摘要：现阶段机械加工制造行业的迅速发展，为我国国民基础建设和各行各业的进步都做出了极大贡献，但是在现阶段仍需要重视对各种先进技术的应用，不断提高机械加工生产效率和产品质量，这样才能够满足不断提高的行业标准和适应激烈的行业竞争。其中自动化技术作为机械加工制造中最为关键的工艺之一，其在机械加工集成化应用、数字化应用、虚拟化应用、现场总线应用等多个领域得到了延伸和发展。为了提升自动化技术的应用价值和应用效果，文章先对自动化技术的应用价值和范围进行了分析研究，并结合具体实例开展了进一步的探究，以供参考。
关键词：机械加工制作；自动化技术；价值分析；应用
0引言
机械加工制造属于精密性加工作业，对于技术的要求较高，只有保障了技术的先进性，才能够大大提高机械加工制造的精度，降低机械加工制造的误差，保障机械加工制造产品的正常使用。自动化技术的应用促进了机械加工制造的智能化发展，未来还将具有更为广阔的发展空间。
1机械加工制造中自动化技术的应用价值
1.1提高加工效率
在社会经济体系和科学技术空前发展的今天，机械加工制造企业的发展前景是广阔的，而且在工业生产的精度的提升后，工程行业也会朝着更有利的方向发展。在计算机辅助技术能够在工程行业的应用主要是集中在以下几点：一是通过科学进行分析机械设备的结构和类型后，提高机械产品的生产质量和精度，能够在切削、研磨、焊接等材料处理供给方面满足目标生产。二是因为加工材料大部分是金属制品，所以对机械的功率要求很大。因此在这种加工环境下，改善机械生产的范围和质量是势在必行的。不同工艺的需求的能量、精度、硬度等条件不同，所消耗的不同类型的能量也是不一样的。所以，能够利用自动化技术机型范围参数的设置，使得机械加工制造变得更标准化和统一化，可以在市场竞争激烈的现代背景下站稳脚跟。只有企业通过高质量和高效率的工作进行批量化的生产，才能提升机械加工制造企业的硬实力。
1.2降低机械加工制造的生产成本
人工作业是传统机械加工业的标志，不仅经济成本很高，而且在产品的质量方面和产品的生产效率方面都无法满足用户的需求［3］。自动化技术应用到机械加工制造的作业以后，不仅是降低了人力资源的成本支出，从长远的角度来看，自动化设备的购买、维护成本也是远远低于人工成本的，所以，自动化技术在机械制造加工业的应用，不仅经济利益没有下降，而且从各方面都提升了企业整体的效益。
1.3便于实时监控
部分产品在制造时是需要实时监控的，如果中间环节出现了问题，无人值守的情况下并不能及时更正作业工艺或者流程就会造成经济损失，严重的可能会造成生产安全。所以在将自动化技术应用到机械加工制造上以后，可以将监控到的数据上传到互联网或者数据平台，负责分析的软件会自动的根据设定的阈值、以往生产数据的整合，通过系统的平衡判定，对作业的问题进行处理或上报。从而保证了作业过程中的安全和产品的质量。
2自动化技术在机械加工中的应用
2.1集成化应用
集成化可为机械加工制造提供统一的技术指导，始终围绕以人为本的原则开展经营管理以及生产制造活动，通过机械加工制造中各流程、各机构的简化，能够大幅度提高企业生产与运营效率。一方面，在集成化实践操作过程中，自动化技术会围绕信息系统这一核心，对机械加工制造全过程实施动态控制，以此保证各部门进行有效的信息交互。集成的信息系统中存储着各部门生产经营需要使用的信息与数据，包括设计、生产、营销等多种数据。基于数据信息间的不同，通过管理控制网络，对相关技术服务人员、生产管理人员进行合理的调度，以此高效开展工作。例如研发人员可使用基于集成信息系统的各项功能，与设计部门在线上处理有关产品在结构设计、工艺优化等工作中存在的问题，为生产经营提供实时动态控制信息。另一方面，实现全过程的自动化管理调度。在机械加工制造过程中，计划的设计、调控、优化是自动化技术应用的关键点，需要基于信息系统合理调度生产管理以及相关工作，实现全过程调度计划的优化与调整，促使自动化技术能够深入生产方案中，确保生产管理宏观调控工作水平、质量的提升。
2.2数字化应用
自动化技术在机械加工制造中的数字化应用，主要就是设定有效操作、控制机械生产设备的数字化以及其他相关信息，以此实现人工操作的完全脱离，最大限度地减少机械加工制造零部件的生产误差，确保机械设备在合理范围内运行。在此过程中，数字化控制技术对机械加工制造的控制具有循环特点。与此同时，利用计算机对机械制造的一系列活动进行操作，向前端发送相关程序指令，能够有效降低不良因素对生产效率的影响。在实践操作过程中，数字化机械加工的操作要点为：第一，对机械加工制造整个流程进行分析，按照每一个阶段对标准化生产的需求根据相关指令进行控制，以此保证复杂机械零部件处理的合理性，保证机械加工制造生产控制的精准性。第二，在数控程序完成一个周期的生产工作之后，机械加工生产制造会按照数控操作流程回到周期原点，进而重复下一周期的生产工作，可有效避免许多额外工作的产生。第三，自动化的机械生产加工设备会按照既定的前期设计模型开展相关的元件生产工作，以此实现每一个生产步骤的有效衔接，对减轻工人劳动压力、提升工作效率具有重要的现实意义。
2.3虚拟化应用
自动化技术在机械加工制造智能化操作中的应用，主要基于大数据模型，对于前期设计、中期制造、后期检验三大部分的虚拟数据模型，实现对机械加工制造的虚拟化管理。对机械加工制造领域自动化技术进行虚拟化管理的关键点为：第一，利用大数据信息模型来模拟机械小零件、小部件等，并在虚拟化环境中对局部机械设计制造工作进行评估，保证应用自动化技术的可行性。第二，在机械设计、制造、实践操作中应用自动化技术，全面分析与评估设计制造结构，为实现信息集成管理奠定坚实基础，如图1所示就为采用虚拟化技术进行机床的模拟加工。第三，对经过改造、调整的机械制造结构进行一系列模拟与分析，以此提升零部件设计制造的直观性。现阶段，从我国自动化技术应用的实际情况来看，根据工作人员与虚拟环境的实时交互，并在传感器的协助下，可创造出一个全仿真的生产环境，促进企业实现降本增效的目标［3］。随着科学技术水准的提升，微型化成为机械自动化发展的新要求，要求机械加工制造必须与我国能源保护理念相吻合，通过相关技术的创新，促进机械加工制造的虚拟化、微型化发展。
2.4无线与机械加工制造监控网络相结合
在零部件加工制造生产的过程中，无线设备监控体系主要包括电脑监控、无线监控，其目标对零部件加工的生产过程进行全程监控，及时将零部件加工的过程反馈至自动化控制系统，可以及时反应、传达生产信息，如果发现生产中出存在问题，及时发出告警信息，提醒工作人员及时查询生产过程，利用无线网络突破的汽车零部件加工生产车间的空间限制，监控管理人员可以通过远程操控，对整个零部件加工生产过程进行监控，在降低工作压力的同时，也能提高零部件加工的工作效率。无线网络技术在零部件加工生产中的应用，使得监控技术能够对生产中的每一个环节进行监控、管理，也有利于零部件加工制造工业生产自动化技术的革新。利用5G无线网络全面覆盖的技术，可以随时随地的、准确的对零部件加工制造工业生产中各个环节进行管理，将零部件加工制造生产的机械设备运行情况、生产环境等利用无线传感设备连接在一起，对零部件加工设备运行的温度、湿度、干燥度等进行监控，同时还可以对生产产品的质量进行控制，规范企业的生产管理流程。而在生产的过程中，可以将有线网络与无线网络结合在一起，针对无线网络不稳定的情况，利用有线网络提高自动化系统的控制能力，以满足不同零部件加工制造工业生产的需求。
2.5现场总线的应用
现场总线的控制应用提高了计算机系统的通信能力，也有利于加工制造的自动化控制功能，针对现代加工生产高精度的要求，实时现场监控管理，提升了自动化控制技术在制造工业生产控制中的应用，利用现场总线的独立处理器，可以提高自动化控制系统与零部件加工制造生产过程中的各项数据处理能力，如图1所示就为现场总线结构的示意图。现场总线能够利用双绞线通信技术提高网络通信的效率，可以来满足测量控制器和计算机网络对等连接，从而能够实现无线检测对测量控制点快速控制，把测量控制器转化成网络探测节点，实现联机式自动化监测控制的要求，从而能够提高自动化控制系统的监测能力，并能实时地为系统数据分析提供安全保证，实现对自动化作业流程的监督检查和控制。
3机械制造加工中自动化技术的实例分析
在某机械加工企业中，对现有物流系统进行了改造升级，利用包括无人搬运车、关节机器人技术以及信息物理系统构建了物流自动化系统。在应用后，实现机械加工中更为理想的物流自动化以取代人工，该技术可以优化设备的使用频率，并避免由人工操作导致的失误风险。
3.1原理介绍
（1）无人搬运车
无人搬运车（图2）是指备有电磁或光学等自动导引装置，能够沿规定的导引路径行驶，并具有安全保护以及各种移载功能的运输车。其特点是：无需驾驶员；将可充电的蓄电池作为动力来源，具有行动快捷、工作效率高、结构简单、可控性强、安全性好等优势。图3关节机器人
（2）关节机器人
关节机器人（见图3）又称关节手臂机器人或关节机械手臂，在自动化物流中，通过关节机器人搬运来连接数控加工设备与无人搬运车，其优点是运动速度可控，距离、时间可预设，搬运精准；结构紧凑，工作范围大而安装占地面积小，可靠性高，能量消耗较小；替代人力无法完成、有害身体健康的工作。
（3）信息物理系统
信息物理系统集计算、通信与控制于一体的智能系统。通过5G技术的有机融合与深度协作，实现大型工程系统的实时感知、动态控制和信息服务。CPS可使系统更加可靠、高效、实时协同，具有更广泛的应用前景。
3.2零件运送规划
以链轮生产加工为例，每一台车床需要设置三处工位以供无人搬运车运送车使用。第一处为车床零件料仓，第二处为尺寸检测台，第三处为空料仓存储点。无人搬运车小车沿着设定好的路径（在车间地面用白色油漆标识）前往车床零件料仓处，装载盛放待检测零件的料仓，然后将其运送至尺寸检测台处，卸载料仓。空载的无人搬运车小车会继续行驶到空料仓存储点，装载空的料仓，然后将其运送至车床零件料仓处。应用双向无人搬运车快速导入可以替代人工重复往返生产线，极大地提高了运送效率，缩短了运送时间。在具体实施上可以由人工负责物料准备或者由工业机器人完成装料、卸料的动作，无人搬运车负责物料上线、空料车回库工作。无人搬运车能有效降低通道占有，节约空间，同时具备操作方便、控制简单、运行可靠等优势。
3.3上下料规划
关节机器人控制的要素包括工作顺序、到达位置、动作时间、运动速度、加减速度等。控制系统可根据上下料等动作要求，设计采用数字顺序控制。首先要编制程序加以存储，然后根据规定的程序，控制机械手臂进行工作。通过嵌入在机械手臂中的微型计算机，可以实现程序的快速改变和适应，并能让关节机器人完成复杂而又精确的动作。将机械手臂的末端加装工业相机，在抓取零件时自动识别工件类型，并根据类型不同选择不同的上下料程序。同时将工件信息数据传递给测量工位，使之接下来可以调整识别模板与零件测量位置，校正位置误差，实现上下料与初始检测工位放置等操作。
3.4信息物理系统的数据收集传输
信息物理系统的构成是将生产车间中各类传感器，比如压力、红外、光电、温湿度等传感器的信息数据进行实时采集，并通过RTU、DTU、网关主机、工业路由器等上传至企业中央服务器中。同时，HMI人机交互界面、SCADA系统的数据、操作记录、使用情况等信息也会通过网线连接至工业路由器，上传至企业中央服务器中。传感器工厂生产现场需要安装大量的传感器来感知每个工序的生产参数，PLC采集传感器并进行判断给出反馈输出PLC，再和其他仪表、电表、HMI一同接入SCADA系统，实现数据的本地汇总，及时排查和处理生产中的异常，确保工业数据调度的一致完整。
4结语
近年来，机械加工制造逐步突破了传统的技术限制，各种自动化技术的应用加快了机械加工制造的变革，带动了整个行业的现代化发展。但是，自动化技术在机械加工制造领域尚未进入成熟阶段，未来还将具有广阔的技术发展空间，促进机械制造的可持续发展。
作者：徐永 李刚 单位：上海航天壹亘智能科技有限公司
