)的實驗并取得了良好的效果。在實踐中,傳統(tǒng)的加工有些粗糙,精度達不到標(biāo)準(zhǔn)。但是采用數(shù)控技術(shù)不僅提高了機床加工的精度,而且提高了機床加工的自動化生產(chǎn),大大提高了性能。
我國的工業(yè)汽車發(fā)展非???,相對的汽車零部件生產(chǎn)行業(yè)的發(fā)展也非??臁?shù)控技術(shù)的廣應(yīng)用更加推動了其加速實現(xiàn)。數(shù)控技術(shù)可以輕松提供復(fù)雜零件的加工和生產(chǎn),在機車生產(chǎn)中,數(shù)控技術(shù)廣泛應(yīng)用于虛擬生產(chǎn)技術(shù)和柔性生產(chǎn)技術(shù)、制造技術(shù)集成等非數(shù)控加工生產(chǎn)中,目前我國機車制造行業(yè)已經(jīng)不能離開數(shù)控技術(shù)的支持。
機床設(shè)備是機械設(shè)備制造中最重要的因素,控制硬件是現(xiàn)代發(fā)動機集成的重要組成部分。數(shù)控技術(shù)在機床設(shè)備中的應(yīng)用是利用計算機技術(shù)(即機械數(shù)字控制)對機床進行實時加工的計算機控制系統(tǒng)。加工所需的數(shù)字控制是將各種動作和步驟用數(shù)字代碼表示,刀具與工件的相對運動,數(shù)字信息通過特定的控制介質(zhì)和數(shù)字代碼進行處理,然后傳送到計算機。在輸入操作中,將發(fā)送命令以檢查伺服驅(qū)動系統(tǒng)或其他機床操作員并開發(fā)必要的組件。
迄今為止,數(shù)控技術(shù)已廣泛應(yīng)用于我們的機械生產(chǎn)中,并且在數(shù)字控制技術(shù)研究的發(fā)展和方向中發(fā)揮著越來越重要的作用。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展,數(shù)控技術(shù)的實時智能化和軟硬件的開放將成為數(shù)字化管理技術(shù)的主要研究領(lǐng)域。實時智能數(shù)字化管理技術(shù),可實現(xiàn)加工過程中技術(shù)參數(shù)的自動生成、控制過程的調(diào)整和電機參數(shù)的調(diào)整。這些特點不僅保證了生產(chǎn)過程的順利穩(wěn)定,也為公司節(jié)省了大量的人力和經(jīng)濟成本。芯片管理系統(tǒng)的軟件開放,讓用戶可以根據(jù)自己的需求自由開發(fā)芯片管理系統(tǒng)的二次開發(fā),廠商不限制使用權(quán)和使用范圍。
高效、優(yōu)質(zhì)是現(xiàn)代生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。速度和精度是芯片控制系統(tǒng)的兩大主要技術(shù)指標(biāo),直接關(guān)系到技術(shù)產(chǎn)品的效率和質(zhì)量。高速精密加工技術(shù)可大大提高現(xiàn)代生產(chǎn)效率,提高產(chǎn)品質(zhì)量,縮短生產(chǎn)周期,提高市場競爭力。
靈活性包括兩個方面:一方面是數(shù)控系統(tǒng)本身的靈活性,模塊化設(shè)計,功能覆蓋,切割能力強,很容易滿足不同用戶的需求。另一方面,群控系統(tǒng)是靈活的。同一控制系統(tǒng)可以根據(jù)不同生產(chǎn)過程的要求,自動、動態(tài)地調(diào)整物料和信息的流動,提高群控系統(tǒng)的效率。
開放式數(shù)控系統(tǒng)已成為數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的趨勢。傳統(tǒng)的數(shù)字控制系統(tǒng)是一個單獨的封閉系統(tǒng),存在兼容性和技術(shù)改進方面的問題。開放式數(shù)字控制系統(tǒng)是一種設(shè)計的控制系統(tǒng),可以在單一操作平臺上為機床制造商和最終用戶修改、添加和切割結(jié)構(gòu)對象,并創(chuàng)建批次。
多功能芯片控制系統(tǒng)可以充分利用設(shè)備的優(yōu)勢,開發(fā)多軸、多系統(tǒng)直接控制功能。多軸機床可以對數(shù)控機床所附的刀具、軸旋轉(zhuǎn)等零件進行自動操作,不僅靈活性高,而且效率更高。
數(shù)控技術(shù)的集成主要與工業(yè)有關(guān)。 在數(shù)字化高密度三維設(shè)備管理系統(tǒng)中使用改進的IC設(shè)備,降低空間使用浪費,提高可靠性。使用光纜傳輸信號,減少銅線的使用效率;數(shù)控系統(tǒng)采用鏈接忽略方式,進一步減少了連接數(shù)。
實時系統(tǒng)已經(jīng)存在于數(shù)控技術(shù)上,但其工作環(huán)境并不理想。它的主要功能是協(xié)調(diào)任務(wù),使他們能夠在特定時間執(zhí)行任務(wù)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,人工智能和計算機已經(jīng)實現(xiàn)了智能化操作。通過實時系統(tǒng)與人工智能交互,人工智能進化為實時響應(yīng),實時智能系統(tǒng)進化智能改變,打開了實時智能的邊界。在發(fā)展數(shù)控技術(shù)的過程中,許多領(lǐng)域都需要實時搜索:柔性控制、自適應(yīng)控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、訓(xùn)練控制、主動控制等、專業(yè)診斷系統(tǒng)、自動參數(shù)、刀具控制和補償。高速時綜合控制、預(yù)測函數(shù)和動態(tài)函數(shù)并應(yīng)用關(guān)于壓力、溫度、位置和速度的不確定性,大大提高了數(shù)字控制系統(tǒng)的運行,從而達到最優(yōu)控制的目標(biāo)。
我們必須從國家安全戰(zhàn)略的角度高度重視數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)問題,首先,從社會保障的角度來看,因為加工行業(yè)是我國就業(yè)人口最多的行業(yè),發(fā)展制造業(yè)不僅可以提高人民生活水平,而且可以緩解我國就業(yè)壓力,維護社會穩(wěn)定。其次,從國防安全看,西方發(fā)達國家把高精尖數(shù)控產(chǎn)品都列為國家的戰(zhàn)略物質(zhì),以實現(xiàn)對我國的禁運和限制。
以我國基本國情為導(dǎo)向,以國家戰(zhàn)略需要和國民經(jīng)濟市場需求為導(dǎo)向,以提高我國制造裝備產(chǎn)業(yè)整體競爭力和工業(yè)化水平為目標(biāo),采取系統(tǒng)性選擇引領(lǐng)中國生產(chǎn)。21世紀(jì)初,以產(chǎn)業(yè)發(fā)展和改進的主要技術(shù)和支撐工業(yè)化發(fā)展的配套技術(shù)和配套技術(shù)為研發(fā)內(nèi)容,實現(xiàn)制造裝備產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。
數(shù)控技術(shù)是隨著數(shù)字化時代的到來,在機械加工和制造中得到廣泛應(yīng)用的新技術(shù),標(biāo)志著新生產(chǎn)力的發(fā)展方向,具有劃時代的意義。目前,我國數(shù)控機床取得了可觀的成績。產(chǎn)品品種、技術(shù)水平和質(zhì)量有了很大的發(fā)展。據(jù)了解,我國市場上數(shù)控機床有1500余種,在所有金屬切削、鍛壓機床中居于前列。
首先,數(shù)控機床的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大。近年來,我國機床工業(yè)在國家重大工程和國防工業(yè)建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用,在航空航天工業(yè)中,數(shù)控精度不斷提高。 SSCKZ80-5型五軸車銑復(fù)合加工中心在航空、船舶、軌道交通等行業(yè)應(yīng)用了高新技術(shù)和高精度技術(shù),在發(fā)動機軸、飛機、起落架的關(guān)鍵加工中發(fā)揮著重要作用。在其他制造業(yè),CNC技術(shù)也有較大的影響。由超精密球面車床的基礎(chǔ)設(shè)備提供,以促進塑料相機鏡頭、激光路徑光學(xué)加工系統(tǒng)和條碼讀取設(shè)備等高科技技術(shù)的加工、精煉和科學(xué)化。
其次是數(shù)字技術(shù)不斷進步?!皣a(chǎn)XNZD2415數(shù)控龍”混合動力機床充分吸收了并聯(lián)機床配置靈活多樣、傳統(tǒng)機床加工范圍廣的優(yōu)點。通過兩自由度平行四邊形井聯(lián)機構(gòu)形成基礎(chǔ)龍門,在并聯(lián)平臺上附加兩自由度串聯(lián)結(jié)構(gòu)的A、C軸擺角銑頭,配以工作臺的縱向移動,可完成五自由度的運動。同時,網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新和數(shù)控機床的融合是數(shù)字化技術(shù)的表現(xiàn),提高了數(shù)控刀具的速度和精度,當(dāng)前我國已經(jīng)研制成功出一批速度在800-10000/min以上的數(shù)控機床,并且搭理推廣了CAD技術(shù)的應(yīng)用。
最后,企業(yè)的數(shù)控機械化程度大大提高。據(jù)悉,目前企業(yè)通過不斷的開拓創(chuàng)新,開發(fā)生產(chǎn)了“8大類、13個系列、160余種電主軸及主軸單元”,高度機械化數(shù)字化生產(chǎn)成本顯著降低了公司產(chǎn)品和提升市場競爭力,目前中國企業(yè)對數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用已達到高峰,數(shù)字化技術(shù)是機械加工領(lǐng)域的重要應(yīng)用形式。
數(shù)控技術(shù)是多臺計算機、自動控制、測量、現(xiàn)代硬件技術(shù)、微電子、信息處理等的大規(guī)模技術(shù)。芯片管理技術(shù)已經(jīng)從一種特定的開源控制方法演變?yōu)橐环N通用的動態(tài)實時管理方法。芯片控制技術(shù)的使用不僅對傳統(tǒng)行業(yè)產(chǎn)生了革命性的影響,隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展和擴展,數(shù)控技術(shù)的用途也發(fā)生了變化。