数控加工技术在机械制造业中的价值研究

岳伟先 席超湖 李晓冉

摘要：随着当前信息化技术的不断发展，带动机械制造业的向前进步。比如数控加工技术的创新，进一步提升机械制造业的生产效率，满足现代市场发展的要求。为推动机械制造行业的整体转型升级，提高经济效益。本文主要探究数控加工技术在机械制造业中的价值，提出其在汽车加工、煤矿机械制造、机床设备制造以及零件检测等领域的应用及其优势，并展望数控加工技术未来的发展方向，旨在为机械制造业健康发展和革新进步提供参考。

Abstract： With the continuous development of current information technology， it drives the forward progress of the machinery manufacturing industry. For example， the innovation of CNC machining technology will further improve the production efficiency of the machinery manufacturing industry and meet the requirements of modern market development. To promote the overall transformation and upgrading of the machinery manufacturing industry and improve economic efficiency. This article mainly explores the value of CNC machining technology in the machinery manufacturing industry， proposes its application and advantages in the fields of automobile processing， coal mining machinery manufacturing， machine tool equipment manufacturing， and parts inspection， and looks forward to the future development direction of CNC machining technology. Provide a reference for the healthy development and innovation progress of the machinery manufacturing industry.

关键词：数控加工技术;机械制造业;应用价值

Key words： CNC machining technology;machinery manufacturing;application value

中图分类号：TG659                                      文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2022）03-0202-03

0  引言

数控技术是当前社会建设进程中一项科技前沿技术，对机械制造业的发展具有导向作用。各类机械制造企业为提高核心竞争力，纷纷在数控技术的研发和应用领域投入大量的人力和资金，并将其作为整体规划中的关键性要素。近年来，高级数控技术不断得到开发和优化，促使机械制造业转型进程进一步加快，为更好的引导行业健康发展，则需对数控加工技术的应用价值进行深入探究，以此确立机械制造业在未来建设发展中的目标，促进行业可持续、平稳发展。

1  数控加工技术概述

1.1 数控加工技术介绍

在工业生产中数控加工技术一般是由两大部分组成，即是电子信息管理系统和机械数控硬件设备等。相比于传统的生产设备，其在运行、维修以及保养方面存在较大的差别，该技术可实现在计算机系统的内部，完成相应的信息搜集、处理以及分析等工作，并將操作指令发送到对应设备中，以此实现加工工艺运作[1]。同时数控加工技术的特点较为明显，主要包括工序集中、自动化、柔性化高、能力强等。在打造高精密度、高质量产品方面，相对于普通产品更具有优越性，能够借助计算机系统完成不同复杂程度的加工作业，满足现代化工业零件、成品及半成品的加工要求。同时在电子技术、自动信息处理、数据处理、数字化控制等技术的支持下，极大的促进机床自动化发展，由此产生数控机床新兴加工设备。对机械制造业的创新发展、生产效率提高以及创造经济效益方面具有重要意义。

1.2 数控加工技术发展现状

目前阶段我国的数控加工技术发展已经进入到新时期，逐渐向人工智能化方向前进。不过相比于西方发达国家而言，已将数控技术转向人工智能化发展的成熟阶段，而我国由于起步较晚，在技术研发和应用等方面，与发达国家比较仍存在一定差距。具体表现经营理念的差距、关键技术的差距、发展战略的差距等。但凭借近年来科学技术的跨越式发展，现阶段我国对于数控加工技术的应用已经取得重大突破成果，初步实现通过人工操作计算机来对数据实施加工处理，驱动相应的机械设备开展加工工艺。从整体上来看，我国数控加工技术的发展速度较快，国产数控车床现有完全能够满足国内市场的需要。而且国产立式加工中心在技术上较为成熟，技术性能接近国际水平。而卧式加工中心虽然能够满足部分市场需求，但在精度与性能上相比于国外同类产品尚存一定差距，比如高精度加工中心比较依赖国外进口。总体来说我国数控加工技术的应用，在市场满足度方面不高，呈现“地端混战，高端失守”的现状。而且在数控加工技术探索和应用实践中，还存在一定的发展瓶颈，如对高素质编程人员及操作人员的要求较高、数控机床编码体系尚未完全建立，导致无法同时驱动多台数控机床开展生产作业。所以其在实践中，针对生产加工效率仍有待进一步提升[2]。

2  数控加工技术在机械制造业中的价值

2.1 汽车加工制造领域的价值

汽车加工作为机械制造业中的重要组成部分，其对于数控加工技术的应用已经相对广泛。最近几年随着汽车生产制造逐渐趋向精密化、工序结构复杂化等，致使对汽车构件以及零件的精密度具有较高的要求。同时部分零件的生产制造成本高昂，无法平衡汽车产品品质与经济成本。而应用数控加工技术，则能够显著提高自动化生产效率，在降低成本投入的同时，满足高精密度零部件的生产要求，促使汽车加工制造品质得到提升，有助于推动汽车规模化生产。在实际应用数控加工技术的过程中，相关人员需要积极探索和尝试，针对现存的技术漏洞和缺陷进行及时完善，有效融合智能技术和数字化技术，促使数控加工的自动化程度以及控制效率得到提升，有助于提高汽车加工制造的市场竞争能力。

2.2 煤矿机械制造领域的价值

煤矿机械制造是我国工业体系中不可获取的组成部分，直接关系到煤炭产业的生产效率和发展质量。这是由于煤矿机械制造水平的高低，对煤炭资源的开采成果会产生较大的影响，如煤矿开采量、开采安全性等。在以往的煤矿机械制造行业内，存在设备生产批量小、自主创新能力差等问题，导致煤炭挖掘行业面临一定的瓶颈问题。通常会采用堆焊技术等对设备零件开展加工处理，不仅会增加生产成本，还会导致零部件的加工精密度、精准性等与相关技术规范等不符，很容易出现采煤机等设备的性能下降，实用效果不强。而在当前时代下，通过在煤矿机械制造业内应用数控加工技术，则能够比较显著的改善上述问题，打破行业发展瓶颈。比如基于计算机控制的数控机床可依靠自动化模式，实现对煤矿机械的大批量化生产，节省人力成本和时间成本。同时数控加工技术摆脱了传统人为对零件精密度的控制，通过严谨的计算机参数设定，借助电子端对零件的加密精度进行有效控制，促使加工成品的各项性能符合规范标准，促使采煤机等设备的质量得到较大的提升，保证煤炭生产具有安全性、稳定性和高效性[3]。

2.3 机床设备制造领域的价值

在机械产品生产制造的过程中，机床是必不可少的设备之一。在实践作业环节，机床设备的性能和技术水平，直接关系到产品的生产效率和质量。但现阶段随着市场对机械产品质量要求的不断提高，现有机床设备难以满足加工需求，或多或少存在一定技术漏洞，从而导致机械产品的外观、性能以及品质等存在缺陷，甚至影响机械生产的安全性和稳定性。而通过应用数控加工技术对机床设备生产进行改进，能够及时对各项工序的参数进行合理调整，有效增强制造生产的柔性化。而数控加工技术在机床设备生产制造领域内的主要价值，一般体现在两大方面。其一是能够显著提高生产效率，进一步推动批量化生产。比如建立流水线生产模式，可优化机床设备的生产工艺流程。并利用工业机器人等减少人工操作，降低生产成本。其二是提升机床设备生产制造的自动化水平，借助电子控制系统实现全过程的数字化监督和管理，保证机床设备生产制造成品具有良好的实用性和安全性。

2.4 零件检测领域的价值

数控加工技术在机械制造业内具有较高的应用价值，其还表现在零部件检测方面，尽可能的提高零部件质量。在当前机械制造业的发展进程中，对于零部件质量的关注度越来越高，其直接关系到最终产品的质量和性能。一旦零部件出现某种缺陷，将会引发较为严重的隐患问题。为此，在零部件检测领域中应用数控加工技术，能够改善传统肉眼检测的不足，打破检测人员主观经验判断的局限性。通过利用信息技术的便利性，可对相应零部件开展全方位检测，对肉眼无法观察到的内部结构等进行检测核对，从而进一步提升检测效率和效果，充分保障零部件质量安全[4]。

2.5 3D打印领域的价值

现阶段在机械制造工业领域内，增材机械加工已经成为原型制作的重要手段，并基于先进的3D打印技术快速生产出实体模型，能够比较显著的提升零件加工效率。该技术是以三维设计模型为蓝本，利用先进的软件技术开展分层离散等操作，促使金属粉末以及塑料等特殊材料，能够通过激光束进行堆积和粘结，促使其形成叠加状态，形成最终的固体产品。尽管3D打印材料技术得到迅猛发展，并且在市场上得到广泛认可。但该项技术的实际操作中，仍需与新一代机械设备和技术进行融合，以此发挥最大效用。其中融合数控机床技术受到较大关注，可通过两种不同控制技术实现装配制造以及芯片切割等操作，在单通道或双通道单元上具有较好的應用效果。经过近年来的高速发展，现已产生数控机床与3D打印的一体化制造技术，有利于满足制造产业高端制造的实际要求。在实际应用中可为客户提供与传统零件设计以及加工方式完全不同的技术，针对小批量以及难加工材料产品具有较为良好的适应性。在航空航天领域内可对耐热合金零部件进行有效制造，并可对能源领域内的高硬度材料工具和零部件等进行合理制造，满足高要求零件加工需求。

在实践操作中通过数控技术与3D打印技术进行融合，可根据机械制造要求提供高速熔覆头和高精度熔覆头，基于在主轴上安装熔覆头可实现自动切换。一般来说是按照加工零件的形状、加工条件以及金属粉末材料等，选用适当的熔覆头。有利于实现复合加工，可实现对回转体零件、结构复杂的异形件、多棱体锻件等进行高效制造加工。基于该复合机床的应用，能够显著减少数控加工中出现的材料浪费，并能够比较显著的改善3D打印表面平滑度不足等问题，在高要求机械加工制造领域内具有较高的应用价值。

3  数控加工技术在机械制造业中的应用策略

3.1 提高对数控技术的重视程度

为有效发挥数控加工技术在机械制造业中的应用价值，则应当提高对数控技术的重视程度，将其全面引进到各类机械生产环节中。基于此，从国家层面出发，应当制定出台相应的优惠和扶持政策，鼓励相关企业积极开展技术革新，通过给予一定的经济补助，缓解企业研发和引进数控加工技术的资金压力。从企业层面出发，相关厂家应当树立前瞻性眼光，坚持与时俱进的原则，大力发展科学技术，不断优化机械制造加工工艺，将数控技术充分落实到生产中，提高作业效率。并且企业还需进一步加强员工培训力度，促使员工掌握数控加工技术前沿理论和技术，提升机械制造企业的综合竞争力。

3.2 大力发展和推行自动编程

数控加工技术的显著特点则是具有自动化，为对生产工艺进行有效控制，应当注重推行自动编程。改善以往操作人员按照图纸以及工艺卡片等确定生产步骤的模式，避免出现图纸分析错误以及手动操作误差等问题。通过利用自动编程则能够保证生产加工过程中，根据产品技术标准自动调整适当的加工方向和路径。并基于计算机获得正确的加工参数，采用计算机取代人工操作，有助于提高机械制造质量，保證资源得到优化配置，尽可能节省成本支出。

3.3 强化数控加工技术设备的经济型改造

数控加工技术在各个领域中的应用具有积极价值，有利于提高生产力和产品质量。但其实际造价成本相对较高，对于中小型机械制造企业来说难以实现升级改进，往往只有实力较强的大型企业实现升级。这种情况下很容易出现行业垄断，并且不利于中小型企业的竞争发展，导致行业整体生产能力提升速度较慢，为此在发展过程中应当针对数控加工技术设备开展经济型改造，比如对设备增加新数控设备，改善全面引进所导致的大投入现状，既能够缓解经济压力，又能够解决实际技术问题。

3.4 注重数控技术与其他技术的有效融合

在当前与数控技术融合度较好的技术则是3D打印，构建一体化制造体系。其是将传统减材加工与现代增材加工进行融合，通过利用减材方式加工使用高强度的产品零件，并收集减材所削减的材料采用增材方式实施重新加工，保证低强度产品零件合理制造。所以在现阶段的机械制造业中，为在相应工业生产中节省大量能源和原料，可将数控机床与3D打印技术进行有机结合，通过实施减材制造技术和增材制造技术等，改善原有生产加工模式，促使时间成本和原料成本得到显著降低，切实推动机械制造业的健康发展。因此在实践中应当深入理解数控技术的原理，结合当前制造加工的生产需求，探索与其他先进技术进行一体化融合，构建新的制造加工体系，形成精细化生产新格局。在未来发展探索中，数控技术还可与现代多种技术进行结合，实现优势互补，尽可能提高机械制造加工精度和效率，充分满足市场需求。

4  数控加工技术的未来发展趋势

4.1 引进智能化技术

结合数控加工技术的应用现状以及其发挥的重要价值，为进一步推动机械制造业的创新发展，应当不断完善和升级数控技术，尽可能的缩小与西方发达国家存在的差距。所以在未来研发建设过程中，需要注重引进智能化技术，加强深入融合力度。通过人工智能与数字化控制的有效结合，实现对整个机械加工全过程的实时监督和管控，优化传统控制操作程序和步骤，以此提高机械制造生产效率。同时还能够依据可视化监控，及时发现生产作业环节出现的潜在质量问题和安全隐患，最大限度避免操作人员的生命财产损失，切实推动机械加工作业安全、稳定开展，确保各项生产加工成品符合市场需求[5]。另外在智能化技术发展的过程中，还需注重保证控制系统自身具有较好的柔性化特征，采用模块化设计方式扩大覆盖功能面，更好的适应不同人群的需求。而且在复合加工中更侧重减少工艺，朝向智能化、丰富化功能方向前进。

4.2 转型为自动编程模式

现阶段我国机械制造业在生产实践中，针对图样生产、零件加工一级程序单编写等工序，仍是以人工手动模式为主。从而在很大程度上导致作业效率较低，而且还会出现较高的生产失误率。所以为充分保障机械制造产品的品质和精度，在未来发展过程中，应当加强对自动编程模式的应用，转变传统手动编程方法，通过利用现代计算机软硬件设施，替代人工操作。以此进一步降低经济成本，促使生产效率得到提升。

4.3 深入研发经济型数控加工技术

虽然数控加工技术已经被应用到机械制造业的多个领域内，但在时代高速发展以及市场竞争日益激烈的新形势下，数控加工技术作为一项新工艺，有利于提高竞争力和生产力。但要想更好的适应市场环境、满足多元化和个性化需求，还需在未来发展中深入研发经济型数控加工技术，全面改进和优化设备的实用性能。比如有应用先进的硬件设备和软件程序，融合3D打印技术，基于减材方式降低成本投入。提高机械加工的科技水平，推动数控加工朝向长远、健康发展目标前进[6]。

4.4 运用开放式数控系统

研发并应用开放式数控系统是今后数控加工技术发展的主要方向，其是以“PC+运动控制器”模式为主，充分提高数控系统的信息处理能力，并且具有良好的适用性和开放性，可与机械制造的多个平台实现对接，从而实现信息及时共享和传输，构建完善的数控信息管理体系。同时有利于提高制造加工的精密度，加强柔性化生产程度，促使产品与市场需求高度相符。所以针对当前我国数控加工技术的科技水平相对滞后的现状，其应当在未来建设发展中，要深入研发开放式数控系统，促进数控产业大力发展，对机械制造业的发展模式进行全面转型和优化，以此推动机械制造业的平稳发展。

5  结束语

综上所述，数控加工技术是现代科学技术发展的重要产物，在机械制造领域内具有较高的应用价值，比如在汽车加工制造、煤矿机械制造、机床设备制造以及零部件检测等方面，有助于提高生产效率和质量，并可与新兴的3D打印技术进行有机结合，保障机械产品具有高精度。但同时我国数控加工技术在实践中的整体应用还存在滞后性，因此在未来发展进程中，需要进一步融合数控技术与人工智能技术，并要推动手动编程向自动编程转变，加强对经济型数控加工技术的研发力度，最后要构建以“PC+运动控制器”为主的开放式数控系统，进而完善现代化机械制造业发展模式，促进社会生产力以及生产效率得到提升。

参考文献：

[1]周淑娟.模具制造中数控加工技术的应用研究[J].南方农机，2020，51（24）：159，162-163.

[2]顾建森.EdgeCAM数控加工技术在模具加工中的应用[J].南方农机，2020，51（23）：187，191.

[3]敖军平.机械模具数控加工制造技术及其应用[J].技术与市场，2020，27（12）：107，109.

[4]李孝元，郭亮，刘丽明.基于信息化资源的数控加工技术在机械设计制造中的应用——评《数控加工技术与实践》[J].机械设计，2020，37（11）：156.

[5]陈瑞华.浅谈数控车床技术加工精度工艺优化[J].科技资讯，2020，18（31）：82-84.

[6]邓涌，郑丽华.浅谈数控加工技术在机械加工中的运用[J].现代制造技术与装备，2020，56（10）：157，159.