袁蕊

（山東省輕工工程學校，山東 青島 266000）

CNC技術(shù)是基于計算機和控制技術(shù)發(fā)展起來的一門新興技術(shù)，其應(yīng)用范圍非常廣泛，能夠?qū)崿F(xiàn)對機床的整體控制，提高機床的精度、效率和質(zhì)量。根據(jù)目前數(shù)控技術(shù)在自動化加工中的應(yīng)用現(xiàn)狀，指出了其存在的問題，并將其應(yīng)用到自動化加工中，以推動CNC技術(shù)的進步和自動化企業(yè)的發(fā)展。

1 數(shù)控技術(shù)的概念界定

1.1 數(shù)控技術(shù)的概念

數(shù)控技術(shù)顧名思義就是由數(shù)字信息技術(shù)和控制技術(shù)組成的，它是利用數(shù)字化信息技術(shù)實現(xiàn)對機器和機器的高精度、高質(zhì)量、高效率的控制，從而加快工業(yè)的自動化進程。數(shù)控技術(shù)是一門綜合技術(shù)，涉及各個領(lǐng)域的專業(yè)知識，將其結(jié)合起來，形成目前已知的CNC技術(shù)。隨著信息全球化和電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展，CNC技術(shù)也在飛速發(fā)展。尤其是在發(fā)達國家，對于數(shù)控技術(shù)的研究尤其重視，美國、日本、德國等國家，都是世界上最先進的。他們率先采用了CNC技術(shù)，極大地促進了整個行業(yè)的自動化和規(guī)?；?。在此基礎(chǔ)上，我們應(yīng)該借鑒國外先進的先進技術(shù)，并根據(jù)我國的產(chǎn)業(yè)特征，把數(shù)控技術(shù)運用到各個領(lǐng)域。

1.2 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展

CNC技術(shù)起源于20世紀中葉，據(jù)有關(guān)資料顯示，美國空軍在1948年生產(chǎn)直升飛機的螺旋槳葉片時，由于螺旋槳葉片的形狀和結(jié)構(gòu)比較復雜，而且需要很高的加工精度，所以專門委托美國帕森斯公司進行批量生產(chǎn)。直到1959年，才算是真正地進入了二次開發(fā)。這一階段的數(shù)控機床不但具備了自動換刀的功能，同時，對整個控制系統(tǒng)進行了改進和優(yōu)化，由原來的電子管變成了晶體管和電路板，提高了控制效率和加工精度。1965年，IC被大量地應(yīng)用于CNC的控制系統(tǒng)，它不但使整個數(shù)控機床的整體穩(wěn)定性得到了極大的改善，而且總體性能也得到了極大的改善，并在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)了批量生產(chǎn)。到了80年代中期，CNC主要由電腦來完成，并能同時對多臺CNC進行控制。接下來，還組織了一支研究團隊，將半導體存儲裝置和微處理器，用于控制數(shù)控機床。到了80年代末，隨著電腦技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)控機床的人機交互技術(shù)也逐漸走上了人性化的道路，整體尺寸都朝著微型化方向發(fā)展，自動化程度不斷提高，同時還具備了許多新的功能。

新中國成立后，我們對機械制造業(yè)的重視程度就很高，從一貧如洗的爛攤子，到東風汽車的開動，再到東方紅拖拉機的問世，再到首顆人造衛(wèi)星的升空，無不體現(xiàn)出我國在工業(yè)發(fā)展方面的努力。新中國成立后，我們的制造業(yè)雖然取得了巨大的進步，但與歐洲的先進資本主義國家相比，還是有很大的差距，美國最早在40年代就發(fā)明了三軸銑床。周期長只是缺點，最麻煩的是，它的品質(zhì)極不穩(wěn)定，例如，它的大小可以控制在一定的范圍內(nèi)，但它的大小會變得不穩(wěn)定，形狀也會變得不穩(wěn)定。而表面粗糙度等參數(shù)則無法保證。針對上述問題，我國在有關(guān)方面的關(guān)注和指導下，開始引進和開發(fā)數(shù)控系統(tǒng)，例如，廣州數(shù)控，北京凱恩帝數(shù)控，沈陽I10數(shù)控，華中數(shù)控等，其中華中數(shù)控為最具有代表的數(shù)控系統(tǒng)。將CNC與機器的完美結(jié)合，就形成了一臺CNC。現(xiàn)在國內(nèi)不僅有數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控刨床、數(shù)控磨床等設(shè)備，還有五軸數(shù)控機床的制造能力。

1.3 數(shù)控技術(shù)對于自動化機械制造的意義

雖然相對于歐美等發(fā)達國家來說，我們在機械制造領(lǐng)域還有些欠缺，但是，在經(jīng)濟全球化和技術(shù)全球化的大背景下，我們可以通過CNC技術(shù)來進一步提高我們的制造業(yè)水平，從而促進我們的經(jīng)濟發(fā)展。數(shù)控技術(shù)在機床的自動化加工中的應(yīng)用。由傳統(tǒng)的機械加工設(shè)備向自動化、遙控、高效率、高精度發(fā)展。在機械制造中，通常要經(jīng)歷許多的工藝過程，其中包括預設(shè)計、設(shè)計、審核、材料選擇、預處理等，而過去往往需要手工操作。但是，隨著CNC技術(shù)的出現(xiàn)，這種工作就變得簡單、快捷，并且許多問題都可以由機器來解決，可以極大地降低人為因素帶來的錯誤。在傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝中，設(shè)計、生產(chǎn)、檢驗等多個環(huán)節(jié)都需要大量的人工參與，而NC技術(shù)可以參與各個工序中，并且能夠?qū)崿F(xiàn)基本的自動化，從而節(jié)省大量的人力資源。

2 數(shù)控技術(shù)在機械制造中的特點

2.1 智能化

隨著信息化和全球化進程的加速，傳統(tǒng)的機械制造方式已不能適應(yīng)人們對生活的要求。此外，各行業(yè)對機械產(chǎn)品的生產(chǎn)效率、產(chǎn)品品質(zhì)的要求也越來越高，因而對其進行自動化改造已成為當務(wù)之急。數(shù)控技術(shù)是我國機械制造業(yè)改革的一大亮點。數(shù)控技術(shù)是將現(xiàn)代電子信息技術(shù)、數(shù)字信息技術(shù)、傳感技術(shù)等多種技術(shù)相結(jié)合，應(yīng)用于機械制造的各個環(huán)節(jié)。數(shù)控技術(shù)是當今世界計算機技術(shù)的結(jié)晶，是各個領(lǐng)域的人才和專家智慧的結(jié)晶。而NC技術(shù)的一個重要特點就是智能化，它可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手工操作，實現(xiàn)高效率和高精度的工作方式。此外，在傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式下，員工不可能對整個生產(chǎn)過程進行實時的監(jiān)測，而智能技術(shù)可以有效地解決這個問題。采用電腦對各環(huán)節(jié)進行實時監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)問題后能及時處理，使生產(chǎn)過程中的安全得到很大的改善。

2.2 多技術(shù)集成化

多項技術(shù)的集成化是機械制造業(yè)的一個顯著特征。機械制造業(yè)是國家的一個重要產(chǎn)業(yè)，它不能依靠某一項技術(shù)來支持，而是需要各種技術(shù)的協(xié)同作用，從而形成一個完整的機器制造業(yè)。傳統(tǒng)的機械加工方式往往要解決多項技術(shù)之間的協(xié)同問題，也就是如何將各種技術(shù)有機地結(jié)合起來，使其在適當?shù)沫h(huán)節(jié)中發(fā)揮出最大的效用。數(shù)控技術(shù)的引入為解決這一問題提供了有力的支持，它是利用計算機的綜合控制技術(shù)，實現(xiàn)對各種技術(shù)的集中和高效管理，實現(xiàn)了對設(shè)備、系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一管理，實現(xiàn)了多技術(shù)的一體化。

2.3 低適應(yīng)度

雖然在很多方面都比傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式要好，但是，在國內(nèi)的機械制造業(yè)中，它的應(yīng)用并不廣泛，這主要是因為它不適合機械制造。首先，NC技術(shù)不適合小規(guī)模的小型機械制造業(yè)，主要集中在機床等大型行業(yè)；另外，NC技術(shù)在高溫、高壓等極端條件下，很容易產(chǎn)生變形、老化等問題，從而影響加工精度。這些問題制約著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，必須進一步深入地研究和解決。

3 數(shù)控技術(shù)在自動化機械制造行業(yè)的具體應(yīng)用

3.1 工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域

自動控制系統(tǒng)由傳感器、驅(qū)動、控制3大模塊構(gòu)成，以電腦為核心，發(fā)出各種指令，最后形成一個完整的自動化生產(chǎn)體系。然而，CNC技術(shù)主要依靠電子設(shè)備，難免會出現(xiàn)短路等突發(fā)事件，所以在遇到緊急情況時，數(shù)控技術(shù)要與傳感器技術(shù)結(jié)合起來，在發(fā)現(xiàn)故障的時候，通過檢測系統(tǒng)來進行報警，對故障進行處理，盡量減少故障，減少安全隱患。

3.2 煤礦機械領(lǐng)域

隨著科學技術(shù)的迅速發(fā)展，煤礦機械已不能適應(yīng)煤礦生產(chǎn)的要求。傳統(tǒng)的煤礦機械存在著開采效率低、切割效率低、人工費用高等問題，給企業(yè)帶來了很大的壓力。NC技術(shù)的出現(xiàn)，為煤礦采掘、切割自動化提供了一種新的途徑。此外，在傳統(tǒng)的煤礦機器中，NC代替了人工作業(yè)，使企業(yè)原來的高人工成本大幅下降，使煤礦的生產(chǎn)難度大為降低。數(shù)控技術(shù)對傳統(tǒng)煤礦機械的影響，不僅表現(xiàn)在煤礦的采掘領(lǐng)域，而且在預防安全事故中發(fā)揮著重要的作用。

3.3 自動化機械制造汽車領(lǐng)域

近幾年，隨著我國經(jīng)濟、工業(yè)的不斷發(fā)展，人民對生活的要求越來越高，汽車行業(yè)也迎來了新的發(fā)展時期，進入了轉(zhuǎn)型升級、可持續(xù)發(fā)展的重要時期。隨著工業(yè)化進程的加快，國內(nèi)的汽車工業(yè)對品質(zhì)的要求也越來越高，為了在激烈的競爭中占有一席之地，必須把先進的數(shù)控技術(shù)與傳統(tǒng)的汽車制造業(yè)相結(jié)合，才能真正地提升自己的競爭力。

數(shù)控技術(shù)是利用數(shù)字化技術(shù)和電腦技術(shù)來實現(xiàn)對制造過程的控制，目前已被廣泛地用于汽車零部件的制造、裝配等各個環(huán)節(jié)。從這一點可以看出，數(shù)控技術(shù)在汽車工業(yè)中的地位是非常重要的，它是將現(xiàn)代計算機技術(shù)與虛擬技術(shù)運用到生產(chǎn)中，達到了促進汽車工業(yè)發(fā)展的目的。所以，汽車工業(yè)應(yīng)該把握這個機會，組建一個專門的科研團隊，學習和研究先進的NC技術(shù)，并將其運用到生產(chǎn)中。

3.4 在航空航天工業(yè)中的應(yīng)用

我國的航空航天技術(shù)在國際上居于世界前列，而我國的發(fā)展需要借助CNC技術(shù)。在航空航天裝備中，每個部件都需要復雜的計算、設(shè)計和加工，特別是加工精度的要求更高，常規(guī)的加工機床已不能滿足這些要求。另外，由于在航天器裝配過程中，由于手工裝配不能保證對力量的精確控制，從而造成了設(shè)備的整體質(zhì)量降低。而在材料方面，由于航天技術(shù)發(fā)展的需要，其對設(shè)備的質(zhì)量要求也越來越高，絕大多數(shù)的飛機裝備都是采用鋼合金、鋁合金等材質(zhì)，并且由于薄壁型大零件的存在，使得其制造工藝的難度和精度都有很大的提高。利用CNC技術(shù)，可以從根本上解決航空航天裝備的所有問題，使之具有高精度、高強度的零件性能，為我國航天工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展打下了堅實的基礎(chǔ)。

3.5 在模具制造中的融合應(yīng)用

模具的結(jié)構(gòu)十分復雜，需要很高的匹配精度，而且所需的材料具有很高的硬度，這就需要很高的生產(chǎn)工藝。常規(guī)的生產(chǎn)工藝和方法，不僅不能保證產(chǎn)品的品質(zhì)，而且生產(chǎn)周期也很長，而且往往會延遲交貨，從而影響產(chǎn)品的銷售。在目前的階段，模具生產(chǎn)企業(yè)急需一種高質(zhì)量、高精度、高效率的加工方法來實現(xiàn)模具的生產(chǎn)。由于其精度高、效率高、操作簡單等優(yōu)點，在模具加工中得到了廣泛的應(yīng)用。

3.6 機器人制造領(lǐng)域

數(shù)控技術(shù)在工業(yè)機器人制造中的應(yīng)用越來越廣泛。數(shù)控技術(shù)取代了傳統(tǒng)的人工控制，極大地改變了工業(yè)機器人的生產(chǎn)與制造方式。NC技術(shù)是利用模擬人工操作來提高機器的生產(chǎn)效率，并改善其加工品質(zhì)。以機械替代手工，加強與互聯(lián)網(wǎng)的連接，實現(xiàn)工業(yè)自動化生產(chǎn)。這是一個真正的工業(yè)信息化，也是我國工業(yè)發(fā)展的一大進步，推動了工業(yè)的進一步發(fā)展，為實現(xiàn)工業(yè)的全面信息化奠定了理論和實踐的基礎(chǔ)。

4 我國數(shù)控技術(shù)的不足與發(fā)展方向

由于受國內(nèi)經(jīng)濟發(fā)展的制約，我國的數(shù)控技術(shù)起步較晚，發(fā)展初期主要依靠進口。新世紀以來，我國經(jīng)濟快速發(fā)展，總體上，我國的數(shù)控技術(shù)與世界先進國家的差距不斷縮小，但這并不代表我們就能超越發(fā)達國家。從當前的發(fā)展狀況來看，我國的CNC技術(shù)還處在一個緩慢的發(fā)展階段，低端設(shè)備基本都是自己制造，中端設(shè)備的發(fā)展也比較迅速，與國外的差距也不大，但高端產(chǎn)品仍然是依靠進口，特別是一些高精度的儀器，還得靠高價進口。而在技術(shù)開發(fā)方面，由于中高端裝備的開發(fā)進度并不成熟，因此，我國高精度的數(shù)控裝備研發(fā)工作進展較慢。造成上述問題的主要原因是我國CNC系統(tǒng)加工企業(yè)發(fā)展較慢，大部分企業(yè)仍處于較低的高速發(fā)展狀態(tài)，生產(chǎn)工藝、精度、質(zhì)量、性能等指標均與世界先進水平有較大差距，總體上落后10～20年。

首先，我國的計算機基礎(chǔ)和IC技術(shù)水平與國外有較大的差距，從而間接地制約著國內(nèi)的高精度發(fā)展。鑒于國內(nèi)數(shù)控技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀，今后應(yīng)該加大研發(fā)投入，并根據(jù)我國的實際情況，逐步完善相關(guān)的標準和制度，以進一步塑造國家品牌。同時，還要對數(shù)控裝備制造業(yè)進行更多的支持，鼓勵其加大投入、研發(fā)、創(chuàng)新、建立獨立的技術(shù)研發(fā)隊伍，逐步提高我國的綜合研發(fā)水平。

其次，鑒于目前國內(nèi)的數(shù)控技術(shù)發(fā)展滯后，在加大技術(shù)研發(fā)和技術(shù)投資的同時，還應(yīng)該建立一個技術(shù)共享平臺，推動多個行業(yè)的技術(shù)共享，這樣既可以加速數(shù)控技術(shù)的開發(fā)速度，又可以為各大公司節(jié)省技術(shù)投資，實現(xiàn)協(xié)同發(fā)展。同時，要積極借鑒和借鑒國外的技術(shù)，通過引進技術(shù)和人才，逐步提高我國的數(shù)控技術(shù)水平。

最后，應(yīng)該把CNC技術(shù)應(yīng)用到更廣泛的領(lǐng)域。在歐美等發(fā)達國家中，數(shù)控技術(shù)在國內(nèi)的應(yīng)用還不夠廣泛。一方面，由于國內(nèi)的CNC技術(shù)總體水平不高、使用范圍不大，另一方面，由于國內(nèi)企業(yè)對CNC技術(shù)的運用不夠重視，對傳統(tǒng)的工藝方法也過分強調(diào)。對機械制造企業(yè)來說，應(yīng)該加速數(shù)控技術(shù)和生產(chǎn)工藝的結(jié)合，以此實現(xiàn)數(shù)控技術(shù)的結(jié)合和機械制造的結(jié)合。

5 結(jié)語

隨著工業(yè)的快速發(fā)展，在機械制造領(lǐng)域中使用數(shù)控技術(shù)已成為當今信息時代的潮流。CNC技術(shù)在國內(nèi)的工業(yè)生產(chǎn)、煤礦開采、汽車制造等領(lǐng)域發(fā)揮了重要的作用，其智能化、多技術(shù)集成和虛擬化的特征也為工業(yè)的發(fā)展提供了有力的支持。然而，數(shù)控技術(shù)在實際應(yīng)用中也存在一定的難度，還需各方共同努力，對其進行深入研究。