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數控係統與現代（dài）機械工程技術之間（jiān）存在的關係（xì）探討

2018-6-13 來源：數控係統與現代機械工程技術之間存（cún）在的關係作者：徐國輝

摘要：伴隨（suí）著科學技術、計算（suàn）機技術的不斷發展和創新，傳統製造領域發生了顯著地（dì）改變。在當（dāng）前社會（huì）與製造領域當中，數控技術是非常重要的一項技術。對此，文章詳細分析數控係統與現代機（jī）械工程技（jì）術之間存在的關係。

關鍵詞：數控係統；現代機械工程技術；關（guān）係

0、引言

數控技術是一種以數字量編程從而實現機械或其他設備自動工作的一種技術，其首先是在機床生產領域當中廣泛應用。早在 1954 年，第一台數（shù）控銑床出（chū）現，並（bìng）通過幾十年發展之後，數控技術不斷的創新和發展（zhǎn），目前已經可以應用在幾乎所有的機械製造環節當中，具備高效率、高精度以及高速度等優勢，對於傳統機械設計與製造領域有（yǒu）著顯著（zhe）的影響，是機械工（gōng）程領域的重要發（fā）展因素之一。

1 、機械工程技術和數控係統（tǒng）的現狀

我國目前對於（yú）數控係統在機械工（gōng）程技術方麵（miàn）的應用（yòng）仍然處於初級階段，在機（jī）械（xiè）工程（chéng）數控化生產與管理模式的選（xuǎn）擇方麵上（shàng），大多數的企業仍然是以傳統意義上的管理與經營模式為主，同時在機械設（shè）備的采購方麵也仍然是以低成本設備為主（zhǔ）。另外，人（rén）才（cái）管理模式方（fāng）麵（miàn）大多數企業（yè）都是以（yǐ）直接抄襲國外企業，但是因為我國與國外環境的差異，導致許（xǔ）多管理模式仍然無法適應於國內的大多（duō）數企業，其主要是表現在我國的從業人員素質與理論（lùn）知識較強，但是實（shí）踐性操作（zuò）能力較為薄弱。另外，我國的工藝（yì）水平仍然較為初級，在複合加工技術方麵仍然是以模仿國外技術為主，設計方麵也無獨立（lì）研發的技術，缺乏獨創性（xìng）。機械工程主要是經曆了技術自動化、技術電子化智能化等多個階段，在今後必然會向著產品智能化、設（shè）備智能化（huà）與管理智能化（huà）方向發展。

2 、數控係統技（jì）術在機械製造當（dāng）中的應用

2.1 數控係統（tǒng）技術在（zài）機械（xiè）製造當中的應用特點

機械工程數（shù）控係統技術在我國的（de）應用特點主要有兩個方麵（miàn）。一方麵，可以顯著提升機械製造的質量與精確度。應用數控（kòng）係統，可以在（zài）係統參數（shù）設計完成之後，在短時間內完成大量的產品（pǐn）加工任務，相對於傳統機械設備（bèi）的每次隻能（néng）加（jiā）工一（yī）個而言（yán）有著顯著的效率優（yōu）勢。另外，借（jiè）助編程可以讓機械製造更加快速，同時演（yǎn）變成為多道（dào）工（gōng）序相融合的（de）特（tè）點（diǎn），讓每一次裝夾速度（dù）更快。數控（kòng）係（xì）統還可（kě）以提高機械產（chǎn）品的（de）製造精度，這也是傳統機械製造（zào）中無法達到的優勢之一。另一方麵，數控係（xì）統可以為機械製造提（tí）供技術問題的解決幫助。數控（kòng）係統可以（yǐ）有效的解決機械工程製造（zào）當中的係列性問題，例如無法（fǎ）持續加（jiā）工不同批量、型號的產品，傳統技術無法在加工程序啟動之（zhī）後修改製造環節當中的某（mǒu）一個參數或指標，而數控係統相對而言更加靈活。數控機床的精度更（gèng）高，加工速度更快，可以完成傳（chuán）統加工中許多（duō）無法直接完成的零件，同時還可以顯著拓展機械（xiè）製造的加（jiā）工範圍。傳統製造工藝需要在設計、製（zhì）造以及參數調整（zhěng）等（děng）方麵消耗（hào）大量的時間，數控係統在這一方麵（miàn）的優勢非常突出，其隻需要在設計好（hǎo）參數（shù）之後進行模擬調試，並在調試通過之後（hòu）便可以明確產（chǎn）品的生產具體指標，從而為後續的生產提（tí）供寶貴的時間，縮短產品的製造周（zhōu）期。

2.2 數控係統技術在機械製造當中的應用

當前，數控（kòng）係統技術的應用（yòng）已經相當（dāng）廣泛，目前主要應用在機床設備、煤礦機械以及汽車部件等多（duō）個生產與製造領域當中。在機床設備方麵，任何一個（gè）機械設備的（de）製造都無法離開（kāi）機械設備，同時伴隨著數（shù）控技術的不斷發（fā）展，數控機床不（bú）斷普及，數控（kòng）機床具備（bèi）非常強的（de）控製能（néng）力，其可以有效（xiào）、準確、快速的控（kòng）製機械加工產（chǎn）品的全過程，同時（shí）強化（huà）製造（zào）領域中加工生產的效率（lǜ）以及產品的合格率。伴隨著智能化產品（pǐn）的衍生，機床設備的智能化逐漸提（tí）高，同時工業化機器人的衍生和普及也間接說明智能化技術在數控係統當中的應用。工業機器人可以在惡劣環境之下替代人工完成許多高危險、高要求的技（jì）術性工作。另外（wài），在（zài）煤礦機（jī）械當中，因為采煤機械的種類非常多（duō），同時更新速度快，使（shǐ）用數量又比較少，導致傳（chuán）統意義上的煤（méi）礦機械製造技術在下料過程中會存在較大投入支出，再加上機（jī）械生產的數量並不多，最終（zhōng）必然會導致企業投入（rù）過多的資金與成本，從而嚴重製約煤（méi）礦企業的生存與發展。

3 、數控係統在機械製造當中的應用案例

下麵以嵌入式數控係統為（wéi）例，探（tàn）討其在齒輪（lún）加工當中的應用。嵌入式係統主（zhǔ）要是指以生產和應用為核心的專用型計算機係統，這一係統能夠按照用戶的實際需（xū）求對硬件（jiàn）設備、軟（ruǎn）件資源等（děng）進行針對性的定製和調整，從而促使產品的成本、性能、可靠（kào）性以及體積、功耗等獲（huò）得保障。嵌入式設備（bèi）的（de）組成一般是包括嵌入式（shì） CPU、外圍硬件、操作係統以及針對用戶需求的專用型應用程度等（děng），主要是應用在對於設（shè）備的控（kòng）製以及監（jiān）控場景當中。嵌入式係統的特點有以下幾點：（1）嵌入式係（xì）統所應用的 CPU 一般都是特定（dìng）的，所有具備功耗低、體積小以及高集成度等（děng）優勢，同時還可以通用 CPU 中板卡實現功能（néng）集成到某一個（gè）處理器芯（xīn）片當中（zhōng），進而實現移動性的工（gōng）作能力；（2）一般情（qíng）況下，嵌入式（shì）係統的應（yīng）用軟件並（bìng）不是單獨儲存在某（mǒu）一個載體上的（de），而是固（gù）定在某一個內存（cún）儲存（cún）器的芯片當中的，這一種特點顯著提升了（le）軟件的運行速度及（jí）其可靠（kào）性；（3）嵌入式係統和特殊的應用相結合，能夠（gòu）麵對更為廣泛（fàn）的用戶，升級和轉型也相對及時，所以使用周期比較長；（4）對於用戶而言，嵌入式係統具備較高的透明度，用戶需要了解內部的設計細節以及編程操（cāo）作，隻需要根據相應的步驟便可以完（wán）成嵌入式係統的編（biān）程；（5）嵌入式係統的實用性（xìng）非常高，嵌入式係統和大多數工業（yè）生產之間有著較高的關聯性，普遍都是（shì）將嵌（qiàn）入式係統當做實時控製係統來應用。

在該係統當中，通過多個模塊的應用，便可以實現自動化的生產，其中主要包含自動編（biān）程模塊、電子齒輪箱模塊、通信功能模（mó）塊、加工監控模塊。自動編程模塊：因為齒輪的結構具備較高的相似性，所以在齒輪數控加工（gōng）當中，主（zhǔ）要的參數隻有三個，分別為齒輪的參數、刀具（jù）的參數以及工藝的（de）參數。從機床操作界麵可以直接輸入上述三（sān）相參數，然後自動（dòng）編程模（mó）塊便會根據輸入的參數進行計算和處理，並獲得刀具的具體運行軌跡，之後生成數控加工（gōng）的代碼，形成 DSP 能夠理解的數據信息，從而達到機床的控製（zhì）目的，完成齒輪（lún）自動加（jiā）工任務；電子齒輪箱模塊。電子齒輪箱模塊主要是以軟件、電路的形式替代傳統的機械式傳動鏈，從而完成多個數（shù）控目的，根（gēn）據定向的運動關係計（jì）算，從而保障每一個軸之間的運動關係保（bǎo）持同（tóng）步性。除（chú）此之外（wài），為了（le）確保工件（jiàn）軸和刀具軸（zhóu）之間的（de）運動速度保持協調性（xìng），工作軸的速度需要由（yóu）刀具軸、其他（tā）進給軸等（děng）速（sù）度進行聯合控製；通信功能模塊。通信功能模（mó）塊的主要任務是將ARM 當中的（de）數據通過轉換之（zhī）後發放給 DSP。例如，PLC 程序數據、NC 程序數據以及動靜態參數等的信息傳輸。與（yǔ）此同時，通信模塊還（hái）需要負責把 DPS 當中的編碼器信息數據進行反（fǎn）饋，並借助（zhù） PLC 進行執行，檢測執行狀況（kuàng），並根據執行（háng）狀況以及報警參數（shù）等對信息數據進（jìn）行及時處理（lǐ）；加工監控模塊。加工監控模塊主要可以劃分為加工圖形監（jiān）控（kòng）、報警信息監控（kòng）以（yǐ）及機床（chuáng）狀態監控三（sān）種。加工圖形監控主要是包含對坐（zuò）標數據、每一個數控軸的工作誤差（chà）等進行監控。報警信息監控則是包括報警信息、報警之後的自我診斷（duàn）以及曆（lì）史報警信（xìn）息的查詢等。機床狀態監控是（shì）對機床及其（qí）附件環節的項目監控。嵌入式（shì）的齒（chǐ）輪加工數控係統具備非常（cháng）多的優（yōu）勢，其在製造業的應用中能夠展現（xiàn）許多的特點，可以實現降低材料的去除率、降低加工時間以及控製（zhì）加工成本等效果。

4 、結束語

綜上所述（shù），數（shù）控技（jì）術可以將機械設備（bèi）、信息處理技術等現（xiàn）代化技術綜合集成之後應用到機械加工生產當中（zhōng），和現代化機械工程技術有著高度契合（hé）性，兩者（zhě）之間對於機械工業技術多個學科就別較強的應用價值。數控（kòng）技術在機械製造這一領域（yù）當中有著較高的應用價值，同時（shí）還需要不（bú）斷的向著自動化、智能化方向發（fā）展，在今（jīn）後必然會展現出更大的（de）經濟價值（zhí）與社會效（xiào）益。

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