探索机电一体化在数控机床中的具体应用

　　摘要：国内数控机床的应用与发展越来越深入，在工业领域起到非常重要的作用。但深入到机床产业中了解数控机床应用实际情况，其存在零件加工精确度不高、缺乏核心技术等问题，这在一定程度上阻碍了机床产业发展。基于此，本文将重点立足于机电一体化，着重概述机电一体化和数控机床，在此基础上探索机电一体化在数控机床中的具体应用，希望对于推动国内工业现代化发展有所帮助。

　　关键词：机电一体化； 数控机床； 发展现状； 实践应用

　　0 引言

　　与国外发达国家相比，无论是机电一体化技术还是数控技术都比较落后。但伴随着我国大力提倡科教兴国战略的实施，国内一直致力于基于机电一体化的数控机床的应用与发展，意在改变应用现状，促使我国数控技术和机电一体化技术均能突破技术困难，提高其应用价值，促进国内工业更好更快发展。总之，深入研究和分析机械设计技术、自动控制技术、执行与驱动技术、检测与传感技术等机电一体化技术在数控机床中的应用是非常有意义的。

　　1 机电一体化及其发展现状

　　1.1 机电一体化的介绍

　　诞生于20世纪70年代日本的机电一体化研究和应用越来越深入。早期对机电一体化的定义是在机械主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机结合而构成的系统的总称。而现阶段它已经发展成为一门有着自身体系的新兴科学，并且因科学技术的发展，使得它的内容不断更新、丰富，已经能够综合运用诸多技术，比如信息技术、电工电子技术、自动控制技术、计算机技术、机械技术、软件编程技术等等，使之具有质量好、功能多、可靠性高等特点[1].机电一体化技术是时代和科技发展的产物，它主要是以传统的机械技术为基础。机电一体化技术是结合现代的各种先进技术并且在经济发展的推动下形成的一种新型的工业生产技术。机电一体化技术已经被运用到了社会各大生产领域当中，并且在智能化制造中有着重要的作用。机电一体化技术具有自动化、信息化、科技化等特点。它是为了顺应时代科技发展将传统工业技术转变为集约化生产模式。所以说机电一体化技术是时代和科技发展的产物，它不仅满足了现代工业发展的需求，同时还提高了企业利润降低了企业人力资源的损耗提高了生产速度，促进我国工业生产的发展。

　　1.2 国内机电一体化的发展现状

　　总体来说国内也在大力推动机电一体化的研究与应用。但相对于国外发达国家来说，国内机电一体化技术起步较晚，加之这方面人才稀少、工业系统比较落后，与发达国家之间的差距较大。因国内机电一体化技术起步较晚，在技术发展初期技术支持和经济支持不足，相应的机电一体化研究与改造难度较大，难以满足实际需求。具体表现为传统、普通的机床、工业炉窑风机电泵等设备与电工电子技术、信息技术、计算机技术等先进技术融合难度较大，改造任务十分繁重。但伴随着国内科学技术不断发展、经济水平的不断提升、专业人才培养的不断加强，相信未来机电一体化技术的发展将越来越好。就以数控机床来说，现阶段国内大力发展机电一体化在数控机床中的应用，意在提高国内工业系统的现代化程度。

　　2 数控机床及其发展现状

　　2.1 数控机床的概述

　　诞生于20世纪中后期美国的数控机床，在美国、德国、日本等发达国家发展非常迅猛，逐渐成为加工制造业中不可或缺的重要技术之一。而国内数控机床的发展则是从20世纪80年代开始的。之所以说数控机床是一项非常重要的技术，主要因为它的工作原理是通过控制编码或者指令规定的相关程序，再将其译码，后将转化后的译码用数字表示。这些数字再通过数控装置的特定信息输入载体后对数控装置的各个加工机床发布相关指令，机床加工符合要求的零件，这极大程度上提高了产品加工质量和效率，有利于促进工业持续健康的发展[2].

　　2.2 国内数控机床的发展现状

　　尽管国内在大力推动数控机床发展，但其发展过程中依旧存在一些不足，具体表现为：

　　2.2.1 数控化水平偏低

　　对数控机床市场加以了解，诸多国内企业依靠与国外企业合作或合资的方式来进行数控机床的生产和经营，其中国外企业负责提供核心技术，国内企业负责部件的组装，这意味着企业发展命脉掌握在外国企业手中，国内数控机床发展备受限制和影响。因为我国数控机床起步较晚，尽管国内专业技术人才一直在研究和探索核心技术，努力突破现状，提高我国数控机床水平，缩短与发达国家之间的距离。但在我国发展数控机床的同时，发达国家也在不断研究和发展数控机床，掌握着最新的高技术功能部件，这是我国所无法比拟的。所以，现阶段我国面临着数控化水平偏低的局面。

　　2.2.2 缺乏核心技术

　　相关调查统计显示，国产机床品种中经济型数控机床占比50%;大型的、高性能、高精度的数控机床占比1.5~2.5%,不到发达国家的二十分之一。这充分说明了现阶段我国数控技术缺乏核心技术。在此基础上深入了解国内中高端机床产业发展现状，即中高端数控机床产业主要进行数控机床部件的制造和组装，而核心部件需要从外国企业进口。这就意味着国内数控机床核心技术的研发能力不高，直接阻碍数控机床产业化，给我国工业发展和经济发展带来一定的影响[3].

　　2.2.3 产品性能有待提高

　　数控机床性能高低直接决定所生产零件的加工效率和精准度。所以，客户对数控机床性能要求较高。而对国内数控机床生产和应用实际情况加以了解，数控机床产品性能难以达到国外发达国家水平。其中，在精确度方面很多客户反映零部件加工企业所生产的零部件的精确度难以达到要求，尤其是重复定位精度难以达到欧洲所规定的标准；转速方面国内零部件加工企业的加工中心的快速进个速度在30~60m/min,而国外发达国家则在40~90m/min,这说明国内数控机床产品的轴转速、移动速度、换刀速度均有待提高。

　　3 机电一体化在数控机床中的应用

　　3.1 机械设计技术在数控机床中的应用

　　机械设计技术是比较基础的机电一体化设计技术，但将其应用于数控机床中也会发挥非常大的作用，弥补传统数控机床的不足，真正提高数控机床的性能，使之应用价值得以提升。之所以这样说，是因为机械设计技术的应用是以计算机为基础，根据实际需求来优化设计机械装置，提高机械装置的精确度、静态和动态稳定性。将机械设计技术应用于数控机床中，则是利用计算机技术综合分析和调整加工机械各个坐标轴之间的关系，之后以此为依据来改造数控机床，使之比传统的机床更具应用价值，比如具有人性化特点，即：零件加工的过程中实现全封闭的防护切屑，保护工作人员的人身安全；具有效率高的特点，即：零件加工的过程中实现倾斜式的排屑，提高排屑效率；具有减轻工作人员工作量的特点，即：提高数控机床的主轴工作速度和工件装夹安全，在一定程度上减少了工作人员的工作量；具有减轻机床体积的特点，即：对数控机床进行了换刀设计，使得数控机床可以同步进行多个零件加工，既减少机床的体积，又提高工作效率[4].

　　3.2 自动控制技术在数控机床中的应用

　　自动控制技术有效应用于数控机床中，还能够使其具有自动化、高效化、高精确度等特点，极大程度上提高了数控机床的应用效果。自动控制技术是由计算机技术、通讯信息技术等软件载体和可编程逻辑器件这一硬件载体组成的，两者相互配合，势必能够发挥自动化控制的作用。自动控制技术具体应用于数控机床中，主要是利用计算机技术、通讯信息技术等软件载体对加工信息予以接收、计算、转换、保存及输出等方面的处理，与此同时利用PLC、CPLD等可编程逻辑器读取计算机发出的控制指令，对机床的开关、切割等部分予以有效的控制，那么在数控机床具体进行零部件加工的过程中，将直接利用计算机发出所要生产零部件指令，之后自动化控制零部件加工的各个环节，以此来实现自动化控制零件生产，这不仅能够提高数控加工质量和效率，还能极大程度上降低工作人员的工作量。

　　3.3 执行与驱动技术在数控机床中的应用

　　机电一体化在数控机床中的应用的又一表现是执行与驱动技术，它是由执行驱动单元和驱动设备组成的，能够有效的调节设备的工作电压和功率，从而增强设备驱动力，促使设备更加高效化的生产。那么，执行与驱动技术在数控机床中如何有效应用呢？这需要相关技术人员了解数控机床的实际情况，合理的设置执行驱动单元和驱动设备，其中执行驱动单元的设置应以电子电气接口为连接点，将其与计算机数控设备相连接，以便驱动控制命令能够直接下达到计算机自动化控制设备；再以机械加工接口为接入点，将其与机械驱动和执行机构相连接，以便自动控制系统命令将直接下达到机械加工设备上，那么后续数控机床加工的过程中，执行与驱动技术将充分发挥作用，驱动零件加工更高效、精密地作业，提高所加工零件的质量[5].

　　3.4 检测与传感技术在数控机床中的应用

　　数控机床结构比较复杂，其在长时间运行的过程中容易受到某些因素的影响，导致其存在质量隐患，容易诱发故障问题，降低零件加工质量和效率。所以，为了促进我国数控机床更好发展，缩短与发达国家的距离，还需要有效应用检测与传感技术。检测与传感技术在数控机床中的应用表现是检测设备、监测电路及反馈电路，对数控机床运行全过程进行详细的、深入的、全面的检测，获取零件加工相关转速、位移、加速度、力矩及温度等方面的信息，与此同时转换电路，将以上信息传输到计算机中，综合处理和分析数据，说明数控机床是否安全问题，如若存在，将针对性的方法加以处理，及时消除质量隐患，保证数控机床运行状态良好，能够满足零件加工需求。

　　4 结束语

　　在计算机技术、信息技术、电子技术等先进技术不断发展的背景下国内机电一体化也在不断推陈出新，使之具有实用性、有效性、科学性等特点。基于此，应用机电一体化运用到数控机床之中，比如实施机械设计技术、自动控制技术、执行与驱动技术、检测与传感技术等技术的合理且有效应用，将在极大程度上弥补数控机床不足，提高数控机床整体性能，加工出高质量的零件，满足工业生产需求，促使工业生产进入新阶段、新时代。

　　参考文献

　　[1]许建，刘明阳，张明良。西门子840DsL数控系统在准260普通大型镗床技术改造中的应用[J].制造技术与机床，2016（7）：134-139.

　　[2]琚爱云，王忠利。浅析机电一体化技术在数控机床上的应用[J].郑州铁路职业技术学院学报，2011（01）：12-14.

　　[3] 尹昭辉，姜福祥，高安邦。数控车床的电机一体化改造设计[J].电脑学习，2013（08）：231-234.

　　[4]梁玉。维改持续创新再制造前景看好---中机维协六届三次理事（扩大）会暨机床再制造与工业服务产业高峰论坛[J].制造技术与机床，2018（1）：11.

　　[5]汤晓华，黄定明，洪霞。机电一体化技术专业人才培养模式创新与实践[J].职业技术教育，2010,31（2）：13-14,41.