机电一体化数控技术在机械制造中的应用分析

谢芳

摘要：当前在各行各业中均开始使用各种机械设备，转变了传统单一的人工工作模式，提高了作业效率和作业质量，使得部分精密操作变得更加精准、有效。机电一体化数控技术是常用的新型技术之一，有效促进了机械制造行业的发展，为了能够提高技术应用效果，需要制定合理的应用策略。本文分析了机电一体化数控技术在机械制造中的应用，以期可以为机械制造发展提供参考。

Abstract： At present， all kinds of mechanical equipment are used in all walks of life， which changes the traditional single manual working mode， improves the work efficiency and work quality， and makes part of the precision operation more accurate and effective. Mechatronics engineering technology is one of the new technology in common use， which has promoted the development of machinery manufacturing industry effectively. In order to improve the effect of technology application， a reasonable application strategy needs to be made. In this paper， the application of mechatronics engineering technology in mechanical manufacturing is analyzed in order to provide reference for the development of mechanical manufacturing.

关键词：机电一体化数控技术;机械制造;应用研究

Key words： mechatronics engineering;machine building;applied research

中图分类号：TH122                                    文獻标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2021）24-0088-03

1  机电一体化数控技术概述

机电一体化数控技术所能完成的生产任务以及加工任务难度更高，可以解决以往普通机床在工作过程中无法解决的问题，打破普通机床在应用过程中存在的局限性。机电一体化数控技术能够及时对加工工艺的参数数值进行调整，提高了加工的效率和便利性。在针对多个工序实施加工的过程中，需要使用一次装夹工件即可完成加工任务，同时目前所使用的标准工具具有模块化的优势，能够提升工具应用效率，机电一体化数控技术内融合了多种不同的技术类型，包括通信技术、信息技术、光电技术以及远程控制技术等，能够通过控制程序对加工设备实施远程监控和管理，减少了人工成本的投入。

2  数控加工的价值

2.1 实现多坐标联动

随着工业制造领域的快速发展，很多重要零部件都呈现出较为复杂的多面体和高阶曲面形态，三个直线轴的数控机床在精密度和曲面质量方面都难以满足预期标准，因此对于多轴加工技术的需求不断上升。运用数控技术可以将各类零部件的加工流程和加工质量进行准确的掌握，多轴联动加工中心的应用可以满足复杂、多面体零件加工需求，可以在添加的机床回转轴进行基面安装之外的相关工作。此外，多轴联动加工中心能够将回转轴用于分度定位，无需采取切割路径插补运动。多轴联动中心加工中心技术在加工复杂结构零件时需要五个独立轴进行数控插补，可以避免变形曲面与加工曲面的互相干涉，进而确保工件曲面的平滑度，满足复杂零部件的加工标准。

2.2 提高模具性能

由于汽车、航空航天、轨道飞行器等领域的快速发展，对于各类复杂部件的需求越来越高。为了保证各个领域能够得到良好的发展，尽快实现技术领域的突破，就需要确保模具性能方面达到相应的要求。以往传统的机械制造加工很可能会因工作人员的人为因素影响模具的性能，进而降低了模具在实际应用过程的作用。运用数控技术来进行机械加工，可以运用先进技术将加工过程中的各项数据进行精准把控，对模具性能进行多方位的分析，进而确保模具性能能够满足相应的标准。

2.3 推动模具自动化生产

机电一体化数控技术目前在机械制造领域中发展速度较快，成功带领机械制造行业进入了新的发展阶段[1]。在计算机集成制造过程中，众多行业都开始利用机电一体化数控技术，例如电子领域、轻工业领域以及机械领域等。为了在今后的发展过程获得更大的发展空间，需要将数控加工的优势充分发挥出来。运用数控技术进行机械制造加工，能够借助计算机系统对各个制造加工流程进行准确把控。将各个工作的工艺要求、制造流程、制造标准输入到操作程序当中，使其在生产过程中按照相应要求进行自动化加工制造，无需过多的人为操控，不仅能够降低对于人力的依赖，还能避免人为因素带来的不良影响。推动模具自动化生产不仅可以有效促进工作效率的提升，还能够有效保障模具的质量与性能，为机械制造行业的发展带来推进动力。

3  机电一体化数控技术在机械制造中应用优势

3.1 保证机械制造精度

机电一体化数控技术在机械制造中应用，能够对整个制造过程中所产生的数据以及参数进行采集和分析，确保机械制造过程中数据以及参数的准确性。机电一体化数控技术，通过对机械制造中的数据进行分析，能够及时发现机械制造数据存在的问题，保证机械制造质量。数控技术能够对机械制造过程进行管理，保证机械制造工作能够正常开展。机械制造生产过程中，会出现信号干扰等情况，导致机械制造参数以及数据出现问题，数控技术能够消除信号干扰，保证机械造精度。数控技术还能够储蓄机械制造过程中产生的数据参数，为工作人员提供机械制造数据依据，工作人员可以通过数据以及参数对比，对机械制造数据参数进行调节，保证机械制造生产质量。

3.2 提高加工效率

机电一体化数控技术在机械制造中应用，不仅能够保证机械制造精度，对机械制造参数进行控制，还能够保证整个生产流程的完整性。在机械制造生产流程中，能够实现机械制制造系统与加工系统之间的联系，提高机械制造加工效率。在进行机械零件加工的过程中，能够保证零件加工质量，有效避免了人工进行机械零件加工出现的失误，导致零件不能使用的情况。数控技术在机械制造中应运用，能够缩短机械设备制造加工时间，提高机械制造加工效率，有利于机械制造企业经济效益的提升。

3.3 完善工业化系统

虽然我国工业机械制造行业不断发展，工业机械制造水平也有明显提升，但是在整个工业机械制造系统中还存在较多的不足，在机械制造控制系统以及机械加工方面还存在较多的不足。在机械制造中应用数控技术，能够完善机械制造控制系统，有利于促进我国机械制造水平不断提升。数控技术在机械制造中应用，能够推动技术人员对机械制造践行分析以及研究，发现工业机械制造发展中存在稳定问题以及阻碍，并能够利用数控技术解决工业机械制造中存在问题，不断完善以及优化机械制造系统，保证机械制造行业水平能够稳步提升。

4  机电一体化数控技术在机械制造中应用

4.1 数控技术在机床中的应用

在机械加工过程中使用数控技术，主要是使机床的生产运作由计算机管控系统来完成，借助计算机技术的优势严格管控各个零部件制造加工过程的质量与工作流程（如图1所示）。数控机床作为一种新型生产设备，其工作模式是通过计算机数字代码程度在各个生产加工环节中展现作用的管控模式，可以将生产流程中的各项数据输入到计算机数字程序当中，由计算机系统对各项数据信息进行整理、分析和记载，使机床生产过程中的各个环节信息得到有效掌控。在计算机程序下达制定可以实现机床中执行设施与系统的高效控制，进而确保机床加工工作设计的零部件可以满足相应的制造标准[2]。

4.2 机电一体化数控技术在航空领域的应用

数控机床在航空领域的应用航空制造业对于各类零部件的精度具有较高的要求，并且需要确保零部件的质量具有。在当前阶段，飞机零部件的发展正在向着多样化和整体化的方向发展，因此飞机机械制造生产加工工作拥有了更高的要求。飞机的机体由多个部件组成，主要包括梁、蒙皮、接头、滑轨等等，这些飞机部件会使飞机的机翼、起落架、发动机等进行关联起来。由于飞机整体架构较为复杂，零部件样式较为繁杂，因此对于零部件的生产制造要求也会存在一定的差别。梁上零部件的形状通常为扁平或者细长的，很多梁上零件的长度超出了13m。而飞机的框架零部件重要比较大，例如一些大型飞机的框架部件会占据整体种类的50%左右。蒙皮材料通常为铝合金材料，但是铝合金材料在加工制造过程中通常会因高温条件出现变形。除此之外，飞机接头、滑轨等处的架构较为复杂，一般会采取整体性毛坯来加工，这样的加工过程容易出现毛刺，不能够满足飞机零部件严格的加工要求。将数控技术应用于飞机零部件制造工作中可以有效保证整个加工制造的精度与标准。在加工制造过程中，利用数控技术对各个部件整体结构、尺寸、精密度等信息进行整体分析，确保各个部件设计的科学合理，并且运用数控技术进行飞机零部件的加工制造可以提升零部件加工的切削效果，借助技术优势形成规范科学的飞机零部件加工技艺流程，确保零部件加工过程保持较高的精密度，提升零部件加工的生产效果与质量。

4.3 数控技术在汽车行业的应用

将数控技术应用与汽车制造生产过程中，可以有效保证制造过程的安全性和稳定性，确保复杂部件的制造精密度。在当前阶段，数据技术在汽车生产制造的运用主要在焊接、涂装、装配等流程当中，不仅能够保障汽车制造产业的生产精密度，还可以有效促进工作效率和工作质量的提升。通过相关数据可以知道，在汽车生产制造的焊接流程当中，每辆汽车都有4000余个焊接点。如果采取人工焊接的方法不仅难以保证焊接效果，还会对工作人员的身体健康造成负面影响。如果运用数据技术操控焊接机器人，可以有效弥补人工焊接工作的缺陷。焊接机器人可以通过激光传感基础与视觉传感基础对整个焊接过程进行追踪监控，正确掌握焊接工作的各个焊接缝和焊眼，并且自动调整焊接机器人的工作行为，使其能够顺利完成焊接工作，达到标准的焊接效果。汽车纵梁数控冲孔设施如图2所示。

4.4 数控技术在工业生产中的应用

现阶段，我国工业经济迅速发展的同时，也给工業生产企业带来较大的市场竞争压力，工业企业想要在市场竞争中占有一席之地，需要加强企业生产效率，提高企业的核心竞争力。数控技术在工业生产中应用，有利提高企业生产效率，为工业企业奠定市场竞争基础。数控技术在工业生产中应用，能够通过计算机技术对工业生产设备进行控制，通过信息数据向工业生产设备传达指令，工业生产设备子在接收到指令之后，自动进行工业生产，促进工业机械设备同时进行生产工作，有效提升工业企业生产工作效率。数控技术在工业生产中应用，能够对工业生产流程中出现的故障以及问题进行预警，保证工作人员能够及时发现问题，采取相关手段对工业设备进行维修，确保工业生产设备能够稳定运行，为工业生产企业的经济利益提供保障。工业生产中应用数控技术，不仅能够提高工业企业的生产效率，还能够为工业企业降低人工成本，数控技术通过计算机对生产设备进行控制，改变了工业传统人工生产的方式，实现工业自动生产，减少了工业企业在人力资源方面的投入，有效保证了工业企业的经济效益。数控技术不仅使工业生产操作更加简单，还能够保证工作人员的人身安全，避免由于设备故障给工作人员造成较大的伤害，数控技术加强了生产设备之间的联系，转变了传统工业设备的生产模式，为加强工业企业市场竞争力做出了重要贡献。

4.5 数控技术在煤矿机械领域的应用

随着我国社会经济水平的不断提升，人民的生活质量不断提升，对于煤矿需求越来越大，煤矿行业的发展也越来越迅速。煤矿企业在进行煤矿采集时，需要采集人员根据不同煤矿环境，选择合适的采集设备。先进的采集机械设备能够加快煤矿企业的采集速度，提高煤矿机械设备采集效率。数控技术在煤矿采集机械设备中应用，能够优化以及完善煤矿采集机械设备，进一步加强煤矿采集机械设备应用效果。数控技术能够有效提升采集设备的切割速度，从而促进煤矿采集速度的提升。数控技术在煤矿机械领域中应用，与传统的煤矿采集技术相比，能够有效提升煤矿采集机械设备的采集效率，还能使采集工作操作方式更加便捷，缓解采集人员的工作压力，不仅如此，数控技术在煤矿机械领域应用，还能够完成煤矿采集过程中的其他工作，使煤矿采集工作更加规范。

5  数控技术工作原理和数控在机械加工中的应用优势

5.1 数控技术工作原理

数控系统的运行主要依赖中控平台即CNC进行各类机械设备的操作，能够从不同的方面对机械的运行装备进行控制和调控，包括信号、运转数量、检测定位等。数控系统编制软件操控程序，使各类硬件设备的运行能够根据软件设置的操控流程逐步推进，进而完成各项操作任务。CNC会将输入的信号进行整体分析，将分析结果进行反馈形成操作指令，数控机床的机械设备会根据操作指令完成操作。对于一些精密度较强较高的设备需要引入插补算法，促进控制效果的提升，并且结合CPU响应数量调控参数，保证机械系统运行的高效与稳定。

5.2 数控在机械加工中的应用优势

5.2.1 技术精细要求

如今，各个领域对于零部件的要求逐渐提供，为了确保零部件加工的精细度，人工操作的生产制造方式已经不能迎合当前的实际需求，已经被机械制造领域所淘汰。数控设备可以将各类部件的生产制造信息、质量标准录入到控制系统当中，由数控系统进行数据的处理，这样可以有效降低操作失误情况的发生，并且能够有效保证加工制造的精细度。在当前阶段，数控技术的应用和机床设计中能够在精细控制方面达到较为理想的效果，使数控技术在机械制造领域发挥的作用越来越大。数控技术在生产应用过程中还能与电子绘图技术进行融合，优化编程流程，加工繁琐的三维结构生产分解为更加直观详细的机械加工方案。

5.2.2 工作效率要求

在机械制造过程中应用数控技术可以对机械加工尺寸等方面进行精准控制，依据平整度、形位公差等要求确定切削尺寸和加工措施[3]。运用数控技术对加工路线进行全面的固化，在保证质量和精细的同时减少程序度，令刀具能在切削工序中发揮良好的作用，降低走到和返回过程的空程时间。运用数控管理掌握各类设备的运行参数，尤其是在铣床切削工作中能够满足加工需求。在实际生产和应用时促进产品的批量化生产，为生产企业带来更加可观的经济效益。

6  结束语

机电一体化数控技术目前是机械制造过程中经常使用的技术类型之一，改变了传统机械制造的方式，有效提高了制造效率和制造精度，能够为各个行业的发展提供有效基础。当前我国机电一体化数控技术发展时间较短，在发展过程中仍然存在着角度不完善的问题，需要在之后的发展进程中融入新型理念和技术。当前机电一体化数控技术在煤矿机械制造领域、机床设备制造领域、汽车、航天制造领域的应用、工业生产制造领域中有着广泛的应用，推动了这些行业和领域的快速发展，保证机械制造的质量。在未来的发展过程中，机电一体化数控技术会向着高精度、高效率、柔性化、复合型、多轴化控制、智能化方向发展。

参考文献：

[1]薛小晶.智能控制的价值分析及其在机电一体化系统中的应用[J].中小企业管理与科技（中旬刊），2021（10）：191-193.

[2]程尤亚，王明月.机电一体化技术在机械设计制造中的应用研究[J].南方农机，2020，51（20）：141-142.

[3]李倩云.智能制造中机电一体化技术的应用[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2019（07）：132，134.