数控技术在机械制造行业中的发展与展望

摘要

伴随着我国经济与科技水平的迅猛发展，我国机械制造行业和数控技术行业也得以迅速发展。很多大学都开设了数控专业。很多领域都在使用数控技术，数控技术的发展在当今社会中起着很大的作用，尤其是对机械制造业影响巨大。随着机械制造行业的飞速发展，原有的传统加工模式已经和当今市场生产的需求脱节。于此，本文主要分析两个内容，即我国数控技术发展和存在的问题，以及当前我国数控技术行业发展对策，首先回顾我国数控技术的发展历程，明确行业组成结构。在了解行业组成基础上，通过分析行业自身发展中存在的问题和产业结构中的制约因素，寻找对未来有利的可行性建议。以此确认技术上的竞争情况，判断产业的竞争状态，为我国数控机床行业提升竞争力寻找机会。总结经验，寻找破解当前困局的方法。对数控技术在机械制造行业领域的应用进行了展望。

关键词：机械制造；数控技术；应用分析

绪论

随着数控技术与当代制造业的发展，数控技术与当代机械制造业有着千丝万缕的联系。数控技术的发展对当代机械制造业有着很大的影响，只有很好的认识到这些影响，机械制造业才能进一步的发展，才会向前迈进。数控技术的发展促进了我国经济的稳步前行。各个国家都十分重视数控技术的发展。早在 20 世纪 50 年代末，我国就已经开始从国外引进数控技术，发展到如今的 21 世纪，数控技术已被掌握愈加娴熟，按照相关技术研发产品的性能也相应有极大程度的进步。在全国各个地区，数控研发工厂和产品生产基地也越来越多，属于中国自身的数控技术产业已经逐渐开始成熟起来。例如，上海开通数控有限公司的步进驱动系统、广州数控生产的 GSK数控系统等都是典型的代表，以上这些数控技术产业都是中国最为典型的数控系统案例。在对我国数控技术给予一定程度上的赞许之后，也一定要意识到，我国当前的数控技术水平，在整个机械制造领域的实际应用过程中依旧是存在很多缺陷的，比如，低水平的产品竞争越来越激烈，大多数的水平较高、功能较强的产品及产品部件、附件等都要依赖于进口方式，这就充分表明我国对数控技术的应用水平依旧是比较低的，还未真正娴熟地将联网技术应用起来。表现我国缺乏自行开发与研究能力，对一些自主研发技术和生产技术，依旧存在很多问题[1]。本文将对机械制造中数控技术的应用进行研究，从而推动数控技术与机械制造行业的整合，在充分发挥技术科学性的同时，保障机械制造行业的发展水平。

1. 数控技术相关概述

1.1机械数控技术概述

数控技术主要就是通过利用数字化的信号针对于设备和机械运行加工过程实施有效的控制，这样就有利于机械加工实现自动化，不需要人工进行操作，在当前的时代背景之下，数控技术已经相对较为成熟，同时在机械加工的领域当中数控技术得到了广泛的运用，发挥着重要的作用。通过使用计算机技术可以对于机械加工设定相关程序，这样对于加工工艺、加工流程进行严格控制，促使加工质量和加工效率得到全面提高。其中，机械数控技术主要就是通过采用计算机技术取代传统硬件逻辑电路，这样就能够促使数据操控系统具备存储、处理、运算及逻辑判断等功能为一身，数控技术是现代机械领域实现自动化生产的不可忽视的重要技术之一，同时也是集成制造系统当中的重要的一个部分。

目前将机械加工和数控技术相互的融合在一起，能够促使传统机械制造发生转变，同时可以促使机械制造领域达到一个更高的层次。相比传统的机械加工技术，数控加工技术具有下列几个方面特点，首先通过利用数控加工技术可以促使传统加工技术难以完成的复杂零件得以完成，切实的满足复杂机械零部件加工相关需求。其次，可以结合不同加工的要求对于系统参数设置随时的加以更改，促使不同批次产品加工需求得以满足，促使产品加工效率和加工质量得到全面提高。最后，通过利用标准化的加工模具可以在短的时间之内促使大批量产品得到快速加工，另外不改变刀具情况之下实现顺利的加工，不但可以有效缩短零部件的加工时间，同时也可以促使工具管理效率和水平得到全面的提高。工作人员通过采用计算机技术可以促使加工机械的过程更加高效，还能够利用微处理技术实现数控技术进一步发展和完善。数控技术在当前的机械加工的过程当中得到应用是机械加工领域的进步，同时也是技术的发展趋势，数控机加工技术具备广阔的前景，值得大力推广和应用[2]。

1.2数控技术发展在机械制造业中的作用

数控技术控制的自动化水平越高，生产制造加工的精度就越高，并且会使得技术成本得以有效降低，机械制造加工中，数控技术逐渐开始取代传统的加工设备，一方面，使得加工的精度越来越高。另一方面，还能有效降低加工成本。实现了机械制造加工行业的进步与配套设备的开发、利用，充分使得机械制造和加工应用范围得以扩大。

1.2.1影响机械制造业的发展速度

现在数控技术的发展，可以大幅度的提高当代机械制造的工作效率、降低制造业的加工成本，机械制造业的设备可以与数控技术更好的结合，更好的应用于各个企业的发展，造就低成本、高效率的生产方式[3]。

除此之外，机床的高度化发展可以提高机械制造业中零件的加工质量和精确度。数控技术的发展一方面体现在从精密的加工到超级精密的加工，这是当代机械制造业发展的一个重要影响因素。当前在当代机械制造业的精准度的要求下，普通级别的数控机床的加工精准度已经可以控制在5m之内。

1.2.2 影响当代制造业的智能化发展

智能化发展是当代社会各行各业所追求的，同样也是机械制造业发展的一个大方向。数控技术的发展可以包括智能化的各个方面，如提高机械制造的加工效率的智能化、机械制造中自适应控制的的智能化、自动识别负载的智能化等。在当代机械制造业中，数控技术可以帮助机械制造加工参数的智能化，在加工过程中通过检测机械制造的加工过程，完成加工过程的自适应控制技术。智能化数控技术的发展，不仅有效的保障了当代机械制造的质量，而且提升了机械制造的生产效率。数控技术的智能化、网络化的发展，简化了当代机械制作业中编程与操作过程，数控技术中自智能化操作界面与动编程系统的不断完善也是智能化发展带来的优势，除此之外智能故障诊断、联网监控等功能，也是数控技术发展的趋势[4]。

1.2.3 影响当代机械制造业的可靠性

数控技术的发展与之前传统的机床相比较，增加了数控系统和监管控制等，这很大程度的提高了当代机械制造业应用数控技术的可靠性。通过近几年的发展，数控机床的加工零件编程的复杂，加工周期长，但与此同时，在使用过程中不出现故障的概率大大的提高，这就使得在当代机械制造业使用数控技术的过程中可靠性，不容易出现故障。

2 . 我国机械数控加工技术现状及存在的问题

2.1数控技术在现代机械领域的应用

2.1.1汽车制造

随着社会经济水平的发展进步，人们的生活水平也获得了提高，我国对汽车的需求不断增长，推动了汽车行业的不断发展。传统的机械制造技术很难适应新形势的需要，应当逐渐被取缔，应当及时应用先进理念，并在先进理念的指导下应用数控技术到汽车制造行业当中。作为一项工序繁杂的重要工作，传统的汽车制造技术是在大量人力工作的基础之上的，在制造过程当中随时可能产生各种问题，从而对汽车的整体质量产生影响。而数控技术将通过先进的计算机技术，解放大量人力。工作人员只需要应用计算机设备对机械制造过程加以控制与管理就可以确保生产的质量和水平，更复杂的工序将由机械来完成，极大程度上避免了人工作业可能存在的事务。在应用数控技术之后，越来越多的先进技术与精密方法在汽车制造行业当中得以应用，汽车制造效率更高、质量更好、工序更加精密，相比以往获得了绝无仅有的发展[5]。

2.1.2 工业生产数控技术

在历经多年发展之后，已经在工业生产当中有了较广的应用范围并取得了突出成绩。伴随着社会的不断发展，传统的工业生产方法被数控技术所取缔是必然现象。数控技术能在提升工业生产效率的基础上，最大限度确保工人安全与产品质量。一般而言，许多工业生产行业的用工环境十分恶劣，往往伴随着较高的危险性，人员安全受到威胁，因此，这些行业的生产效率与生产质量都受到限制。而数控技术通过员工操作计算机，利用自动化设备与计算机设备来完成机械制造，在为工作人员提供安全系数更高的生产、工作环境的基础之上，更进一步确保了工作效率的提高。在应用了数控技术的工业生产过程当中，自动化设备以预设程序为工作标准，具有更高的准确性，而且还可以实现对机械制造过程的全程监控，发现问题能够及时加以管控，确保了生产的质量与生产的稳定性。

2.1.3 航天航空工业

航天航空工业作为展现一个国家综合国力和总体科技水平的重要指标，在工业当中居于重要与领先地位。和其他行业的机械制造不同，航空航天工业要求更高的精准度，这样才能够保证在制造过程当中避免误差。众所周知，这是十分困难的。航空航天工业的加工过程中，常常会应用到一些刚度较差的合金材料，对这些材料的加工与处理往往难度很大，而在过去，应用传统加工技术进行加工的过程当中，加工出的合金材料往往难以符合要求。因此，在加工过程当中应用数控技术，能够优化加工的精度与准确程度，时间已经证明，在航空航天工业当中应用数控技术能够取得很好的效果[6]。

2.2数控技术在机械制造应用中存在的问题

在目前机械数控加工技术实际应用过程之中还是依然存在诸多的问题，其中，主要的问题包括了程序编写问题、人为因素影响问题以及技术创新问题等等。在实际工作的过程之中要求工作人员对于问题引起高度重视。

2.2.1人为因素影响问题

目前国内数控机床加工技术虽然得到了极为广泛的运用，但是，数控加工技术还是处于不够成熟的阶段，在实际应用的过程当中特别容易受到其他方面的因素或者人为因素的影响而导致出现较大的问题。另外，由于人工错误操作等负面因素的影响，很容易导致数控加工设备出现老化的情况，设备一旦老化不但会对于设备加工的精度造成严重的影响，而且也会对于产品制造速度以及质量造成严重的负面影响，所以务必需要相关的工作人员能够进一步强化机械数控加工设备的管理工作，要对于机械数控加工设备进行不定期或者定期的检查工作，只有这样才能够有效的规避设备的隐患。另外一旦发现设备出现问题之后应当及时通知相关的维护人员实施修理及保养工作。除此之外，由于目前针对机械数控加工设备要求也存在着较大的差异性，所以，需要根据零件加工精度差异化开展加工工作[7]。

2.2.2 程序编写问题

在当前机械数控加工技术实际应用的过程当中，需要相关的工作人员编制好程序，其中编程质量直接关系到应用效果和水平，所以需要相关人士对程序编辑工作引起高度的重视。[8]。

在智能数控编程技术攻克方面取得了长足进步，形成了快速程编系统，在航空结构件的程序编制方面效率较常规程序编制效率提高了 30%~50%,但在对零件结构特性识别方面还不够稳定和准确，样本数还不足以完全支持该系统。在项目中因为期结构复杂，多曲面，多型框、小框格、大闭角的零件中使用快速程编系统就根本无法满足工艺准备的需要，快速程编系统根本就无法识别这些比较独特的零件特征，编程效率当然也就无法提高。

2.2.3 技术创新问题

“工业 4.0”是由德国率先提出来的，以提高德国工业竞争力为主要目的的战略。德国“工业 4.0”把信息技术与智能技术进行了结合，它可以扩展到配送物流、售后维修等其它领域。以德国西门子安贝格工厂电子制造工厂为例，它拥有高度自动化和弹性化的生产线，被称为目前世界最为接近工业 4.0 概念雏形和智能制造水平较高的工厂，安贝格工厂的废品率为 15 件/100 万件，可靠性达到 99.9985%，而产品的可追溯性更是高达 100%，管理 30 亿的元器件，员工却只有 1200 名，生产设备和电脑可以自主处理 75%的工序。一系列的数据背后折射出西门子安贝格工厂电子制造工厂在数控技术人才队伍建设的优越性，虽说企业之间的生产产品存在较大的差异性，但对标国际一流，我国数控技术创新存在的着一系列不足。

在自适应加工工艺技术方面还不够成熟，主要体现在铝合金材料的内应力释放、变形切削量的控制、高缘条弹刀、薄璧件转角拉刀以及自动加减走刀轨迹方面还急待攻克和解决。产品质量优异并且稳定是智能制造的一个关键性指标，虽然产品合格率最高达到 99.8%，但是不稳定，时升时降，人为干预比较严重，通过某企业质控部门发布的数据来看其故障数量 50%以上来自工艺性问题以及工艺性问题引发造成人工干预的其它原因。

标准化工作逐渐在制造企业内推广应用起来，但让每一个技术人员接受、应用、深入推广仍然是一个漫长的的过程。并且没有一个有效的约束手段，没有可量化的评价系统。在数控加工工艺技术方面虽然实现了“分族分类”的专业化分工，要求执行标准化操作，但要求和现实总是存在差距的，有同一类零件左右件由两个不同的工艺技术人员进行工艺技术程编，最后在同一类机床上加工周期相差 30%，这给后期的员工评价任用也带来了不小的阻碍，而且还把零件的生产周期困难会向智能排产转移了，很大程度违背智能制造同一性、互换性的要求。

3 . 机械加工数控技术水平的发展策略

3.1注重对数控技术领域高素质人才的培养

要真正发挥数控技术在机械制造中的作用，离不开数控技术领域的优质技术人才。对于当前的企业来讲，在实际发展过程当中，主要的核心在于人才，所以要进一步加强人才的培养力度，不断产生高素质的专业化的人才，为企业的健康稳定以及持续发展提供充分的助力。在当前，数控加工对于编程人才能力及素质要求相对比较严格，所以就需要企业高度重视编程人员培养工作，通过对编程人员进行培训教育、对于工程人员知识结构进行优化，这样才能够促使编程工作人员编程能力得到不断的提高，有利于进一步提升数控机床加工的精度以及能力[9]。机械制造企业要采取各个类型的手段，加强对数控技术研发以及应用等方面专业人才的培养。

首先，机械制造企业的领导要不断更新对数控技术的认识，并要及时安排该领域内有一定知名度的专家、学者、技术人员等为企业内员工进行授课与教学，达到提高企业内部员工专业素养的目的。其次，企业要创设严格的绩效考核规章制度，对企业员工的专业技能进行定期的考核。最后，安排企业内部的优秀员工代表去往数控技术科研院所学习，为企业未来的发展培养越来越多的人才。最后，应该大力引进先进的技术，合理利用最先进的数控技术，促进企业生产效率的提高，进而使得企业的经济效益进一步提高。

3.2 采用先进的机床设备管理模式

面向智能制造的制造生产效率更高、产品质量更加稳定的具体要求，要将标准化工作宣贯执行到位，没有工业纪律性，什么好的东西都是空话；所创新的培训培养平台并不是“一劳永逸”的，随着企业的发展，智能制造有了新理解，标准化并不是绝对固定的，要在原来的基础上与时俱进，唯一不变的就是变化，可以尝试用动态变化“工艺效率基线”来督促标准化工作的持续优化和推进。

由于当前电子信息技术得到了飞速的发展，在目前需要相关的工作人员能够进一步加强数控设备的维护和管理，要通过利用计算机对于机械数控加工设备实施集中化的管理，这样就可以有效降低管理和维护的成本，促使数控加工技术水平得到提升。

3.3引入先进技术的同时，注重创新力

随着计算技术、信息技术、网络技术的迅速发展，开放式数控系统的优越性己被越来越多的系统制造商、设备制造商和用户所认识和欢迎。它满足了目前技术、市场、生产组织等多方面快速变化对数控系统的柔性和通用性提出的要求，为将来车间自动化向更高层次的集成提供了广阔的前景，极大地提高了制造业的国际市场竞争能力。因此，我们要把握好契机，开发出能与国际数控技术相娘美的开放式数控系统，提高我国民族数控产业在国际市场上的竞争能力。

相对其他国家而言，我国的数控技术总体水平还是不够高的，与很多发达国家相比，我国这方面是与其存在较为明显的差距的。可以根据自身情况，适当引进一些国外比较先进的数控技术，并真正地将这些先进技术运用起来，不断摸索与学习，渐渐地就能使得自身的技术创新能力得到一定程度上的提升。但是这不仅要求能正确地面对我国数控技术应用过程中出现的问题，还要求科学合理地加大数控技术研发力度，并要具有一定的资金投入。这就要考虑到我国当前阶段的发展状况，以及机械制造业中数控技术的发展现状，一定要充分认识到数控技术对机械制造的积极作用，并树立与国外先进技术有机结合的理念，进而研发出真正符合我国自身发展需求的数控技术。

4.结论与展望

4.1结论

数控技术的快速发展为我国不断接近世界水平提供了良好的机遇。机械制造行业是我国实现现代化的根基产业，机械制造业的进步直接影响着其他行业的发展。同时，机械制造业的水平也是国家信誉的保障，先进的机械制造水平能为中国提高国际地位。综上上述，为了促使企业经济效益和核心竞争力得到提高，需要进一步的提高企业数控机械加工工作水平，虽然目前机械数控加工取得了一定的成就，但是还是存在着很多的缺陷，和西方国家距离比较大，这就需要相关人士采取科学合理的措施对数控机械加工技术进行改良和完善，提升数控机械加工技术的应用效果。现阶段我国机械数控技术的水平与世界先进水平还存在一定的差距，对一些较难的机械零件还是只能从国外进口，因此需要结合我国的实际情况，不断地进行创新，机械化数控技术的发展是一项长期的战略发展，相关工作人员需要对其进行深入的研究，参考国外成功经验，不断的提高机械数控技术的精准度、适用性、智能化、复合化和可靠性，从而提高企业的经济效益和市场竞争力，推动我国现代机械制造业的进一步发展。

4.2 展望

在未来的机械数控技术发展中，将朝着高精度、开放式、智能化、复合化和高可靠性的方向发展。第一，机械数控技术本身就具有高效率和高精准度的特点，因此在未来的发展可以通过使用高速 CPU 芯片、多 CPU 控制系统等一系列改善计算机性能的方式，进一步提高机械数控技术的精度;第二，机械数控技术通过建造开放式的结构，能够提高其适用性，简化编程、操作和技术，在开放式的结构体系下，硬件和总线规范都是开放的，便于制造商和使用者的沟通和交流;第三，随着科技水平的不断进步，未来机械数控技术也会逐渐朝着智能化的方向发展，将人工智能技术与机械数控技术结合，能够自动进行程序的编辑、制造的监管等等，还能够有效提升制造加工的精度;第四，为了进一步提高工作效率，在未来的机械数控发展中，势必要朝着复合化的方向发展，从而避免一些不必要的动作，大量节省时间，有效提高工作效率;第五，随着机械数控技术的广泛应用，人们对其可靠性提出了更高的要求，因此在未来的机械数控技术发展中，必须要不断的提高其可靠性，以满足大量生产、高效率生产的要求。

参考文献

【1】董峰 , 潘学民 . 数控技术的特点及其在机械制造中的应用 [J]. 今日科苑 ,2015(9):109.

【2】王舒玮，盛彬.数控加工技术在机械模具制造中的应用分析[J].化工管理，2019（24）：91-92.

【3】周开彦.浅析机械制造中数控技术的应用[J].科技创新导报，2012(5)：96.

【4】赵萌.试论机械制造中数控技术的应用[J].山东工业技术，2018(9)：61

【5】刘萍 . 数控技术在本国机械制造行业应用研究 [J]. 南方农机，2018，49(9)： 203.

致谢

在大学的学习期间，在老师和朋友的全力支持下，我付出了很大的努力并获得了很多。自从我入学以来，我的老师以严谨的科学态度和严谨的学术态度激励着我，不仅给了我学术指导，还传授给我了许多为人处世的人生道理。在此，我要向我的老师表达我最真挚的感激之情。同时，我还要感谢我的父母。他们对我的养育之恩和对我学业上的支持与陪伴，让我无法回报，你们的健康快乐永远是我最大的心愿！也要对我身边朋友给予我的帮助表示感谢。

本论文的完成也离不开其他老师和同学的关心和帮助。感谢老师在论文开题和中期评估中对我论文提出的宝贵意见。再次感谢我的同学和家人对我的关心和帮助，正是因为有了老师、同学和家人们的支持和帮助，才使我的毕业论文能顺利完成，我在这里再次向大家表示感谢，祝大家一切顺利，身体健康。