智能制造已成制造业主流趋势，数控技术何以脱颖而出？全面解析

创作时间:

2025-01-22 08:21:35

作者:

@小白创作中心

智能制造已成制造业主流趋势，数控技术何以脱颖而出？全面解析

随着科技的飞速发展，智能制造已经成为当今制造业的主流趋势。作为智能制造的核心组成部分，数控技术以其高效、精准和灵活的特点，在推动制造业数字化转型的过程中发挥着至关重要的作用。本文将深入探讨智能制造背景下的数控技术，分析其特点、优势及其在制造业中的应用。

智能制造与数控技术的紧密结合

智能制造是指通过集成信息化和工业制造，实现制造过程的智能化和自动化。数控技术则是实现这一目标的关键手段。数控技术通过数字化的控制系统，对机器设备进行精确的控制，使其能够高效、准确地完成复杂制造任务。

数控机床结构及关键装置拆解

数控机床使传统机械加工工艺，实现了加工过程自动化的质的变化。其机械结构特点一般要求：

结构简单、自动化程度高：一般若采用旋转电机+滚柱丝杠进给方案，则主轴箱、进给箱结构相对简单，电机直接连接主轴及滚珠丝杠；若采用直线电机、电主轴方案，则不需要丝杠、主轴箱。
广泛采用高效、无间隙传动装置：数控机床常用的滚柱丝杠副、塑料滑动导轨、静压导轨、直线导轨等高效执行部件，可有效减小摩擦力，提高传动效率；
具有适应无人化、柔性化加工的特殊部件；数控机床往往具有自动换刀装置、动力刀架、自动排屑装置、自动润滑装置、自动工作台交换装置、自动装卸、自动对刀、破损检测、立卧转换等，工艺更加复合化，功能集成化；
对机械结构、零部件要求高：往往体现在刚度、功率、精度、抗震性。因为数控机床开机时间长、工作负载增加，但又要求高速、高精度、高效、无人化，因此要求粗精合一。

要提升数控机床的性能，往往需要从以下几个方面提升，分别是保证运动的精度和稳定性、提高结构件的刚度、提高机床的抗震性、改善机床的热变形，以及选择合理的数控机床总体布局。

数控机床的核心装置也是提高数控机床精度和稳定性的重要因素。具体来看，机床主要包含结构件、数控系统、伺服驱动系统、传动系统、刀塔刀库、其他零部件等部分，成本中结构件（铸件、钣金件）、数控系统、伺服驱动系统、传动系统等占比较高。根据秦川机床公告，其中结构件占总成本的35%左右，数控系统占总成本的22%左右，传动系统占总成本的20%左右，伺服驱动系统占总成本的13%左右。

数控装置是数控系统的核心，在数控系统中价值量占比也最高，其主要功能是识别和解释数控加工程序，并将该信息按照两类控制量分别输出：一类是连续控制量，送往驱动控制装置，一类是离散开关控制量，送往电气逻辑控制装置。驱动控制装置，包括进给伺服驱动装置、主轴驱动装置，前者由位置控制单元、速度控制单元、电动机、测量反馈单元等部分组成，根据指令正确驱动受控部件（机床移动部件、主轴头等）。主轴驱动装置由速度控制单元控制。电动机可以是各种步进电机、直流电机、交流电机。电气逻辑控制装置，接受数控装置发出的开关命令，主要完成机床主轴选速、启停、方向控制等功能，以及换刀、工件装夹、冷却、液压、气动、润滑系统控制等其他辅助功能。其形式可以是继电器控制线路，也可以是可编程控制器（PLC）形式。

对数控装置而言，以NC装置为核心的硬件数控系统已经日益减少，CNC（计算机数控系统）成为主流，由软件及硬件共同完成数控任务。在软件作用下，数控装置可以实现图形显示、系统诊断、各种复杂轨迹的算法控制、补偿算法实现、智能控制等硬件数控装置所不能完成的功能。此外，现代数控系统还采用PLC取代了传统的电气逻辑控制装置，直接实现对机床各种继电器控制逻辑，PLC可以位于数控装之外（即独立型PLC），也可与数控装置合为一体，即内装型PLC。