左 亮

(貴州橋梁建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司)

1 機(jī)電一體化技術(shù)概要

機(jī)電一體化發(fā)展到今天已經(jīng)成為一門有著自身體系的新型學(xué)科。在現(xiàn)今的大學(xué)校園，將機(jī)械專業(yè)分為了機(jī)械自動(dòng)化專業(yè)、數(shù)控加工專業(yè)和模具專業(yè)。從機(jī)電一體化的發(fā)展上分為三個(gè)階段，20世紀(jì)60年代是第一階段，人們開始將電子技術(shù)的最新成果應(yīng)用到了機(jī)械產(chǎn)品的加工和生產(chǎn)當(dāng)中。20世紀(jì)70年代到80年代是第二個(gè)階段，計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字通訊技術(shù)的應(yīng)用，已經(jīng)在機(jī)械加工中取得了豐碩的研究成果。20世紀(jì)90年代的中后期是第三階段，微細(xì)加工技術(shù)和通訊技術(shù)開始靠攏機(jī)械加工行業(yè)，并催生了微、機(jī)、電一體化的新的分支。隨著現(xiàn)代科技水平的不斷飛速發(fā)展，機(jī)電一體化的技術(shù)與研究開始進(jìn)入深層次的發(fā)展，光纖技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、人工智能技術(shù)也開始在機(jī)械加工行業(yè)中試探，在不久的將來，我們將能夠看到機(jī)電一體化在現(xiàn)實(shí)中為人類做出更大的貢獻(xiàn)。目前，汽車電子噴射發(fā)動(dòng)機(jī)、數(shù)控機(jī)床、復(fù)印機(jī)、打印機(jī)、電話程控交換機(jī)等機(jī)電一體化的應(yīng)用實(shí)例已經(jīng)與人們的日常生活緊密相連不可分割了。

2 機(jī)電一體化技術(shù)的高速化

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，帶動(dòng)了機(jī)電行業(yè)的高速加工技術(shù)。機(jī)電一體化發(fā)展前期，很多的機(jī)械加工設(shè)備加工工藝有限，加工速度較慢，加工成本高，人員數(shù)量多，產(chǎn)量低等直接影響了企業(yè)的發(fā)展。隨著機(jī)電一體化技術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng)新發(fā)展和應(yīng)用，我們開始看到加工速度提高，企業(yè)成本降低，產(chǎn)量明顯提高，加工工藝得到了明顯的改善，機(jī)電一體化的高速化技術(shù)為行業(yè)領(lǐng)域創(chuàng)造了效益。高速化加工技術(shù)能夠在數(shù)控機(jī)床上表現(xiàn)得淋漓盡致，近年來受到高科技加工技術(shù)不斷普及的影響，機(jī)床各項(xiàng)功能的速度也得到了大幅提升，車床的主軸轉(zhuǎn)速由原來的3000～4000r/min提高到現(xiàn)在的8000～10000r/min，銑床和加工中心的主軸轉(zhuǎn)速由過去的4000～8000r/min提高到現(xiàn)在的12000～40000r/min，機(jī)床的移動(dòng)速度由過去的10～20m/min提高到現(xiàn)在的48～120m/min。在機(jī)床各項(xiàng)功能速度不斷提高的同時(shí)，運(yùn)動(dòng)部件啟動(dòng)的速度也由原來的0.5g提高到現(xiàn)在的1.5～15g。

下面看一組對比數(shù)據(jù)。

不難看出，機(jī)電一體化技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中對行業(yè)起到了較為重要的作用。

表1 轉(zhuǎn)速對比

3 機(jī)電一體化技術(shù)的高精度化

在提高機(jī)電一體化技術(shù)高速化的同時(shí)也提高行業(yè)的加工精度。伴隨著機(jī)電一體化科技的發(fā)展，機(jī)械制造行業(yè)開始對加工精度有了更大的需求。高端加工工藝對精度的依賴性開始萌生，這就對機(jī)電一體化的技術(shù)提出了更深層的要求，機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了行業(yè)的要求。我國生產(chǎn)的普通數(shù)控機(jī)床的定位精度逐漸由過去的0.01～0.02mm提高到了現(xiàn)在的0.008mm，亞微米級(jí)數(shù)控機(jī)床的定位精度提高到了0.0005mm左右，納米級(jí)數(shù)控機(jī)床的定位精度提高到了0.005～0.01μm，由我國自主研發(fā)的數(shù)控機(jī)床最小分辨率達(dá)到0.000001mm，科技的不斷發(fā)展進(jìn)步將帶動(dòng)機(jī)電一體化產(chǎn)品的加工精度。

表2 數(shù)控機(jī)床精度對比

4 機(jī)電一體化技術(shù)的集成信息化

表3 機(jī)電一體化信息化

4.1 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

隨著科技網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)在社會(huì)實(shí)際應(yīng)用中得到廣泛的應(yīng)用，而科學(xué)技術(shù)的普及是以電力為基礎(chǔ)，結(jié)合機(jī)械設(shè)備，即機(jī)電一體化綜合性發(fā)展。在網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域中，機(jī)電一體化得到很好的應(yīng)用，比如說在通信設(shè)備中，機(jī)電設(shè)備對信息的控制傳輸起著不可忽略的作用，在遠(yuǎn)程控制方面，信息的末端機(jī)電設(shè)備就是典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。因此，在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用方面，隨處可見機(jī)電一體化的重要應(yīng)用，也正是機(jī)電一體化的很好應(yīng)用，極大的促進(jìn)了我國信息化建設(shè)發(fā)展，提高了人們生活水平。

4.2 數(shù)字技術(shù)

在信息化時(shí)代里，模擬變量有效的被數(shù)字變量顯示，這為我國進(jìn)入高科技信息化時(shí)代奠定了很好的基礎(chǔ)。在當(dāng)今社會(huì)里，機(jī)電產(chǎn)品發(fā)展最出色的一種產(chǎn)品，就是數(shù)控?cái)?shù)字技術(shù)產(chǎn)品應(yīng)用。正是有了數(shù)控機(jī)床的高效操作，帶動(dòng)了機(jī)械產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，提高了重工業(yè)發(fā)展。因此，數(shù)字技術(shù)發(fā)展將機(jī)電一體化充分的利用，極大的提高了我國生產(chǎn)力發(fā)展水平，帶動(dòng)了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

4.3 智能技術(shù)

智能技術(shù)是2l世紀(jì)機(jī)電一體化領(lǐng)域發(fā)展的一個(gè)重要發(fā)展方向。智能發(fā)展有利于提高技術(shù)生產(chǎn)效率，減少工作強(qiáng)度，利用先進(jìn)的機(jī)電理論，使其具備判斷推理、邏輯思維，自主決策等能力，以求實(shí)現(xiàn)更高的控制目的。當(dāng)然，要使得機(jī)電一體化產(chǎn)品和人完全相同的能力，是不可能的，也是很難實(shí)現(xiàn)的。但是，高性能、高速的微處理器使機(jī)電一體化產(chǎn)品具有低級(jí)智能或人的部分智能，則是有必要的。

4.4 微型技術(shù)

微型技術(shù)適應(yīng)社會(huì)的最新發(fā)展要求，微型技術(shù)有利于顯著的降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品的運(yùn)行效率，有利于集成化生產(chǎn)應(yīng)用。在微型系統(tǒng)中，最為典型的就是MEMS(微機(jī)電系統(tǒng))，這種機(jī)電系統(tǒng)結(jié)合多學(xué)科，利用通信原理，將導(dǎo)航信息傳輸?shù)街付ㄎ恢茫@其中應(yīng)用到大量的傳感器、機(jī)電設(shè)備，是一種高度集成的科技技術(shù)。為了滿足時(shí)代的要求，微機(jī)電系統(tǒng)符合社會(huì)的發(fā)展要求。機(jī)電一體化利用先進(jìn)的導(dǎo)航學(xué)科知識(shí)，結(jié)合電子機(jī)械學(xué)科知識(shí)，開發(fā)出了許多的MEMS器件和系統(tǒng)，不斷的提升了機(jī)電一體化設(shè)備及產(chǎn)品的加工精度，同時(shí)也積極的推動(dòng)了機(jī)械加工行業(yè)對精度日新月異的加工要求。

4.5 集成技術(shù)

集成技術(shù)既包含各種技術(shù)的相互聯(lián)系，相互融合和各種產(chǎn)品不同結(jié)構(gòu)的優(yōu)化與結(jié)合，又容納了在生產(chǎn)過程中同時(shí)處理加工、裝配、檢測，管理等各種工序。為了實(shí)現(xiàn)品種多、小批量生產(chǎn)的自動(dòng)化與較高效率.應(yīng)使系統(tǒng)具有更具有廣泛的柔性。首先可將系統(tǒng)分解為不同工序，使系統(tǒng)功能分開。并使各部分程序協(xié)調(diào)且又安全地運(yùn)轉(zhuǎn)，最后再使用軟件、硬件將各個(gè)部分系統(tǒng)有機(jī)地組合起來，使整套系統(tǒng)性能達(dá)到最優(yōu)、功能達(dá)到最強(qiáng)。

4.6 綠色技術(shù)

隨著科技的發(fā)展，人們生活水平得到極大的提高，人們開始不僅希望得到物質(zhì)的滿足，還渴望能夠讓精神得到最好的寄托。而當(dāng)前我國環(huán)境出現(xiàn)惡化，河流污染嚴(yán)重，這極大的影響著人們的工作心情，不利于社會(huì)的發(fā)展。鑒于此，機(jī)電產(chǎn)品需要在設(shè)計(jì)研發(fā)應(yīng)用中，充分考慮綠色生態(tài)理念，重視科技發(fā)展的無污染化。利用高科技、低能源消耗，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的粗放工業(yè)生產(chǎn)。良好的綠色機(jī)電一體化產(chǎn)品不僅有利于提高機(jī)電產(chǎn)品的質(zhì)量水平，還有利于保護(hù)環(huán)境，因此，綠色技術(shù)滿足社會(huì)的發(fā)展需求，有利于機(jī)電一體化產(chǎn)品的長久健康發(fā)展，值得很好的研發(fā)與實(shí)際應(yīng)用。

5 結(jié)束語

隨著社會(huì)科學(xué)技術(shù)的提高，機(jī)電一體化產(chǎn)品在領(lǐng)域中實(shí)現(xiàn)跨行、跨領(lǐng)域健康發(fā)展，這可以更好的滿足機(jī)械制造行業(yè)的各種要求，同時(shí)不斷的推進(jìn)了行業(yè)的發(fā)展，提高了機(jī)械加工行業(yè)的加工范圍，節(jié)省了能源，降低了企業(yè)的生產(chǎn)成本，大大的提高了生產(chǎn)效率。機(jī)電一體化技術(shù)的提高使得人類的生活質(zhì)量也得到了提高，而且其將慢慢的進(jìn)入人類的家庭，用最先進(jìn)的科技服務(wù)于人類。

:

［1］袁中凡.機(jī)電一體化技術(shù)［M］.電子工業(yè)出版社，2010，(5).

［2］魏強(qiáng).21世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展趨勢［J］.廣西輕工業(yè)，2008，(5).

［3］陳輝，王磊.機(jī)電一體化技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢［J］.國內(nèi)外機(jī)電一體化技術(shù)，2009，(4).