数控技术在机械制造中应用

数控技术在机械制造中应用

摘要:数字控制技术是现代机械制造工艺的基石,是一些复杂机械零部件生产的必要条件。基于此,首先简述数控技术的概念,然后分析数控技术在机械制造中的应用现状,最后基于先进数控技术给出一些提升机械制造水平的策略,希望对行业进步有所借鉴。

关键词:数控技术;机械制造;应用现状;改进策略

引言

数控技术是一种借助电脑程序控制机器的技术,在数控技术的引导下,工作人员生产零件时便可借助已经设定好的程序,对机械零件的整个加工过程进行监督与管理。相比传统的人工生产加工,数控技术的应用可在一定程度上提升机械制造的工作效率,减少工作人员的工作量,对减少机械加工过程中产生的不必要热量也具有一定效果。此外,如果在机械生产过程中出现任何问题,工作人员可以在技术人员的指导下,对事先设定好的程序参数进行实时修改,从而使程序尽可能满足机械生产需求,整个生产过程更加灵活[1]。

1数控技术相关概述

1.1数控技术的概念。数控技术指利用电脑程序编程依托新型传感器、微处理器、识别单元实现设备自动检测、自动运行、自动生产的过程。从本质上来说数控技术的核心属于现代控制理论的研究内容,技术人员通过对先进控制算法的深入研究,实现控制系统输出响应高速度、低震荡、抗干扰能力强等目标,并结合计算机技术实现算法在控制系统当中的实际应用。

1.2数控技术的发展应用现状。随着科学技术的进步,人类经济生产活动对工业生产能力提出了更高的要求,现代数控技术逐渐朝着无人化、全智能化的方向发展。随着检测技术、计算机技术的进步,数控技术的应用越来越广泛,从楼宇电气设备智能化到无人汽车自动驾驶、从军事装备自动化到无人化汽车生产流水线、从智能无人机到智能机器人,现代社会已然进入了数字化时代,数控技术的应用遍布每一个领域。然而,数控技术的发展依然面临着诸多问题:第一,数字控制系统的核心是控制算法,先进的控制算法对于提升控制效率、控制精度、控制稳定性具有决定性意义,在实际生产当中大多控制系统使用的是PID控制技术,其成本低廉结构简单虽然也能取得较好的控制效果但在某些特定领域却因自身不足无法满足控制要求;第二,数字控制系统的运行依托于先进的硬件设备,高性能的微处理芯片、高精度的检测元件、高质量的硬件机构是必不可少的硬件条件,如何研究高质量的数控元器件也是当下数控技术发展急需解决的问题。我国数控技术的发展起步较晚,但发展速度极为迅猛,在近些年来取得了巨大进步,甚至在某些方面已经达到了世界先进水平,然而,在整体实力上相比于欧美一些发达国家依然存在不少差距,因此,在数控技术领域我国依旧具有较大的进步空间[2]。

3数控技术在机械制造生产中的具体应用领域

3.1现代工业流水线的应用。现代工业生产流水线早以脱离传统生产方式当中的人海模式,先进的数控技术在生产当中得到广泛利用,整个流水线依托计算机控制技术实现了生产自动化、模块无人化、管理智能化,生产车间中实际设置的人员岗位数相比于传统模式大大减少,这不仅节约了人力资源而且提高了生产效率。计算机控制设备对产品进行加工的精度通常保持在微米级别这是人工操作所无法比拟的,这不仅保障了产品质量,而且减少了生产过程中的安全问题。同时,数控工业生产的高速性对于提升企业核心竞争力有重要意义。

3.2能源领域的应用。数控技术在能源开采能源生产领域使用极为广泛,对于推动我国能源技术发展保障国家能源安全有重要意义。第一,大型油气田、煤矿等化石能源的开采当中大型机械应用数控技术提高了生产效率、降低了生产成本、减少了安全事故的发生。化石能源开采环境极其恶劣,传统的开采模式需要大量的人力在现场作业,机械设备需要人工现场控制,这不仅降低了生产效率而且使得一线作业人员的人身安全难以得到保障。以矿石开采为例,数控设备依托远程控制技术与现场监测技术,操作人员在远端利用大型采掘机开采矿石并通过传送皮带自动将矿石运输出来,作业人员只需在远端对现场进行实时监控,对安全风险进行有效把控,这样不仅减少了人员的工作量而且降低了人员伤亡事故,使开采效率得到大大提高。第二,在能源生产企业当中数控技术应用已经非常成熟,以火力发电厂为例,现代火电生产单位采用现场总线控制系统,生产工艺的每个环节均由数控模块进行控制,包括阀门开度的调节、电机输出功率调节、发电机转速的控制、二次电气保护、并网功率分配等方面,工作人员在远程DCS监控站对生产过程进行实时监督,无需到现场进行操作,整个生产过程完全自动化运行,这不仅降低了员工工作压力,而且提高了电力生产的安全性、电网系统的稳定性。

3.3医疗器械的应用。数控技术的发展带动了医学领域的进步,手术机器人的开发便是数控技术在机械技术当中成功应用的实例。现代大型医院每天都要接受大量疾病患者,巨大的工作量对于医护人员是极大的挑战,手术中医生长期处于精神紧张状态,不仅影响手术质量容易导致医疗事故发生,而且会对医护人员的自身健康问题带来巨大隐患。手术机器人结合数控技术、识别技术、专家系统等科技手段很好地解决了这一问题。技术人员利用专家系统将大量知识通过程序植入机器人微处理器当中,使得手术机器人能够以超高精度模拟专业临床医生对患病部位进行手术,在某些方面甚至超越了人工手术进一步提高了手术成功率。可以预见,数控技术在医疗当中的应用必将越来越广泛[3]。

3.4军工领域的应用。第一,军事装备材料生产的难度更大、精度更高、结构更复杂是国家工业综合能力的象征,先进的数控机床对于军工装备的生产是必不可少的条件。第二,现代军事装备已经进入了数字化时代,数控技术得到了全方位的应用,从航空飞行器先进的航电系统到航天器精确的制导系统、从导弹的发射系统到舰船的控制系统都离不开数控技术的应用。

4提升现代机械制造数控技术水平的策略

4.1提升基础理论研究。理论研究是技术进步的基础,现代控制理论结合神经网络、模糊理论、专家系统等大量智能算法提出了诸多优化控制方法,并且在实际生产当中得到了应用与验证,然而,控制理论的研究依然处于上升阶段,广大技术人员应当投入更多精力在基础理论研究方面,为我国数控技术的发展奠定基石。

4.2提升元器件性能。数控系统的优劣在很大程度上取决于控制模块元器件的性能,包括传感器的灵敏度、处理器的计算速度等等,因此,加大对元器件资金人力的投入、加强研发力度,生产高性能元器件,对于提升现代机械加工数控技术具有重要意义。

4.3鼓励创新。创新是企业乃至国家实现可持续发展的第一动力,国家层面应当鼓励生产企业进行大胆技术创新,帮助企业树立科技强企的理念,并对企业提供相应的资金补助,加大研发力度;企业层面应当建立健全创新制度,鼓励一线技术人员从实际出发探究技术改进的方法,让机械加工更好地应用数控技术。

5结语

综上所述,数控技术与机械制造工艺的进步联系密切,对其进行深入研究有助于促成我国机械设备制造业的全面发展。本文结合实际,从现代工业流水线、能源领域、医疗器械、军工领域等方面分析了当前数控技术在机械制造中的应用现状,并从提升基础理论研究、提升元器件性能、鼓励创新等层面思考提出了一些提升机械制造数控技术的粗浅建议,希望对行业进步有所借鉴。对于深入的科学理论研究,还需要广大科研人员投入更多的精力。

参考文献

[1]赵洋鹏.数控技术在机械制造中的应用[J].南方农机,2020(14):155-156.

[2]杨富翔.数控技术在自动化机械制造中的运用研究[J].现代工业经济和信息化,2019(2):69-70.

[3]李玉梅.机械制造中数控技术的应用技术[J].世界有色金属,2018(17):212-213.

作者:孙凯 单位:蓝深集团股份有限公司