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機(jī)電數(shù)控技術(shù)的結(jié)合效應(yīng)
機(jī)電數(shù)控技術(shù)的結(jié)合效應(yīng)【1】
摘 要：機(jī)電一體化技術(shù)指的就是結(jié)合機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)的一種綜合技術(shù)，進(jìn)而可以充分發(fā)揮出各自具有的功能。
數(shù)控技術(shù)指的就是通過數(shù)字代碼的程序指令對(duì)機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行軌跡、速度等進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)控制與操作自動(dòng)化的一種技術(shù)。
本文以數(shù)控機(jī)床為例，對(duì)機(jī)電數(shù)控技術(shù)的結(jié)合開發(fā)與實(shí)施進(jìn)行分析與研究。
關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化 數(shù)控技術(shù) 技術(shù)開發(fā)
數(shù)控機(jī)床是應(yīng)用數(shù)控技術(shù)的新型機(jī)電設(shè)備，是對(duì)傳統(tǒng)機(jī)械制造進(jìn)行滲透而產(chǎn)生的一種機(jī)電一體化產(chǎn)品。
其技術(shù)涉及的范圍比較廣，包括伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)、機(jī)械制造技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、信息處理技術(shù)以及軟件技術(shù)等。
一、數(shù)控機(jī)床的概述
數(shù)控技術(shù)的典型應(yīng)用就是數(shù)控機(jī)床。
在某種程度上而言，數(shù)控機(jī)床的制造水平也就代表了當(dāng)時(shí)機(jī)械制造行業(yè)的生產(chǎn)水平。
數(shù)控機(jī)床指的就是應(yīng)用數(shù)控技術(shù)的機(jī)床，此機(jī)床的各項(xiàng)操作都是通過數(shù)字代碼程序指令實(shí)現(xiàn)的，基本上達(dá)到了生產(chǎn)自動(dòng)化。
數(shù)控機(jī)床的加工性能要比普通機(jī)床強(qiáng)很多，其具備很好的加工適應(yīng)性，在對(duì)加工對(duì)象進(jìn)行更換的時(shí)候，只需要對(duì)相應(yīng)的程序指令進(jìn)行更換就可以了。
現(xiàn)階段，數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)主要分為三個(gè)部分：數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)與機(jī)床主體。
數(shù)控系統(tǒng)主要就是負(fù)責(zé)各種邏輯的運(yùn)算，包括由電力電路構(gòu)成的輸出設(shè)備、程序讀入設(shè)備、運(yùn)算核心等。
伺服系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的重要組成部分，其主要包括閉環(huán)伺服、半閉環(huán)伺服與開環(huán)伺服這三個(gè)結(jié)構(gòu)。
其中閉環(huán)伺服的反饋精度比較高，但是在調(diào)試方面就存在著很大的難度，比較適合應(yīng)用在精度要求比較高的大型數(shù)控機(jī)床上;半閉環(huán)伺服的加工精度與速度也是比較高的，但是與閉環(huán)伺服相比還是有一定差距的，其主要適合應(yīng)用在中小型數(shù)控機(jī)床上;開環(huán)伺服的加工精度與速度都會(huì)受到一定的限制，但是相對(duì)的結(jié)構(gòu)就比較簡單。
機(jī)床主體的設(shè)計(jì)充分考慮了精度、熱穩(wěn)定性、剛度以及抗振性等相關(guān)方面的要求，使其可以具備良好的適應(yīng)性、穩(wěn)定性與連續(xù)性。
現(xiàn)階段，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、編程技術(shù)以及微電子技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，使得機(jī)電一體化的發(fā)展得到了很大的支持，相應(yīng)的數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)也越來越智能化與多元化，不僅擁有了自我診斷故障的能力，還達(dá)到了自動(dòng)編程的程度，使得數(shù)控機(jī)床更加的自動(dòng)化與智能化。
二、數(shù)控技術(shù)的開放式結(jié)構(gòu)
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，數(shù)控技術(shù)得到了飛速的發(fā)展，并且逐漸完善。
目前，在數(shù)控系統(tǒng)中融入了很多的加工工藝、管理經(jīng)驗(yàn)以及操作技能等方面的信息，使得數(shù)控系統(tǒng)的智能化水平得到了有效的提高;除此之外，在數(shù)控系統(tǒng)中應(yīng)用了自我診斷故障與圖形交互等功能，在一定程度上也加快的系統(tǒng)的發(fā)展。
針對(duì)這樣的情況提出了一種開放式的數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其表現(xiàn)形式主要分為兩種：其一，計(jì)算機(jī)數(shù)字控制機(jī)床和程序計(jì)數(shù)器主板的結(jié)構(gòu)形式，也就是將程序計(jì)數(shù)器主板插入到計(jì)算機(jī)數(shù)字控制機(jī)床中;其二，運(yùn)動(dòng)控制板和程序計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)形式，也就是將運(yùn)動(dòng)控制板插入到程序計(jì)數(shù)器的插槽中。
對(duì)于數(shù)控系統(tǒng)而言，可靠性才是其核心特點(diǎn)，缺乏一定的可靠性也就決定其在生產(chǎn)實(shí)踐中無法得到長期的運(yùn)用，所以，一定不允許發(fā)生程序計(jì)數(shù)器死機(jī)的現(xiàn)象。
綜合考慮，采用第一種結(jié)構(gòu)形式，不僅可以增加系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，還可以保證界面的開放性。
三、伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)
伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)指的就是在計(jì)算機(jī)控制下，通過控制算法軟件對(duì)驅(qū)動(dòng)展開一定控制的伺服設(shè)備的有關(guān)技術(shù)。
該技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：一是，不存在溫漂效應(yīng)，具備一定的穩(wěn)定性;二是，一般是以數(shù)值計(jì)算為運(yùn)行基礎(chǔ)，具備較高的精度;三是，應(yīng)用的是參數(shù)對(duì)設(shè)置，減少了系統(tǒng)調(diào)整的次數(shù);四是，做成集成電路的難度要小很多。
現(xiàn)階段，數(shù)控系統(tǒng)中的伺服技術(shù)已經(jīng)取得了一定的突破，主要體現(xiàn)在：驅(qū)動(dòng)方式已經(jīng)逐漸由直流向交流轉(zhuǎn)變、控制方式已經(jīng)逐漸由模擬硬件向數(shù)字化軟件轉(zhuǎn)變。
比如，現(xiàn)階段應(yīng)用在數(shù)控機(jī)床伺服主軸裝置上的交流數(shù)字驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，已經(jīng)成為控制系統(tǒng)的主要裝置之一。
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，特別是計(jì)算機(jī)處理與邏輯運(yùn)算技術(shù)的發(fā)展，有效的促進(jìn)了伺服技術(shù)的發(fā)展與完善。
比如，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的應(yīng)用，不僅有效的減少了采樣時(shí)間，還加快了系統(tǒng)的運(yùn)算速度。
四、計(jì)算機(jī)數(shù)字控制機(jī)床系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)
數(shù)控系統(tǒng)在控制多臺(tái)機(jī)床操作的時(shí)候，需要展開一定的網(wǎng)絡(luò)通信，網(wǎng)絡(luò)存在的目的也就是為了完成通信與共享信息。
這樣的通信方式一般包括四級(jí)：一是，企業(yè)管理級(jí)，通常是由以太網(wǎng)構(gòu)成，負(fù)責(zé)總的協(xié)調(diào)工作，對(duì)總生產(chǎn)計(jì)劃進(jìn)行適當(dāng)?shù)陌才诺取?/p>
二是，車間管理級(jí)，通常是由以太網(wǎng)構(gòu)成，主要就是對(duì)各車間的生產(chǎn)調(diào)度進(jìn)行負(fù)責(zé)，包括安排生產(chǎn)計(jì)劃、準(zhǔn)備生產(chǎn)設(shè)備等。
三是，車間單元控制級(jí)，通常是由分布式數(shù)控系統(tǒng)展開相應(yīng)的控制，利用分布式控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)零件程序的上傳下達(dá)。
同時(shí)，計(jì)算機(jī)數(shù)字控制機(jī)床與通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接可以實(shí)現(xiàn)維修數(shù)據(jù)的傳遞，讓用戶可以直接與NC生產(chǎn)廠進(jìn)行通信，從而將各個(gè)制造廠聯(lián)系起來，形成一個(gè)虛擬的制造網(wǎng)絡(luò)。
四是，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備級(jí)，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備級(jí)的主要任務(wù)就是實(shí)現(xiàn)設(shè)備單機(jī)、連線控制、在線監(jiān)測(cè)、采集運(yùn)行數(shù)據(jù)、儲(chǔ)存與統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)以及通信連網(wǎng)等功能，進(jìn)而確�，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備可以高質(zhì)量的完成生產(chǎn)任務(wù)，并且將相關(guān)數(shù)據(jù)傳遞給工廠管理層，同時(shí)接受管理層下達(dá)的相關(guān)指令，并且按照相關(guān)指令執(zhí)行操作。
五、操作與維修
數(shù)控系統(tǒng)具有觸摸面板，在操作的時(shí)候非常方便、簡捷。
隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，采用存儲(chǔ)卡的方式改變數(shù)控技術(shù)的發(fā)展得到了廣泛的關(guān)注，數(shù)控系統(tǒng)逐漸向智能化、集成化、網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化以及微機(jī)電控制系統(tǒng)方向發(fā)展，無論是操作還是維修都具有一定的簡易性。
六、結(jié)束語
總而言之，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷與進(jìn)步，機(jī)電一體化的發(fā)展也在逐漸進(jìn)行，相關(guān)的數(shù)控技術(shù)也得到了廣泛的應(yīng)用。
因此，一定要加強(qiáng)對(duì)機(jī)電數(shù)控技術(shù)結(jié)合的研究，為以后相關(guān)課題的研究提供可靠的參考依據(jù)。
參考文獻(xiàn)
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機(jī)電數(shù)控技術(shù)的結(jié)合效應(yīng)用【2】
【摘 要】在當(dāng)前的社會(huì)發(fā)展中，機(jī)電一體化技術(shù)水平不斷提高，在社會(huì)各行各業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。
所為機(jī)電一體化技術(shù)也就是將現(xiàn)代化電子技術(shù)與機(jī)械技術(shù)中的優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮出來，從而達(dá)到理想的生產(chǎn)效果。
機(jī)電數(shù)控技術(shù)是由技術(shù)人員對(duì)具有數(shù)字代碼的程序進(jìn)行操作，從而對(duì)機(jī)電工程中設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行全面控制，從而使其實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。
本文結(jié)合某工廠的數(shù)控車床為例，淺要論述了機(jī)電數(shù)控技術(shù)的結(jié)合效應(yīng)用，以供參考。
【關(guān)鍵詞】機(jī)電;數(shù)控技術(shù);結(jié)合效應(yīng)用
機(jī)械制造業(yè)是當(dāng)前我國社會(huì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)之一，在其生產(chǎn)與制造過程中，生產(chǎn)車間的數(shù)控車床具有至關(guān)重要的作用，其先進(jìn)程度與科技水平都關(guān)系到機(jī)械制造企業(yè)的生產(chǎn)能力。
所謂數(shù)控車床也就是由技術(shù)人員對(duì)具有數(shù)字代碼的程序進(jìn)行控制，從而對(duì)機(jī)電設(shè)備的生產(chǎn)速度、生產(chǎn)效率等進(jìn)行全面控制，從而使其實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，滿足產(chǎn)品的生產(chǎn)效果。
1 數(shù)控車床的概述
相對(duì)于普通的自動(dòng)車床而言，數(shù)控車床具有較高的加工性能，并且其適應(yīng)能力相對(duì)較好，技術(shù)人員在實(shí)際生產(chǎn)過程中只需要對(duì)其中相應(yīng)的成句進(jìn)行更換，也就能夠達(dá)到理想的加工效果。
另外，數(shù)控車床在生產(chǎn)過程中還能夠確保產(chǎn)品加工的精確度，簡化產(chǎn)品加工時(shí)的難度，尤其是在小批量的生產(chǎn)當(dāng)中，更能夠確保產(chǎn)品的質(zhì)量，因此受到了人們的廣泛關(guān)注。
在當(dāng)前的社會(huì)發(fā)展中，數(shù)控車床主要分為以下三個(gè)部分：第一部分：數(shù)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)的主要工作內(nèi)容是對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行各類邏輯運(yùn)算，其主要分為點(diǎn)位控制系統(tǒng)、直線控制系統(tǒng)以及連續(xù)軌跡控制系統(tǒng)三大類。
第二部分：伺服系統(tǒng)，它是數(shù)控車床的關(guān)鍵部分，在數(shù)控車床運(yùn)行過程中，該系統(tǒng)主要分為三大結(jié)構(gòu)類型：1)開環(huán)伺服結(jié)構(gòu)，這一結(jié)構(gòu)中并沒有設(shè)置檢測(cè)設(shè)備，在實(shí)際加工過程中獲取不了更精確的信息，因此這一結(jié)構(gòu)在實(shí)際生產(chǎn)過程中對(duì)于產(chǎn)品的加工速度以及精確度都會(huì)起到一定的限制多用;
2)半閉環(huán)伺服結(jié)構(gòu)，相對(duì)于開環(huán)伺服結(jié)構(gòu)而言，這一結(jié)構(gòu)的加工速度以及精確度都能夠受到技術(shù)人員的控制，因此，許多生產(chǎn)廠及其數(shù)控車床當(dāng)中都將這一結(jié)構(gòu)應(yīng)用在其中;
3)閉環(huán)伺服結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的工作原理與半閉環(huán)伺服結(jié)構(gòu)的工作原理相似，但是不同的是在閉環(huán)伺服結(jié)構(gòu)的下部分安裝了一個(gè)檢測(cè)設(shè)備，其主要功能是對(duì)工作臺(tái)的工作位置進(jìn)行檢測(cè)，具有較高的精準(zhǔn)度，但是這種結(jié)構(gòu)的調(diào)試難度相對(duì)比較大，因此我們一般會(huì)將這一結(jié)構(gòu)應(yīng)用在大型數(shù)控車床當(dāng)中。
第三部分：主體結(jié)構(gòu)，在對(duì)數(shù)控車床的主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)者應(yīng)當(dāng)對(duì)其剛度、穩(wěn)定性、精確度等進(jìn)行全面考慮，這樣才能夠擴(kuò)大其使用范圍，提高其性能。
在現(xiàn)代化社會(huì)發(fā)展中，各種電子信息技術(shù)的應(yīng)用推動(dòng)了機(jī)電一體化的發(fā)展，使數(shù)控機(jī)床在工作過程中實(shí)現(xiàn)了多功能化、智能化以及自動(dòng)化，確保了其運(yùn)行的質(zhì)量與效率。
2 機(jī)電數(shù)控技術(shù)的開放式結(jié)構(gòu)
隨著社會(huì)的發(fā)展以及技術(shù)水平的不斷提高，數(shù)控技術(shù)開始憑借著各種電子技術(shù)的不斷應(yīng)用而得到了快速的發(fā)展，并將其應(yīng)用在各種生產(chǎn)工藝當(dāng)中，現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)了智能化水平。
另外，在數(shù)控技術(shù)應(yīng)用中，通過技術(shù)人員在其中設(shè)置故障自我診斷裝置等，更是推動(dòng)了數(shù)控技術(shù)的快速發(fā)展。
在機(jī)電數(shù)控技術(shù)發(fā)展中，開放式結(jié)構(gòu)的建立是滿足上述各項(xiàng)目標(biāo)的基本條件，也就是說，在實(shí)際工作中，我們應(yīng)當(dāng)建立一個(gè)開放式結(jié)構(gòu)的數(shù)控系統(tǒng)，才能夠達(dá)到理想的生產(chǎn)效果與目的。
通過相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)，我們?cè)诮㈤_放式結(jié)構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)的過程中，其主要分為以下兩種不同的形式：第一種，CNC+PC主板的結(jié)構(gòu)形式。
即將PC主板插入到CNC設(shè)備中;第二種，PC+運(yùn)動(dòng)控制板的結(jié)構(gòu)形式，即將運(yùn)動(dòng)控制板插入PC機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)插槽中。
對(duì)于熟悉PC計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)開發(fā)廠家而言，選擇第二種結(jié)構(gòu)形式顯然更加具備優(yōu)勢(shì)。
但是可靠性是數(shù)控系統(tǒng)的核心特性，沒有高度可靠性是不能夠在生產(chǎn)實(shí)踐當(dāng)中得到長久應(yīng)用，因此，類似PC計(jì)算機(jī)的死機(jī)問題是完全不能發(fā)生的。
高精度、高速度的加工要求對(duì)于數(shù)控系統(tǒng)而言同樣非常重要，采用開放性的體系結(jié)構(gòu)會(huì)影響那些已經(jīng)生產(chǎn)出大量數(shù)控系統(tǒng)廠家，這些廠家會(huì)因?yàn)椴捎瞄_放性結(jié)構(gòu)而影響到原有系統(tǒng)的可靠性和維護(hù)服務(wù)質(zhì)量。
采用第一種方案便可以很好地增加數(shù)控系統(tǒng)的開放性，即不對(duì)原廠的數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行任何變動(dòng)，并在此基礎(chǔ)上為其增加一塊PC板，用戶通過鼠標(biāo)和鍵盤便實(shí)現(xiàn)了PC和CNC的緊密聯(lián)系，它不僅具有可靠的工作性能，而且界面開放。
3 網(wǎng)絡(luò)通信能力
適應(yīng)工廠自動(dòng)化需要，支持標(biāo)準(zhǔn)FA網(wǎng)絡(luò)及DNC的連接。
�、俟S干線或控制層通信網(wǎng)絡(luò)：由PC機(jī)通過以太網(wǎng)控制多臺(tái)15i/150i組成的加工單元，可以傳送數(shù)據(jù)、參數(shù)等。
�、谠O(shè)備層通信網(wǎng)絡(luò)：15i/150i采用I/O LINK與日本標(biāo)準(zhǔn)JPCN―1相對(duì)應(yīng)的一種現(xiàn)場(chǎng)總線。
�、弁ㄟ^RS―485接口傳送I/O信號(hào)，也可采用Prellbus―DP(符合歐洲1標(biāo)準(zhǔn)EN50170)以12Mbps進(jìn)行高速通信。
4 CNC系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)
數(shù)控系統(tǒng)從控制單臺(tái)機(jī)床到控制多臺(tái)機(jī)床的分級(jí)式控制需要網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，網(wǎng)絡(luò)的主要任務(wù)是進(jìn)行通信，共享信息。
這種通信通常分四級(jí)：首先，企業(yè)(公司)管理級(jí)，一般由以太網(wǎng)組成，負(fù)責(zé)總的協(xié)調(diào)，安排總生產(chǎn)計(jì)劃，進(jìn)行企業(yè)(公司)經(jīng)營方向的決策等。
其次，一般由以太網(wǎng)組成，負(fù)責(zé)全廠各車間生產(chǎn)調(diào)度，包括安排生產(chǎn)計(jì)劃、備品備件等。
再次，車間單元控制級(jí)。
一般由DNC功能進(jìn)行控制。
通過DNC功能形成網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)零件程序的上傳或下傳;讀、寫CNC的數(shù)據(jù);PLC數(shù)據(jù)的傳送;存貯器操作控制;系統(tǒng)狀態(tài)采集和遠(yuǎn)程控制等。
更高檔次的DNC還可以對(duì)CAD/CAM/CAPP以及CNC的程序進(jìn)行傳送和分級(jí)管理。
CNC與通信網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系在一起還可以傳遞維修數(shù)據(jù)，使用戶與NC生產(chǎn)廠直接通信，進(jìn)而，把制造廠家聯(lián)系在一起，構(gòu)成虛擬制造網(wǎng)絡(luò)。
最后，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備級(jí)。
現(xiàn)場(chǎng)級(jí)與車間單元控制級(jí)及信息集成系統(tǒng)主要完成底層設(shè)備單機(jī)及I/O控制、連線控制、通信連網(wǎng)、在線設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)及現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備生產(chǎn)、運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)等功能，保證現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備高質(zhì)量完成生產(chǎn)任務(wù)，并將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)信息傳送到工廠管理層，向工廠級(jí)提供數(shù)據(jù)。
同時(shí)也可接受工廠管理層下達(dá)的生產(chǎn)管理及調(diào)度命令并執(zhí)行之。
因此，現(xiàn)場(chǎng)級(jí)與車間級(jí)是實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化及CIMS系統(tǒng)的基礎(chǔ)。
5 結(jié)束語
通過上述我們可知，數(shù)控機(jī)床也就是我們將先進(jìn)的電子技術(shù)與傳統(tǒng)的機(jī)械制造技術(shù)有機(jī)的結(jié)合起來，使其優(yōu)勢(shì)得到充分發(fā)揮，從而為生產(chǎn)行業(yè)做出貢獻(xiàn)，生產(chǎn)出理想的產(chǎn)品，促使企業(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭中不斷發(fā)展。
當(dāng)前，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用，推動(dòng)了機(jī)械制造業(yè)的健康發(fā)展，實(shí)現(xiàn)國民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。
【參考文獻(xiàn)】
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