機(jī)電一體化在機(jī)械加工中應(yīng)用

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摘要：機(jī)電一體化數(shù)控加工技術(shù)的應(yīng)用在很大程度上促進(jìn)了行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，對于進(jìn)一步提升我國機(jī)械加工行業(yè)的信息化水平以及自動化水平具有重要意義。在機(jī)電一體化技術(shù)不斷發(fā)展完善的過程中，我國機(jī)械加工的工藝水平也在不斷進(jìn)步，不僅提升了機(jī)械加工的精度，同時機(jī)械加工的效率也有很大提升。借助成熟的編程技術(shù)，將編輯好的加工程序輸入到一體化設(shè)備中就可以自動完成機(jī)械加工任務(wù)，一方面能防止人為因素對機(jī)械加工的精度造成影響，另一方面能夠降低機(jī)械加工中的人力資源成本，因此需要加強(qiáng)對該技術(shù)的應(yīng)用研究。

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化；數(shù)控技術(shù)；機(jī)械加工；應(yīng)用分析

0引言

現(xiàn)代科技發(fā)展為機(jī)械加工行業(yè)向智能化以及自動化的發(fā)展創(chuàng)造了良好的條件，同時機(jī)械加工市場的競爭也更加激烈，在國家大力推動產(chǎn)業(yè)升級轉(zhuǎn)型的背景下，傳統(tǒng)的機(jī)械加工方式由于精度低、效率低、成本高已經(jīng)很難在市場競爭中獲得優(yōu)勢，針對這一問題，機(jī)械加工領(lǐng)域需要重視機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)在生產(chǎn)實踐中的應(yīng)用，以現(xiàn)代化的技術(shù)手段提升加工的精度以及加工的效率，促進(jìn)行業(yè)的信息化發(fā)展。在這個過程中需要重視對機(jī)械加工進(jìn)行系統(tǒng)化的分析，優(yōu)化相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用以及配置，保證機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)能夠在機(jī)械加工中充分的發(fā)揮作用，提升相關(guān)企業(yè)的市場競爭力，并促進(jìn)我國產(chǎn)業(yè)升級轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略的實施。

1機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)技術(shù)概述

從機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)的構(gòu)成上來看，該技術(shù)具有比較強(qiáng)的綜合性，融合了多領(lǐng)域?qū)W科的技術(shù)，將現(xiàn)代的微電子技術(shù)，信息技術(shù)以及機(jī)電控制技術(shù)進(jìn)行了有機(jī)的結(jié)合，在生產(chǎn)實踐中，相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用能夠有效的提升工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的自動化水平，具有比較強(qiáng)的適用性。在系統(tǒng)運行的過程中，該技術(shù)能夠根據(jù)系統(tǒng)運行的狀態(tài)采取有針對性的控制策略來對系統(tǒng)進(jìn)行控制，從而優(yōu)化系統(tǒng)的資源配置，進(jìn)一步降低相關(guān)生產(chǎn)機(jī)械的能耗，將提高相關(guān)機(jī)械運行的精度，并且能夠在很大程度上提升機(jī)械運行的自動化水平，是一種現(xiàn)代化的、信息化的工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)。數(shù)控技術(shù)的優(yōu)勢在于能夠以數(shù)字化的指令對機(jī)械進(jìn)行控制，與傳統(tǒng)的人工控制方式相比，數(shù)控技術(shù)往往具有更高的控制精度，同時能夠避免人工操作所導(dǎo)致的誤差，在提升機(jī)械運行效率的同時，也能節(jié)省人力資源成本。通過將機(jī)電一體化技術(shù)與數(shù)控技術(shù)相結(jié)合能夠保證二者的優(yōu)勢得到最大化的發(fā)揮，進(jìn)一步提升工業(yè)生產(chǎn)的智能化、自動化以及網(wǎng)絡(luò)化水平，在該技術(shù)支撐下的工業(yè)生產(chǎn)往往具有高精度以及高柔性的特點。

2機(jī)電一體化及數(shù)控技術(shù)的差異

具體來說，機(jī)電一體化包括可編程控制技術(shù)，與生產(chǎn)相關(guān)的電氣控制設(shè)備、機(jī)械制圖、單片機(jī)的應(yīng)用，機(jī)械制造技術(shù)，液壓傳動技術(shù)，電子電工技術(shù)以及傳感器技術(shù)等。機(jī)電一體化技術(shù)在設(shè)備制造、設(shè)備調(diào)試等方面能夠發(fā)揮重要的作用。而數(shù)控技術(shù)主要包括計算機(jī)繪圖、電子電工技術(shù)、機(jī)械制圖、MasterCAM、公差配合與測量、機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)、Pro/E、模具設(shè)計與制造、數(shù)控機(jī)床電氣控制、傳感器與檢測技術(shù)等，在技術(shù)上與機(jī)電一體化技術(shù)有一定的重合性，該技術(shù)在金屬加工、編程設(shè)計等方面能夠發(fā)揮重要的作用，相關(guān)領(lǐng)域的人才主要集中在數(shù)控機(jī)床操作，模具制作以及設(shè)計等崗位。在生產(chǎn)實踐中將機(jī)電一體化技術(shù)與數(shù)控技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，對于提升工業(yè)生產(chǎn)水平能夠起到重要的作用。

3機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)在機(jī)械加工中的應(yīng)用

3.1在故障排查中的應(yīng)用

在機(jī)械加工中應(yīng)用機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)在線監(jiān)控、故障診斷以及自動報警的功能。該技術(shù)可以實現(xiàn)對機(jī)械加工設(shè)備關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的實時監(jiān)控，在生產(chǎn)實踐中主要對系統(tǒng)傳動裝置，電動機(jī)以及液壓系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，在系統(tǒng)運行的過程中，一旦相關(guān)的模塊出現(xiàn)故障，系統(tǒng)就能及時的發(fā)現(xiàn)故障并報警，同時還能提供故障的位置信息，系統(tǒng)操作人員在完善的系統(tǒng)服務(wù)下更好的進(jìn)行操作，及時的發(fā)現(xiàn)故障并解決故障，提升系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，并一步提升工作的效率，在降低維修時間以及維修成本的同時也能有效延長機(jī)械的使用壽命。

3.2提升資源利用率節(jié)約成本

在應(yīng)用機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)的過程中機(jī)械加工所產(chǎn)生的能耗也會降低。由于機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)能夠有效的提升系統(tǒng)的自動化水平，根據(jù)系統(tǒng)運行的狀態(tài)，采取科學(xué)的策略對機(jī)械運行的狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，保證相關(guān)機(jī)械能夠始終以較高的效率進(jìn)行運行，因此系統(tǒng)運行的能耗能夠得到有效的降低，同時由于系統(tǒng)的自動化水平提高，有相當(dāng)一部分生產(chǎn)流程能夠由機(jī)械自主完成，因此能夠有效避免人工誤操作導(dǎo)致的加工精度不足，造成材料浪費，因此機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用對于降低能耗，節(jié)約成本也能起到作用。

3.3提升相關(guān)設(shè)備內(nèi)部模塊的配合水平

機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用對于機(jī)械加工的提升作用是顯而易見的。在進(jìn)行機(jī)械加工的過程中，系統(tǒng)配置的傳感器會對機(jī)械的運行狀態(tài)進(jìn)行檢測，相關(guān)的檢測數(shù)據(jù)能夠上傳到系統(tǒng)的控制中心，系統(tǒng)的智能算法能夠?qū)ο嚓P(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而對機(jī)械進(jìn)行智能化控制。從現(xiàn)代機(jī)械加工領(lǐng)域的發(fā)展情況上來看，智能化的發(fā)展趨勢十分明顯。而應(yīng)用機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對機(jī)械的智能化控制，同時能夠?qū)崿F(xiàn)輔助制造以及設(shè)計，進(jìn)一步提升設(shè)計制造的合理性以及科學(xué)性。機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)的優(yōu)勢能夠在制造環(huán)節(jié)，系統(tǒng)集成以及柔性生產(chǎn)制造中得到充分的體現(xiàn)，促進(jìn)系統(tǒng)各個模塊之間有機(jī)結(jié)合，提升系統(tǒng)運行的協(xié)調(diào)水平。機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用還能提升制造以及加工環(huán)節(jié)的網(wǎng)絡(luò)化水平。加工制造的環(huán)節(jié)往往較為復(fù)雜，需要系統(tǒng)各個模塊之間的有機(jī)配合。在機(jī)械控制車間內(nèi)往往存在上百臺設(shè)備，想要上百臺的設(shè)備協(xié)調(diào)運行具有相當(dāng)?shù)碾y度。而在機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)的支撐下，能夠利用網(wǎng)絡(luò)對各個設(shè)備的執(zhí)行單元的進(jìn)行連接，相關(guān)的生產(chǎn)指令能夠通過網(wǎng)絡(luò)下達(dá)到每一臺設(shè)備，從而實現(xiàn)機(jī)械加工過程的精密控制。想要進(jìn)一步提升機(jī)械加工的網(wǎng)絡(luò)化水平，就需要提升電子化設(shè)計水平，進(jìn)一步提升控制系統(tǒng)的集成度，保證控制總機(jī)能夠?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行有效的控制，同時在每臺生產(chǎn)設(shè)備中都需要設(shè)置電子控制單位，從而能夠接收系統(tǒng)發(fā)出的的指令信息，并方便對相關(guān)設(shè)備進(jìn)行控制。

3.4提升機(jī)械加工自動化以及智能化水平

從傳統(tǒng)的數(shù)控加工形式上來看，在很大程度上需要依靠設(shè)置好的加工程序來提升機(jī)床的自動化加工水平，但是這種加工模式也具有一定的繁瑣性，對于程序的編寫往往需要耗費大量的時間，在加工的過程中需要嚴(yán)格的按照編寫的程序來進(jìn)行，一旦在加工過程中出現(xiàn)了意外情況，系統(tǒng)并沒有自主判斷的能力，往往還會按照編寫的程序來執(zhí)行操作，這就很大程度上加大事故所造成的損失。而隨著機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展成熟，智能化的算法開始應(yīng)用于機(jī)械加工中，在精密傳感器以及智能算法的支撐下，已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)加工過程中的自我分析以及自我測量，系統(tǒng)能夠根據(jù)采集的數(shù)據(jù)及時的發(fā)現(xiàn)加工過程存在的問題，能夠有效的避免加工事故的出現(xiàn)，對于降低相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)的損失具有重要的意義。而這一功能的實現(xiàn)需要較高的系統(tǒng)集成水平，而機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)能夠有效提升人與機(jī)械生產(chǎn)實踐中的一體化水平，并促進(jìn)了柔性生產(chǎn)概念引入到機(jī)械生產(chǎn)制造中，機(jī)械加工的自動化水平有了很大的提升，這對于我國產(chǎn)業(yè)升級轉(zhuǎn)型具有重要的意義。

4機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)在機(jī)械加工中應(yīng)用的意義

在科技不斷發(fā)展的過程中，機(jī)械加工領(lǐng)域出現(xiàn)了很多的新技術(shù)以及新工藝，在相關(guān)技術(shù)的支撐下，現(xiàn)代生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)更加復(fù)雜對精度要求更高的機(jī)械加工。盡管目前我國機(jī)械加工領(lǐng)域已經(jīng)獲得了很大的發(fā)展，但是與一些發(fā)達(dá)國家相比在機(jī)械加工的水平上仍有一定的差距。主要的原因在于，我國有相當(dāng)一部分中小型的機(jī)械加工企業(yè)，受資金技術(shù)的限制，無法將機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)實踐中，目前很多企業(yè)在生產(chǎn)實踐中用的都是傳統(tǒng)的機(jī)床設(shè)備，而如果想要將這批設(shè)備進(jìn)行替換無疑需要花費大量的資金。因此在將傳統(tǒng)機(jī)械加工模式向現(xiàn)代機(jī)械加工模式轉(zhuǎn)型的過程中，需要對資源進(jìn)行合理的配置，保證機(jī)械加工相關(guān)企業(yè)能夠逐步將生產(chǎn)方式進(jìn)行過渡。在機(jī)械加工中應(yīng)用機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)能夠有效的提升加工的精度以及加工的效率，并進(jìn)一步提升資源的利用率，避免在機(jī)械加工的過程中產(chǎn)生大量的浪費，同時能夠保證設(shè)備穩(wěn)定的運行，對于提升設(shè)備的使用壽命也能起到作用，并且能夠縮短加工的周期，保證加工的精度。在機(jī)械加工生產(chǎn)實踐中，機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)取得了良好的成果，為機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)更廣泛的應(yīng)用打下了良好的基礎(chǔ)。目前我國的機(jī)械加工領(lǐng)域已經(jīng)基本掌握了現(xiàn)代化的機(jī)械加工技術(shù)，同時原本處于科研階段的技術(shù)，也成功的應(yīng)用于生產(chǎn)實踐中，目前已經(jīng)初步形成了數(shù)控生產(chǎn)基地，相關(guān)技術(shù)不僅在航天工程以及航海領(lǐng)域也得到了廣泛的應(yīng)用，相關(guān)技術(shù)已經(jīng)基本成熟，支持進(jìn)行批量的產(chǎn)品生產(chǎn)。

5機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)在機(jī)械加工領(lǐng)域的發(fā)展應(yīng)用趨勢

目前來看，機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)逐漸性提高精度以及提高自動化水平方向發(fā)展。對于相關(guān)產(chǎn)品的評價標(biāo)準(zhǔn)主要集中在精度，以及效率上。同時智能化的算法并廣泛的應(yīng)用于機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)中，尤其近些年5G技術(shù)以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)更加，已經(jīng)開始與機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)相結(jié)合，并在機(jī)械加工領(lǐng)域初步發(fā)揮作用。另外機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)開始向柔性方向發(fā)展，在這個過程中，數(shù)控技術(shù)本身的柔性特征得到了加強(qiáng)，并將相關(guān)的特征拓展至群體控制。對于數(shù)控技術(shù)來說，功能性是該技術(shù)的基本屬性，現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)的功能性得到了極大的加強(qiáng)，系統(tǒng)設(shè)計的模塊化特征相對明顯，使得系統(tǒng)具有比較高的可塑性。同時在生產(chǎn)實踐中，群體控制能夠?qū)π畔⒘鬟M(jìn)行調(diào)整，保證能夠適應(yīng)不同的生產(chǎn)條件。

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作者:計輝 單位:上海申沃客車有限公司