传统的机械加工注重机器的配合组装能力,运用传统的物理机械理论进行加工操作,随着数字化技术的不断发展,逐步在机械加工中引入了数字化技术,转变了传统的机械操作模式,数控技术的运用是机械加工中的一项历史性改革。运用数字化的信息对机床运动和加工过程进行全面控制,通过数控装置、可编程控制器等系统进行系统化操作,从而达到机械工程的精确度提高、技术含量增高的要求。
随着1952年第一台数控机床的问世,机械加工便开始进入了自动化发展的历史时期,经过不断的发展和改造过程,数控技术有了更进一步的发展。当前的机械加工在运用数字、文字和符号组成的数字指令达到了高效的控制过程。数字控制的机床采用数字编程精确工件的位置、角度以及速度,甚至是机械能量的流向,在二进制数字运算方式的计算下,以最小误差的形式进行机械加工。数控机床采用计算机运算代替原来的硬件组装控制,使得数据存储和处理运算过程精细化,极大的减少了误差。
1数控技术的当前成就及广泛运用
数控技术是随着数字时代的来临广泛应用于机械加工和制造领域的一种新型技术手段,标志着新的生产力的发展方向,具有划时代的意义。目前我国的数控机床已经取得了相当大的成就。在产品种类、技术水平和质量上都较大的发展。据了解,目前我国的数控机床在市场推广的就多达一千五百种以上,在整个金属切削和锻压机械中都具有有举足轻重的地位。
首先,数控机床的应用范围不断扩大。近年来,我国的机床行业在国家重点工程,以及国防军工建设中得到了广泛的应用,并且在航天航空事业中也不断提高数字控制的精确度。SSCKZ80—5型五轴车铣复合加工中心在对航空、船舶、铁路运输行业具有高技术、高精度的技术运用,对飞机发动机主轴和起落架的加工等关键性的机械加工都有较重要的作用。在其他生产工业方面,数控技术同样具有较大的影响作用,通过超精密球面车床的基础设备提供,促进了照相机塑料镜片、激光加工光路系统以及条形码阅读设备等高科技的技术加工的精细化和科学化。
其次,数字技术不断提升。“国产XNZD 2415型数控龙门混联机床充分吸取并联机床的配置灵活与多样性和传统机床加工范围大的优点,通过两自由度平行四边形并联机构形成基础龙门,在并联平台上附加两自由度串联结构的A、C轴摆角铣头,配以工作台的纵向移动,可完成五自由度的运动。”同时,网络化和集成化的数控机床创新是数字技术提高的表现之一,提高数控机床的速度和精密程度,当前我国已经研制成功出一批速度在8000～10000r/min以上的数控机床,并且搭理推广了CAD技术的应用。
最后,企业的数控机械化程度大大提高。据了解,当前洛阳轴研科技股份有限公司经过不断的研发和创新,已经开发并生产了“8大类、13个系列、160多种电主轴及主轴单元”,高度的数字机械化大大减少了公司的产品生产成本,提高其市场竞争力;另外,2004年,陕西汉江机床有限公司“共生产滚珠丝杠副5万套,滚动直线导轨副2万套,其中为数控机床配套的高精度产品占产销量的80%以上。”结合数字资料来看,目前我国企业在数控技术的应用上达到了一个较大的高潮,是数字技术在机械加工领域应用的重要表现形式。
2数控技术在机械加工中运用的发展趋势
工业的发展是一个国家经济的强盛支柱,促进工业的数字化创新是提高工业技术的必经之路。目前我国正处于工业化发展的中期阶段,不管是汽车、钢铁、机械还是电子行业都对新型技术力量有较大的需求,特别是数控机床的需求量,越来越大。“据毕马威会计事务所分析,中国已经超过德国,成为世界第一大机床市场,2005年市场销售额将达到70亿美元。数控机床已成为机床消费的主流。我国未来数控机床市场巨大,预计2010年数控机床消费仍将超过60亿美元,台数将超过10万台。”
我国当前的机械加工和制造虽然对数控技术的需求仍然与日俱增,但是对数字技术也提出了新的要求。
第一,需要更加高速、高精加工技术及装备进行技术生产。
随着数字技术的不断进步,机械加工也面临着新的市场需求,特别是人们对精细化的要求也越来越高,于是高速度、高精加工技术成为必然的趋势。机械加工和制造企业利用高新技术的生产力缩短产品的生产周期,提高市场竞争力。像上海通用汽车公司,目前就采用了高速加工中心的生产线,摒弃原来的组合机床,这对通用公司来说,是一项划时代的技术进步;另外,在加工精度上,近十年,数控机床的加工精度不断提高,“由原来的10μm提高到5μm,精密级加工中心则从3μm～5μm,提高到1μm～1.5μm,并且超精密加工精度已开始进入纳米级(0.01μm)。”其次,国外的数控装置MTBF值甚至已达6000h以上,伺服系统MTBF值达30000h,这些都标志着现代数控技术的可靠性不断提高。
第二,智能化、网络化的数控应用系统将成为机械加工中的主流。
网络化是时代的需要。网络技术和数字技术是21世纪生产生活的主要代名词,因此,毋庸置疑,网络化的数控装备将是机械加工和制造的主流。网络化的系统促进了机械加工生产线和制造系统信息集成的需要,是实现新的数控车床虚拟化、敏捷化的关键。在EMO2001展中,日本山崎马扎克(Mazak)公司展出的“CyberProduction Center”(智能生产控制中心,简称CPC);日本大隈(Okuma)机床公司展出“IT plaza”(信息技术广场,简称IT广场);德国西门子(Siemens)公司展出的Open Manufacturing Environment(开放制造环境,简称OME)等,反映了数控机床加工向网络化方向发展的趋势。
而智能化则建立在数字技术的精细化和系统化上,为了促进机械加工效率的智能化和质量的进一步提高,利用自动识别的负载模型和量身定制的运算方式进行计算。在加工过程中,简化编程和操作,进行智能化的人机界面操作,智能监控以及及时的系统诊断和维修。
3结语
综上所述,我国数控技术在机械加工中的应用越来越广泛,逐步达到了精细化、智能化和网络化地要求,随着数字技术的进一步发展必将有更深层次的提高,也将更进一步促进我国制造业的发展。但是,随着数控技术的需求量和质量要求提高,必然也将面临各种各样的问题,在数控领域还有很多亟待解决的问题。
参考文献
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