数控技术的应用及展望

李少文

【摘 要】数控技术是现代工业生产中的一门高新技术，综合了机械设计技术、自动化技术、制造工艺技术、计算机技术、控制理论的多学科交叉型的科学技术。本文论述了数控技术的内涵；分析了数控技术在航空航天工业、汽车工业、机械工业等领域的应用，并对数控技术的发展进行了展望。

【关键词】数控技术；应用；展望

0 前言

数控技术是利用数字化信息技术，结合机械运动和机器工作过程特点，对其运动和过程进行控制的机电一体化技术，数控技术是现代工业生产中的一门高新技术和新型技术，也是发展十分迅速的新型技术[1]。随着精密制造技术和自动化技术的发展，数控技术不单是数字控制过程，也不单是最优化技术在机械制造领域的移植和应用，而是综合了机械设计技术、自动化技术、制造工艺技术、计算机技术、控制理论的多学科交叉型的科学技术[2]。数控技术应用于机械制造及自动化中，同机械优化设计相融合，就可以根据机械设计的标准规范、理论和方法等建立反映实际工程设计问题和符合工程数学规划要求的模型，并进一步采用数学规划方法和计算机技术自动找出优方案[3]。数控技术随着机械制造及自动化现代设计方法的发展不断更新，随着优化设计工具的工程应用及科学技术的发展不断扩展和深化。随着制造业全球化的发展，数控技术主要是将国际大型通用优化设计工具软件优化设计基础理论与实际工程应用密切结合，通过数控技术在机械工程应用，有利于工程技术人员掌握数控技术的实质内容及应用技巧[4]。随着自动化技术的发展，使得数控技术不但具有涉及基础面宽，实践性强，技术更新快的特点[5]。

1 数控技术的发展和内涵

现代机械制造及自动化中要求提高加工产品质量，提高机械产品的性能和，缩短机械产品的设计周期和降低产品原材料消耗和产品的制造成本，数控技术就得到广泛的应用。由于数控技术与自动化相融合，使得产品设计问题具有复杂性、跨学科性、隐含性和多目标、多约束多参数的特点。所以，有人说现代数控技术是建立在物理学、应用数学、应用力学、应用化学、计算机程序设计材料学之上解决复杂设计、制造、加工问题的一种有效技术。目标函数与约束的确定，对精密仪器应按其精度最高或误差最小的要求建立目标函数。数控技术集机械化、自动化一体的综合性的学科，具有实际应用价值和理论价值，是非常有发展潜力的研究方向。数控技术与数控设备发展迅速，纵观世界上数控技术及其装备的发展，数控技术的发展和内涵呈现如下发展的新趋势。一是，数控技术呈现出高速化、高精密化，高可靠性，数控机床设计的CAD化，绿色化的发展趋势。数控技术与自动化相结合，高速化可极大地提高生产效率，缩短产品的生产周期，高精密化可提高产品的质量和品质，从而提高产品的市场竞争能力。高速加工技术和高精度加工技术相辅相成，从精密数控加工到超精密数控加工，特别是先进的特高精度数控加工既是世界各工业强国致力发展的方向，也是一个国家制造业先进化的标志。二是，数控系统的可靠性要高于被控制设备的可靠性，数控技术应用中并不是可靠性越高越好，需要的是适度数控系统的即可靠。可靠性受性能价格比的约束，数控加工的商品要有市场，合理地使用数控机床，可以降低生产成本，提高企业经济效益和产品竞争能力。三是，现代制造业领域对于节约资源、保护环境、节约能源、促进可持续发展具有明确要求。数控技术通过优化集成，将绿色制造流程应用于生产过程，形成新一代产品的，有利于提供各种高性能和低成本的绿色材料产品[6]。绿色制造又称环境协调制造，是制造产品指从原料、加工、生产、使用、废弃、再生的全程中，制造产品具有较高可循环再生率，较低环境负荷值和优异性能的产品制造过程。环境负荷包括资源摄取量、污染排放量、能源消耗量、废物排放量、回收再生的难易程度等[7]。绿色化是面向环境的绿色产品设计及制造技术的基础，在现代设计及制造中的应用不断扩大。四是，数控技术与数控设备的技术范围所覆盖的领域有机械制造技术领域，自动控制技术领域，伺服驱动技术领域微电子技术领域以及软件技术领域等。数控机床对管理及操作人员的业务素质要求较高，促使数控技术的更新随着工业技术的发展而不断深入。

2 数控技术在现代工业的应用

数控技术在现代高新设计方法和先进技术制造技术中的应用已越来越广泛，数控技术不仅仅是单一的完成某零部件的数控加工设计，而应该将数控车床使用、编程、维修等的因素统一考虑。数控加工设计设计强调可靠性设计、环保设计、维修性设计等。数控技术在现代高新设计方法和先进技术制造技术中应用更为活跃，应用领域更加的广泛。数控加工涉及到通用机械与机床、航空航天工程机械、桥梁、水利、船舶、铁路运输行业、汽车、通讯行业、能源工业、轻工纺织、建筑、机械、军事工业、食品机械、石油及石化行业等诸多方面。数控技术的应用还能处理具有复杂结构的加工，如飞机结构整体、飞机机身、航空发动机轮盘、火箭发动机壳体、潜艇外部液压舱、潜艇结构、机器人等。数控技术应用于大规模的工程建设，大型水轮机结构，石油钻井井架，建筑桥梁等。数控技术也应用于产量大的汽车车架、车身箱形梁结构、装载机平面、起重机、制动器圆锥、凸轮机构各类弹簧、圆柱齿轮连杆机构、轴承等。现代数控技术与以前相比，在深度和广度上都有很大的变化。数控技术专业技术人员应该站在创新性数控技术的高度，重新审视和定位数控技术的创新和发展，从而建立与新经济时代相适应的数控技术知识体系和产业结构体系。

【参考文献】

[1]郭谆钦，王承文.现代设计方法在机械优化设计中的应用[J].机电产品开发与创新，2007，20（2）：106-108.

[2]陈美谦，林荣川.试论数控专业复合型人才的培养[J].安徽理工大学学报（社科版），2007（1）：23-25.

[3]李晶，鹿晓阳，陈世英.结构优化设计理论与方法研究进展[J].工程建设，2007， 39（6）：21-24.

[4]程耿东，顾元宪，王健.我国机械优化研究与应用的综述和展望[J].机械强度，1995，17（2）：68-74.

[5]王瑾.面向环境的产品设计制造及应用研究[J].机械管理开发，2011，26（1）：59-60.

[6]王维威，解念锁.金属基复合材料的加工方法及应用[J].科技创新导报，2010（29）：64.

[7]解念锁.梯度功能材料的制造方法及应用[J].陕西工学院学报，2002，18（2）：4-7.

[责任编辑：杨玉洁]