数控技术在机械加工技术中的应用探析

数控技术在机械加工技术中的应用探析

朱鹏程

321182198808233213

摘要：现阶段，我国社会不断进步，随着信息化和自动化技术的快速发展,数控技术在近几十年来得到了迅猛进步,该技术融入了计算机、机械电子、自动控制系统等,是一种新型的现代化加工制造技术。相对于传统机械制造行业,现代化加工制造技术具有高生产率、高质量、高精度等优点。数控技术涉及多个领域的专业知识,融合了UG、Hypermill、Mastercam等建模及加工软件,一定程度上提高了生产力,同时数控技术加工出来的产品美观、精准且耐用。

关键词：数控技术；机械加工技术；应用探析

引言

目前我国经济已经进入到高质量发展阶段，已经脱离了高速增长阶段，重点关注产业的转型升级，尤其是要注重先进技术的创新应用，增强产业科技含量和自主技术水平。而数控技术作为一项先进技术，在机械制造领域中广泛应用，能够大幅度提高生产效率，对于开发多元化产品具有重要作用。数控技术（ComputerNumericalControl，CNC）的运用，还可以增强企业活力和竞争意识，进而在激烈的国内外竞争中占据更大的市场份额。加强数控技术在机械制造领域的应用研究，以期推动相关产业转型发展，尽早实现自动化、标准化的生产目标。

1数控技术概述

数控技术是通过预先编程的数学模型和相应的指令来控制机械设备运动和操作的技术。其核心优点是能提供高度的精度和重复性。在数控技术中，主要组成部分包括以下内容：

（１）输入／输出接口：这是数控单元与外界（包括操作员和其他机器）联系的通道。通过这个接口，机床能读取储存在计算机或其他存储设备中的G代码和Ｍ代码，这些代码是数控编程语言的一部分，用于描述机床应执行的具体任务和动作。输入／输出接口不仅负责数据的接收，还负责向驱动器和执行单元发送必要的电信号，以便控制机床的运动和操作。

（２）数据处理单元：数据处理单元作为数控系统中的“大脑”，执行多种复杂的任务，如解析Ｇ代码、计算路径和速度，以及坐标变换等。这一过程涉及到高度复杂的B样条插补、贝塞尔曲线和PID控制等数学和算法，以确保机床可以沿着预定的路径进行精确的切割、铣削或钻孔。

（３）驱动器和执行单元：这个部分负责把数据处理单元生成的电信号转化为实际的机械动作。驱动器通常通过伺服电机、步进电机或其他类型的电机来控制主轴的转速和方向，以及滑台和工具的位置。在这一环节，PID（比例－积分－微分）控制算法经常用于实现精确的速度和位置控制，确保机床的高性能和高精度。

（４）反馈系统：反馈系统是数控机床闭环控制的关键部分。通过各种传感器和编码器，如光电编码器、霍尔效应传感器和激光测距仪，实时收集关于机床各部分状态的数据。这些数据随即被发送回数据处理单元，用于调整和优化机床的动作。这一闭环系统确保了即使在遇到外部干扰或负载变化的情况下，机床也能保持高度的精度和稳定性。

2数控技术在机械加工技术中应用的必要性

数控技术在机械加工技术中应用具有重要的必要性，主要体现在以下几个方面：首先，提高生产效率。数控技术可以实现自动化、快速和精确的机械加工过程，相比传统的手工或半自动加工，大大提高了生产效率。数控机床能够根据预设的程序和参数进行连续、高速的加工，减少了人工操作所需的时间和劳动力成本。其次，精确度和稳定性。数控机床使用数字指令进行控制，能够实现高精度、反复可靠的加工。通过精确控制运动轴向、切削参数等，可以保证产品的尺寸精度、形状一致性以及表面质量的稳定性。这对于需要高精度和高一致性的工件加工至关重要，尤其是在航空航天、汽车制造、精密仪器等领域。再次，多样化和灵活性。数控技术可以根据不同加工需求，通过修改程序和参数来适应多样化的生产要求。无论是简单产品还是复杂零部件，都可以通过更换工具、调整加工路径等方式进行灵活加工。这种灵活性使得生产工艺更具适应性和变通性，更容易应对市场需求的变化。最后，降低人为差错。传统机械加工过程中，由于人为操作的差异和错误，常常会导致产品尺寸不符合要求、表面质量差等问题。而数控技术通过编程控制机床的运动和操作，减少了人为因素对加工过程的干扰，从而降低了由于人为差错造成的问题，提高了加工的准确性和一致性。

3数控技术在机械加工技术中的具体应用

3.1工业生产领域

工业生产领域中数控技术的应用范围较广泛，能够起到十分关键的作用。工业生产中应用数控技术，能够实现生产全过程精准控制，优化生产环节，减少生产过程中的安全系数以及资源损耗，进而实现工业生产全过程自动化、标准化。通常情况下，借助计算机对生产技术编辑处理后，即可运用数控技术控制机械设备进行加工生产，对各环节全面把控，某个环节出现问题，可以第一时间上报给相关人员维修处置，排除设备故障问题，保障工业生产活动安全、有序进行。

例如，某机械制造企业需要加工一种零部件，在实际加工生产前使用计算机设计和调试宏编码，然后将具体的参数、规格数据输入其中，机械设备自动化加工生产，完成整个加工生产任务。编程方式包括CAD/CAM编程、自动编程以及人工编程几种方式，依据需要选择最适宜的一种编程方式。使用指令表、工程图以及文档编写控制流程，创建零件库。然后在数控系统中输入各项参数，基于PLC自动控制系统实现产品加工，能够有效保证产品加工精度。

3.2汽车工业应用

近年来,随着经济快速发展,我国汽车行业也保持了良好的发展势头,现在数控技术应用于完整的汽车生产线加工。在整车生产中,开设了4条生产线,通过融合数控技术来完成汽车零部件加工。数控技术也应用于焊接生产线和冲压生产线中,工人师傅们通过冲压工序完成各种汽配零件成型冲压,在数控技术下通过各零件装配协调完成总装。这些工序应用数控技术,加入运动单元,编入加工制造程序,操控机械手按指定坐标运动,不需要人工干预便可完成整个汽车的生产制造,具有操控精准、高效的特点。

此外,通过数控技术可以使小批量、小规模的产品完成生产目标,糅合现代柔性制造技术、虚拟仿真控制技术,为汽车制造工业提供进一步发展。例如,汽车发动机的缸体制造,作为发动机的重要支撑体,需要利用数控机床进行端面和孔的铣刻加工与抛光,再进行最后的细节加工与精磨。对于精度要求较高的凸轮轴,在制造中需要较高的平衡度,发动机的缸盖、变速箱等重要零部件,尤其涉及较多曲面加工时,需要多轴复合数控机床来完成这些复杂的工艺加工,轴类零件已基本实现数控机床机械自动化的生产制造。

3.3模具制造领域

模具制造是一个高精尖制造领域，结构较为复杂，而传统模具制造精度普遍不高，最终产品质量和功能可能不符合实际需求。但实际上，由于传统模具制造工艺水平偏低，产品合格率尚未达到一个理想程度，因此经常出现产品交付延期的情况，严重影响到模具制造行业的持续稳定发展。在模具制造领域融合应用数控技术，创新模具加工生产方法，基于计算机控制加工全过程，操作较为简单，还可以解决以往模具生产中精准度不高的问题，提升模具生产质量。充分发挥数控技术优势作用，便于推动模具制造领域转型升级，朝着更高维度发展。

结语

机械制造领域中数控技术有着较为广泛的应用前景，融合应用可以显著提升产品加工效率和精度，创造更大的经济效益和社会效益，对推动产业转型升级具有重要意义。

参考文献

［１］王成成．机械制造技术中数控技术的运用［Ｊ］．河北农机，２０２３（３）：５５－５７．

［２］张冬冬．机械模具制造中数控加工技术的有效性应用分析［Ｊ］．内燃机与配件，２０２１（３）：９２－９３．

［３］郝志敏．数控加工技术在机械模具制造中的应用［Ｊ］．湖北农机化，２０２１（８）：１２６－１２７．