數(shù)控機床機電一體化概念分析

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摘要:隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展和科技水平的提升，電子技術已經(jīng)發(fā)展得非常成熟且在各個領域有著廣泛的應用。機電一體化是機械技術與電子技術的有機結合體，將機電一體化的概念應用到數(shù)控機床中，可以充分發(fā)揮數(shù)控機床的多用途性。基于此，主要對機電一體化的概念及其在數(shù)控機床中的應用進行分析探究。

關鍵詞:機電一體化；概念；數(shù)控機床；機械技術

現(xiàn)階段，機電一體化已經(jīng)成為適應科學發(fā)展的必然結果。隨著大規(guī)模集成電路的廣泛應用，電子技術與機械技術作為機電一體化的基礎，通過研發(fā)和不斷創(chuàng)新，使機電一體化系統(tǒng)不斷得到改善創(chuàng)新和廣泛應用。我國作為世界最大的機床消費國與生產(chǎn)國，機電一體化產(chǎn)品中比較典型的就是數(shù)控機床，在目前的制造業(yè)中扮演著關鍵的角色。

1我國機電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀

與發(fā)達國家相比，我國機電一體化發(fā)展相對落后。現(xiàn)階段，十分缺乏機電一體化的相關人才，導致原有的工業(yè)系統(tǒng)發(fā)展速度較慢，與發(fā)達國家相比仍存在著明顯的差距。其主要原因是我國接觸機電一體化的時間較短，起步較晚，不具備較高的技術水平與經(jīng)濟條件；并且需要面對較大的改造任務量，嚴重阻礙了機電一體化的發(fā)展。現(xiàn)階段，我國已經(jīng)完成的任務量仍無法滿足需求，并且我國有較多的傳統(tǒng)設備，最為常見的就是工業(yè)爐窯風機電泵以及普通機床，這類設備想要與電子信息技術相結合并進行改造十分困難。

2我國數(shù)控機床技術發(fā)展過程中存在的不足

2．1功能部件開發(fā)速度較慢，無法適應和滿足市場需求。與日本、美國等發(fā)達國家相比，我國數(shù)控機床功能部件的生產(chǎn)水平相對落后，研發(fā)能力不強，這一定程度上影響了成品的開發(fā)速度。與此同時，功能部件產(chǎn)品在開發(fā)時需要與國際企業(yè)進行合作，但在合作過程中，產(chǎn)品開發(fā)都是由國外企業(yè)完成的，我國企業(yè)只能對產(chǎn)品進行部件組裝。總之，在現(xiàn)階段，我國在開發(fā)功能部件時雖然與前幾年相比有了很大的進步，但仍缺乏相關的新型功能部件開發(fā)技術，并且無法獨立完成。從相關部門的調(diào)查結果中可以了解到，我國有70家固定資產(chǎn)超過千萬以上的功能部件生產(chǎn)企業(yè)，占全部生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量的10％左右［1］。2．2核心零部件依然來源于進口，國內(nèi)企業(yè)無法進行突破與發(fā)展。我國是世界數(shù)控機床的消費與生產(chǎn)大國，但目前存在的最大問題在于仍然從國外進口數(shù)控機床的核心部件，產(chǎn)品的核心競爭力得不到提升。根據(jù)相關部門調(diào)查的調(diào)查數(shù)據(jù)，我國機床數(shù)控化率為34％左右，產(chǎn)值數(shù)控化率為8．3％左右，與發(fā)達國家有著明顯的差距。例如，德國與美國這些西方發(fā)達國家的機床數(shù)控化率在76％左右，產(chǎn)值數(shù)控化率高達88％左右。比例的差距直接影響著核心零部件的加工效率以及精準率，并嚴重阻礙了我國數(shù)控機床行業(yè)的市場發(fā)展，使我國數(shù)控行業(yè)在較長時間內(nèi)產(chǎn)品檔次和美譽度都無法得到質的提升［2］。

3機電一體化的概念及其在數(shù)控機床中的應用

3．1機械設計技術在數(shù)控機床中的應用。機械技術是機電一體化的基礎技術，在電子與機械的結合中，機械設計技術需要充分滿足機電一體化的要求，比如精度準確、結構完善、質量輕、體積小等要求。數(shù)控機床的主要作用的是加工零件，但在應用機電一體化后，數(shù)控機床不再是傳統(tǒng)意義的機床，計算機可以協(xié)調(diào)控制數(shù)控機床坐標軸之間的關系。與傳統(tǒng)的數(shù)控機床相比，目前的數(shù)控機床有了明顯的改進，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：第一，數(shù)控機床在改進中選擇了半封閉或完全封閉的防護裝置，可以減少操作過行程中出現(xiàn)的意外傷害，使切屑或切削液的飛出得到制止。第二，可以應用自動排屑裝置。通常情況下，斜床身結構在數(shù)控機床的布局上是比較常見的，便于自動排屑，比較便利［3］。第三，現(xiàn)階段的數(shù)控機床主軸箱工件裝夾比較安全，主軸轉速較快。數(shù)控機床主軸箱是由傳統(tǒng)的主軸箱與變頻電動機組合而成，可以有效滿足主軸箱的轉速要求，改進后以運用液壓卡盤，加強了其便捷性與可靠性，也可以在一定程度上降低操作過程中的人力投入。第四，可自動換刀數(shù)控機床在加工過程中都采用了自動回轉刀架，可以自動進行換刀，連續(xù)完成多道工序的加工任務。第五，應用獨立的伺服電機，使機床傳動鏈更加牢固、可靠。進給傳動與主傳動分離，可以使電動機獨立運轉，實現(xiàn)多軸聯(lián)動。3．2自動控制技術在數(shù)控機床中的應用。自動控制技術、速度控制技術以及高精度定位控制技術在數(shù)控機床中的應用，可以有效保障數(shù)控機床的正常運行。控制技術中，信息的輸入、輸出、存儲等都需要依靠計算機進行，因此與計算機技術有著緊密的聯(lián)系［4］。與普通機床相比，數(shù)控機床的特點在于“數(shù)控”。機電一體化作為數(shù)控機床的核心，其技術包括軟件編程技術與計算機技術等，是通過輸入裝置接收操作人員的加工信息，經(jīng)數(shù)控邏輯電路整合、處理，并將其發(fā)送到伺服系統(tǒng)，以此驅動機床。將機電一體化技術應用到數(shù)控機床的編程控制器中，其主要作用是對數(shù)控裝置所的指令進行接收，并對的指令進行譯碼，將其轉換為控制信號。信息處理裝置作為產(chǎn)品運行的指揮者，對信息內(nèi)容的處理直接影響著產(chǎn)品的質量與效率［5］。3．3驅動技術在數(shù)控機床中的應用。執(zhí)行驅動裝置與執(zhí)行元件是伺服驅動技術的基礎。電氣接口是數(shù)控裝置與執(zhí)行元件的連接位置，是執(zhí)行驅動裝置的控制指令，主要工作是接收數(shù)控裝置，也可以與執(zhí)行機構相連接，使驅動技術所規(guī)定的動作得到實現(xiàn)。進給驅動單元、主軸驅動單元都屬于數(shù)控機床伺服系統(tǒng)的重要組成部分，該系統(tǒng)在接收指令信息后，按規(guī)定的路徑運動、執(zhí)行，使加工零件可以滿足核心零部件的要求，從而提升數(shù)控機床的穩(wěn)定性與精準性［6］。3．4檢測與傳感技術在數(shù)控機床中的應用檢測與傳感技術主要是對數(shù)控機床的參量，如速度、溫度以及位置等進行檢測。在數(shù)控機床中，傳感技術與檢測是不可忽略的重要部分，可以實時監(jiān)控數(shù)控機床，按照相關要求進行合理操作，盡可能地保障數(shù)控機床的正常運行［7］。

4結語

綜上所述，雖然我國數(shù)控機床技術在發(fā)展過程中存在著一些明顯的問題，如功能部件開發(fā)速度較慢，核心零部件依然來源于進口，無法適應市場要求和滿足用戶多樣化需求等，但機電一體化的應用是必然的趨勢，其能保障數(shù)控機床的正常運行。因此，必須大力研發(fā)和創(chuàng)新，將機電一體化技術應用于數(shù)控機床的生產(chǎn)中，以推動產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

參考文獻

［1］佚名．基于MCD平臺的數(shù)控車床上下料機械手機電一體化概念設計與控制仿真［J］．機床與液壓，2018，46（15）：68－72．

［2］寧蒙川，劉曉．基于PLC機電一體化技術在數(shù)控機床中的應用［J］．電子技術與軟件工程，2017（15）：134．

［3］王俊杰，戴春祥，秦榮康，等．基于NXMCD的機電概念設計與虛擬驗證協(xié)同的研究［J］．制造業(yè)自動化，2018（1）：106．

［4］許曉東，雷福祥，王偉，等．基于PLC的數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)研究［J］．農(nóng)業(yè)科技與裝備，2016（10）：26－28．

［5］許建，劉明陽，張明良．西門子840DsL數(shù)控系統(tǒng)在260普通大型鏜床技術改造中的應用［J］．制造技術與機床，2016（7）：134－139．

［6］梁玉．維改持續(xù)創(chuàng)新再制造前景看好———中機維協(xié)六屆三次理事（擴大）會暨機床再制造與工業(yè)服務產(chǎn)業(yè)高峰論壇［J］．制造技術與機床，2018（1）：11．

［7］張鳳香．智能再制造，前景廣闊，大有可為———中機維協(xié)六屆三次理事（擴大）會暨機床再制造與工業(yè)服務產(chǎn)業(yè)高峰論壇［J］．設備管理與維修，2018（1）：5．

作者:張海云 單位:臨汾職業(yè)技術學院