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数控机床自动化控制应用研究王振华

发表时间：2020/5/15 来源：《基层建设》2020年第3期作者：王振华

[导读] 摘要：随着市场对机械加工的多样化需求的发展，机械数控技术的应用就会向着复合化、智能化、精度化的方向进行转变。

        北方华安工业集团有限公司黑龙江齐齐哈尔 161000
        摘要：随着市场对机械加工的多样化需求的发展，机械数控技术的应用就会向着复合化、智能化、精度化的方向进行转变。得益于数控技术的精度化进步，工业产品的生产更进一步地强化了加工和制造能力，将加工的精度不断地提升，从整体上提升了机床数控技术的应用质量水平。本文对数控机床自动化控制的应用问题进行了研究，文章从阐述数控机床及其自动化控制概况入手，进一步分析了数控车床自动化技术的应用优势，介绍了数控机床中自动化技术的具体应用，最后，对数控机床自动化控制技术的发展趋势展开了探讨。
        关键词：数控机床；机床应用；自动化控制
        1数控机床及其自动化控制概述
        1.1数控机床内涵
        数控机床是涵盖机械、电气、液压、气动、微电子和信息等不同领域技术和原理等丰富内容的机电一体化产品，在整个机械制造设备体系中，属于精度高、效率高且自动化水平出众的工作母机。它与普通机床不同，不必制造，更换许多模具、夹具，不需要经常重新调整机床，因此，数控机床适用于所加工的零件频繁更换的场合，从而缩短了生产准备周期，节省了大量工艺装备的费用。且其加工精度一般可达0.05～0.1mm，数控机床是按数字信号形式控制的，数控装置每输出一脉冲信号，则机床移动部件移动一具脉冲当量（一般为0.001MM），而且机床进给传动链的反向间隙与丝杆螺距平均误差可由数控装置进行曲补偿，因此，数控机床定位精度比较高。在国民经济发展和工业生产能力评估中，数控机床的完善程度及其在金属切削加工机床产量中所占的比例是相当重要的评估指标，因此，机床的生产毋庸置疑对工业发展有着至关重要的影响。
        1.2数控机床自动化
        数控车床自动化更多地运用在轴类零件或盘类零件的内外圆柱面、任意锥角的内外圆锥面、复杂回转内外曲面和圆柱、圆锥螺纹等切削加工领域，同时，完成切槽、钻孔、扩孔、铰孔及镗孔等作业程序。数控车床自动化是根据前期设定好的加工流程，自动完成零件的快速加工。在具体的操作过程中，技术人员会对零部件的加工技术及路线、工艺参数、刀具运动轨迹、位移量、切削参数以及辅助功能根据机床方面明确要求的指令代码进行整合，从而编制出统一的加工程序单，此程序单的内容可以被更进一步地转移到控制介质上，最终写入特定的数控装置内，完成加工作业的指导任务。而数控车床自动化控制借助数字化手段，达到了数控机床总数的25%，是运用最为普遍的一种技术类型。
        1.3数控机床故障常见诊断方法和诊断原则
        1.3.1常见诊断方法
        针对数控机床的故障最为常见的诊断方法如下：第一，观察分析法，主要是利用感官来分析数控机床，并且利用望、闻、问、切的方式，进行故障的排查。第二，通过电表仪器来进行对应的检查。第三，信号与报警指示分析法是目前使用相对频繁的方法之一。第四，接口状态检查法，主要是检查CNC与PLC之间是否能够正常的连接。第五，参数调整法，也就是利用对应参数的调整，从而实现故障的排除，这一种诊断方法对技术人员的要求较高。在故障诊断中也可以选择交叉换位法、备件置换法以及特殊处理法等。这一些常见的方法就可以将数控机床存在的故障全部排除，找到问题的根源所在。
        1.3.2诊断原则
        在对数控机床进行检查的过程中，还需要基于一定的原则：先简单后复杂，先外部后内部，先静后动等方式。对于数控机床而言，其可能出现故障的原因有很多，我们在检查的时候，先简单，后困难的逐渐排查。如，先外部后内部的原则，也就是首先需要检查其外部，然后检查内部的元器件和系统，避免对于数控机床带来更大的损伤。先静后动，也就是需要在断电的前提下进行检查，然后再供给电源综合进行排除。先机械后电气，也就是需要将机械性的故障排除，如元器件的损坏、磨损等，然后再去考虑系统本身是否出现问题。

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        2数控机床中自动化技术的应用
        2.1集成化技术
        集成化技术还可以在对多种自动化技术做综合运用的基础上，优化工业制造和管理流程，对机床生产环节等进行重塑，进一步提升自动化水平。集成化技术已经成为机械设计制造与控制方面的核心技术类型，对于数控机床的自动化控制也有着举足轻重的作用[1]。该技术的优势集中体现在有助于工业生产过程中的资源共享，从而实现整个工业系统的集中式高效管理。得益于现代化集成化技术的全面推广，技术、功能模式等得到了进一步优化整合，这就使得机床制造、运行过程中所有对应的分离设备、生产数据等得到了全面统筹，确保不同设备、数据等紧密联系，最终完成了系统的统一、高效管理。
        2.2数控技术
        数控技术作为数控机床生产和控制技术领域的重中之重，其概念是指通过在机械设备内输入多元化的程序代码，完成对机床的高效管控。由于数控技术的语言，机床自动化生产成为可能，工业生产成本得以大幅度降低。而数据技术的参与，则能够进一步实现技术人员和控制技术的高度融合，通过程序代码的编制和其在机械设备中的输入，机械设备的生产能够进一步达到自动化标准，使得机床控制效率明显提升[2]。此外，考虑到社会发展对生产力进步的要求，按照传统的机床控制理念，根本达不到人们不断提升的物质需求，唯有数控技术等现代化智慧结晶的运用，才能够实现信息的全面存储及信息的快速处理，在对其编辑时，进一步提高机床制造的工作效率，确保产品质量。
        2.3虚拟技术
        在正式的机床设计阶段，借助虚拟技术可以对机床的制造加工流程展开动态仿真模拟，这就有利于技术操作人员提前预估到后期生产时可能面对的风险和障碍，从而设想出针对性的风险防患措施，避免在生产时面临重大事故及严重的经济损失。正是因为虚拟技术的加入，使得风险把控能力直线上升，数控机床的生产得以顺利进行，产品质量和生产效率因此得到进一步的保证[3]。虚拟技术是指高度融合人工智能、电子信息技术等多样化先进科技的一种综合性技术门类，因此，综合了多类技术工艺的优点。该技术在数控机床加工、制造、控制方面的作用重点表现在仿真、模拟上。
        2.4柔性自动化技术
        柔性自动化技术作为数控机床自动化控制领域中的关键性工艺技术，其显著优势表现在完成了柔性生产，也就是在该技术的帮助下实现了机床生产及控制流水线的人机交互，相关的自动化管理系统经过科学的改造后，能够达到多元化的生产要求，最终实现了需求与生产协调的伟大目标，赋予企业更多的市场活力和适应力，以免发生供求不适应的后果[4]。当代中国经济实现了快速腾飞式的发展，市场经济日益加剧，工业领域的机械生产商们为了谋求较高的经济效益和优势竞争地位，在机械产品生产效率和产品性能方面设置了更严格的要求与标准，这就给数控机床的生产与控制带来了新的挑战。
        结束语：
        综上所述，加强对数控机床自动化控制的应用研究，意义重大。相关工作人员需要明确数控机床及其自动化控制概况，同时，把握数控车床自动化技术应用优势及具体应用要点——包括虚拟技术、柔性自动化技术、集成化技术、数控技术的运用，在此基础上，对数控机床自动化控制技术的发展趋势展开深入探讨。
        参考文献：
        [1]徐俊.论数控机床自动化控制中的实践研究[J].时代农机，2018，45（12）：45.
        [2]李纪明.PLC在数控机床中的自动化控制应用[J].农家参谋，2018（13）：219.
        [3]王帝，李子彬.论数控机床自动化控制中的实践研究[J].民营科技，2016（12）：51.
        [4]黄东.PLC逻辑层在数控机床自动化控制中的应用[J].数字技术与应用，2016（08）：19.