基于数控技术的机械加工机床分析

范虹

摘要：随着社会的发展，人们对各类机械设备的需求越来越高，机械加工机床面临的考验越来越严格，优良的机床，必须能够有效应对高精度、异型、复杂曲面的零件加工，传统的人工操作已逐渐无法满足这种需求，因此我们亟需将数控技术更为深入地引入到机械加工领域。本文立足于此，首先探讨了数控技术的原理，随即分析了其在机械加工领域的应用，观点仅供参考。

关键词：数控技术；机械加工；机床；应用展望

中图分类号：TP29 文献标识码：A

一、数控技术简介

本文讨论的所谓数控技术，是指狭义概念上的在机械加工过程中，对加工运动过程进行控制，从而实现所需要的被加工件形状及精度的切削、焊接或挤压成型进行控制的技术，是基于数控控制理论。与传统机械加工技术最大的差异在于，数控技术更为强调自动化的检测与运动补偿，因此会涉及到传感检测、计算机控制等多领域的技术。由于其具有极高的计算机亲和性，因此还能有效促进CAD技术的发展。目前，数控技术已逐步成为先进机械加工的主要技术，受到了科研人员的密切关注，其性能在不断提升、功能被大幅拓展，适用的领域越来越广。

数控技术工作原理主要是通过计算机系统，按照编制好的程序，控制工作台或刀具的移动。在开始加工前，一般需要利用外部输入设备，将预先编制好的各种数据信息、加工程序输入到计算机中；随后计算机内部解码系统逐步解码各条指令，直接控制各驱动电机，以符合运动要求的参数控制加工运动，在此步骤中，插补功能极为重要，同时为了保证运动路径的准确性，对各类夹具的固定效果也有极高的要求；在加工过程中，传感检测装置会持续对加工对象进行数据采集和分析，及时将修正数据反馈给计算机系统，以此保证加工的精密度。

二、基于数控技术的机械加工机床分析

（一）数控技术在机械加工机床中的应用现状

1 数控技术在机床设备中的应用

机床设备是直接参与各类零件加工的主要设备，实现数字化控制，能够有效提升机床的工作效率。数控技术在机床设备上的应用，主要是将计算机控制装置与机床设备联系起来而实现的。计算机控制装置分析输入的数控程序，向机床中心系统发出一定的控制指令，使其按照一定的顺序执行加工操作，即能实现数字化加工。

数控技术的最大优势在于，可以对零件的几何信息进行数字化处理，可以精确操作人眼无法有效识别的细微进给，能够保证复杂曲面的精确度，同时还能实现零件加工的一体化操作，减少了频繁更换夹具、机床造成的误差。

以一个极为简单的零件加工为例，如果我们需要加工一个底面为φ21mm圆、顶面为φ20mm圆、高度为10mm的均匀变化柱状体，在传统机床上，熟练的工人或许能够保证底面和顶面的直径，但肯定也无法保证沿母线方向的均匀变化，故而难以保证加工的有效性。但在数控机床下，计算机能精确计算出每次横向进给时的纵向进给量，使其满足加工精度要求。

以家具机械中的钻床为例，目前已成功研制出具备钻头自动转换功能的单排木工钻床，其示意图如下。该数控机床钻头库中共包含8个钻头，通过更换主轴，能够很方便地进行钻头的切换，使得数控机床能够一次性完成全部钻孔加工，能够大幅降低操作人力消耗。

图1 某数控木工钻床

2 数控技术在机床生产线上的应用

数控技术在机床生产线上的应用，实现了零部件各个加工工序的有序组织，减少了人力参与，使得部分及其困难，甚至人工无法开展的工序实现了自动化操作，有效提升了生产线的工作效率。与此同时，当生产流水线出现故障时，设备能够实现紧急停止，能够有效保证正常的加工秩序不受大范围打乱，同时还能保护加工机床，在维修方面，由于控制计算机记录了相关的数据，能够方便我们进行故障的排查、解决。

以汽车车身的生产与组装为例，如果不能在流水线上实现数字控制，自动调整车身的方位，而以人力去翻转，自然难以保证各点的对位准确度，从而也就无法保证零部件的组装精确度。而通过编制好的程序，配合辅助机器人，则能够大幅简化这一阶段的工作。

图2所示，为某生产线上的开环数控转台示意图。

3 数控技术在机械加工系统中的应用

随着数控技术的发展，各类机械加工系统也逐渐实现了数字自动化操作，虽然具体的工艺领域不同，但实现了数控操作，最大的作用同样在于降低最终的人力及物力投入。

以机壳毛坯制造为例，目前数控技术应用较为广泛的机床是气割机床，能够有效进行单件下料，实现加工过程的连续性；又以数控铣床为例，相较于传统铣床，其加工孔洞的外形更为广泛，同时因为其全封闭加工，还能够协助我们有效进行废料回收，对于实现节能减排具有一定的积极意义。

（二）数控技术在机械加工机床中的发展方向分析

从上面的分析能够看出，数控技术应用于机械加工机床，确实能够在一定程度上满足目前的零件加工需求，但是从长远上看，还是需要我们继续开展深入的研究与实践的。具体而言，我们需要从以下几方面做出改进。

首先，提升自动化技术在数控机床中的应用，早日实现机械加工的无人化生产。数控技术最大的优势在于提升了机床的工作效率，然而从目前的现状看来，还是很少有机床能够实现无人化生产。因此，数控技术未来的主要发展方向，应该是结合各种专家系统、智能化技术、神经网络技术、学习控制技术，实现加工智能化，进而实现加工自动化。同时，智能化还将带来更为全面的加工网络系统，这对提升相关企业信息集成度具有一定的积极意义。

其次，数控系统需要从效率和质量两方面入手进行优化。效率和质量一直都是现代制造业强调的重中之重，基于此，速度和精度也一直都是数控系统的重要设计指标，可以预想，在未来了很长一段时间内，我们的主要研究方向依旧是提升数控机场的加工效率和加工精度。

再次，数控系统需要实现更为有效柔性化生产。柔性化对数控系统的要求主要体现在两个方面上：第一，单一的数控系统需要具备较高的柔性，需要利用模块化设计，提升功能覆盖面，并提升系统的可裁剪性，以更好地满足更多用户的需求；第二，同一群控系统必须能够适应不同的生产流程，动态调整物料和信息流动，保证生产的有序进行。

最后，数控机床还应向着开放化、提升兼容性，多轴化、提高设备利用率，集成化、减少设备体积并提升安全性等方向发展，以更好地促进机械制造领域的发展。

结语

机械制造属于重要的基础工业，能够有效促进国家的发展。为了有效提升零件生产加工的精度及效率，我们应该在机械加工机床中大力引进各种数控技术。基于此，本文重点分析了何谓数控技术，并就数控技术在机械加工领域的应用现状做了深入浅出的探讨，在文章的最后，对数控技术的未来发展方向做出了一定的展望，旨在提升该技术的应用效果，为我国数控产业和设备制造业可持续发展奠定基础。

参考文献

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