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数控系统与现代机械工程技术之间存在的关系探讨
2018-6-13  来源:数控系统与现代机械工程技术之间存在的关系  作者:徐国辉

       摘要:伴随着科学技术、计算机技术的不断发展和创新,传统制造领域发生了显著地改变。在当前社会与制造领域当中,数控技术是非常重要的一项技术。对此,文章详细分析数控系统与现代机械工程技术之间存在的关系。

       关键词:数控系统;现代机械工程技术;关系

       0、引言

       数控技术是一种以数字量编程从而实现机械或其他设备自动工作的一种技术,其首先是在机床生产领域当中广泛应用。早在 1954 年,第一台数控铣床出现,并通过几十年发展之后,数控技术不断的创新和发展,目前已经可以应用在几乎所有的机械制造环节当中,具备高效率、高精度以及高速度等优势,对于传统机械设计与制造领域有着显著的影响,是机械工程领域的重要发展因素之一。

       1 、机械工程技术和数控系统的现状

       我国目前对于数控系统在机械工程技术方面的应用仍然处于初级阶段,在机械工程数控化生产与管理模式的选择方面上,大多数的企业仍然是以传统意义上的管理与经营模式为主,同时在机械设备的采购方面也仍然是以低成本设备为主。另外,人才管理模式方面大多数企业都是以直接抄袭国外企业,但是因为我国与国外环境的差异,导致许多管理模式仍然无法适应于国内的大多数企业,其主要是表现在我国的从业人员素质与理论知识较强,但是实践性操作能力较为薄弱。另外,我国的工艺水平仍然较为初级,在复合加工技术方面仍然是以模仿国外技术为主,设计方面也无独立研发的技术,缺乏独创性。机械工程主要是经历了技术自动化、技术电子化智能化等多个阶段,在今后必然会向着产品智能化、设备智能化与管理智能化方向发展。

       2 、数控系统技术在机械制造当中的应用

       2.1 数控系统技术在机械制造当中的应用特点

       机械工程数控系统技术在我国的应用特点主要有两个方面。一方面,可以显著提升机械制造的质量与精确度。应用数控系统,可以在系统参数设计完成之后,在短时间内完成大量的产品加工任务,相对于传统机械设备的每次只能加工一个而言有着显著的效率优势。另外,借助编程可以让机械制造更加快速,同时演变成为多道工序相融合的特点,让每一次装夹速度更快。数控系统还可以提高机械产品的制造精度,这也是传统机械制造中无法达到的优势之一。另一方面,数控系统可以为机械制造提供技术问题的解决帮助。数控系统可以有效的解决机械工程制造当中的系列性问题,例如无法持续加工不同批量、型号的产品,传统技术无法在加工程序启动之后修改制造环节当中的某一个参数或指标,而数控系统相对而言更加灵活。数控机床的精度更高,加工速度更快,可以完成传统加工中许多无法直接完成的零件,同时还可以显著拓展机械制造的加工范围。传统制造工艺需要在设计、制造以及参数调整等方面消耗大量的时间,数控系统在这一方面的优势非常突出,其只需要在设计好参数之后进行模拟调试,并在调试通过之后便可以明确产品的生产具体指标,从而为后续的生产提供宝贵的时间,缩短产品的制造周期。

       2.2 数控系统技术在机械制造当中的应用
       
       当前,数控系统技术的应用已经相当广泛,目前主要应用在机床设备、煤矿机械以及汽车部件等多个生产与制造领域当中。在机床设备方面,任何一个机械设备的制造都无法离开机械设备,同时伴随着数控技术的不断发展,数控机床不断普及,数控机床具备非常强的控制能力,其可以有效、准确、快速的控制机械加工产品的全过程,同时强化制造领域中加工生产的效率以及产品的合格率。伴随着智能化产品的衍生,机床设备的智能化逐渐提高,同时工业化机器人的衍生和普及也间接说明智能化技术在数控系统当中的应用。工业机器人可以在恶劣环境之下替代人工完成许多高危险、高要求的技术性工作。另外,在煤矿机械当中,因为采煤机械的种类非常多,同时更新速度快,使用数量又比较少,导致传统意义上的煤矿机械制造技术在下料过程中会存在较大投入支出,再加上机械生产的数量并不多,最终必然会导致企业投入过多的资金与成本,从而严重制约煤矿企业的生存与发展。

       3 、数控系统在机械制造当中的应用案例

       下面以嵌入式数控系统为例,探讨其在齿轮加工当中的应用。嵌入式系统主要是指以生产和应用为核心的专用型计算机系统,这一系统能够按照用户的实际需求对硬件设备、软件资源等进行针对性的定制和调整,从而促使产品的成本、性能、可靠性以及体积、功耗等获得保障。嵌入式设备的组成一般是包括嵌入式 CPU、外围硬件、操作系统以及针对用户需求的专用型应用程度等,主要是应用在对于设备的控制以及监控场景当中。嵌入式系统的特点有以下几点:(1)嵌入式系统所应用的 CPU 一般都是特定的,所有具备功耗低、体积小以及高集成度等优势,同时还可以通用 CPU 中板卡实现功能集成到某一个处理器芯片当中,进而实现移动性的工作能力;(2)一般情况下,嵌入式系统的应用软件并不是单独储存在某一个载体上的,而是固定在某一个内存储存器的芯片当中的,这一种特点显著提升了软件的运行速度及其可靠性;(3)嵌入式系统和特殊的应用相结合,能够面对更为广泛的用户,升级和转型也相对及时,所以使用周期比较长;(4)对于用户而言,嵌入式系统具备较高的透明度,用户需要了解内部的设计细节以及编程操作,只需要根据相应的步骤便可以完成嵌入式系统的编程;(5)嵌入式系统的实用性非常高,嵌入式系统和大多数工业生产之间有着较高的关联性,普遍都是将嵌入式系统当做实时控制系统来应用。

       在该系统当中,通过多个模块的应用,便可以实现自动化的生产,其中主要包含自动编程模块、电子齿轮箱模块、通信功能模块、加工监控模块。自动编程模块:因为齿轮的结构具备较高的相似性,所以在齿轮数控加工当中,主要的参数只有三个,分别为齿轮的参数、刀具的参数以及工艺的参数。从机床操作界面可以直接输入上述三相参数,然后自动编程模块便会根据输入的参数进行计算和处理,并获得刀具的具体运行轨迹,之后生成数控加工的代码,形成 DSP 能够理解的数据信息,从而达到机床的控制目的,完成齿轮自动加工任务;电子齿轮箱模块。电子齿轮箱模块主要是以软件、电路的形式替代传统的机械式传动链,从而完成多个数控目的,根据定向的运动关系计算,从而保障每一个轴之间的运动关系保持同步性。除此之外,为了确保工件轴和刀具轴之间的运动速度保持协调性,工作轴的速度需要由刀具轴、其他进给轴等速度进行联合控制;通信功能模块。通信功能模块的主要任务是将ARM 当中的数据通过转换之后发放给 DSP。例如,PLC 程序数据、NC 程序数据以及动静态参数等的信息传输。与此同时,通信模块还需要负责把 DPS 当中的编码器信息数据进行反馈,并借助 PLC 进行执行,检测执行状况,并根据执行状况以及报警参数等对信息数据进行及时处理;加工监控模块。加工监控模块主要可以划分为加工图形监控、报警信息监控以及机床状态监控三种。加工图形监控主要是包含对坐标数据、每一个数控轴的工作误差等进行监控。报警信息监控则是包括报警信息、报警之后的自我诊断以及历史报警信息的查询等。机床状态监控是对机床及其附件环节的项目监控。嵌入式的齿轮加工数控系统具备非常多的优势,其在制造业的应用中能够展现许多的特点,可以实现降低材料的去除率、降低加工时间以及控制加工成本等效果。

       4 、结束语

       综上所述,数控技术可以将机械设备、信息处理技术等现代化技术综合集成之后应用到机械加工生产当中,和现代化机械工程技术有着高度契合性,两者之间对于机械工业技术多个学科就别较强的应用价值。数控技术在机械制造这一领域当中有着较高的应用价值,同时还需要不断的向着自动化、智能化方向发展,在今后必然会展现出更大的经济价值与社会效益。
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