数控机床机电一体化概念分析

摘要:随着我国经济的不断发展和科技水平的提升，电子技术已经发展得非常成熟且在各个领域有着广泛的应用。机电一体化是机械技术与电子技术的有机结合体，将机电一体化的概念应用到数控机床中，可以充分发挥数控机床的多用途性。基于此，主要对机电一体化的概念及其在数控机床中的应用进行分析探究。

关键词:机电一体化；概念；数控机床；机械技术

现阶段，机电一体化已经成为适应科学发展的必然结果。随着大规模集成电路的广泛应用，电子技术与机械技术作为机电一体化的基础，通过研发和不断创新，使机电一体化系统不断得到改善创新和广泛应用。我国作为世界最大的机床消费国与生产国，机电一体化产品中比较典型的就是数控机床，在目前的制造业中扮演着关键的角色。

1我国机电一体化的发展现状

与发达国家相比，我国机电一体化发展相对落后。现阶段，十分缺乏机电一体化的相关人才，导致原有的工业系统发展速度较慢，与发达国家相比仍存在着明显的差距。其主要原因是我国接触机电一体化的时间较短，起步较晚，不具备较高的技术水平与经济条件；并且需要面对较大的改造任务量，严重阻碍了机电一体化的发展。现阶段，我国已经完成的任务量仍无法满足需求，并且我国有较多的传统设备，最为常见的就是工业炉窑风机电泵以及普通机床，这类设备想要与电子信息技术相结合并进行改造十分困难。

2我国数控机床技术发展过程中存在的不足

2．1功能部件开发速度较慢，无法适应和满足市场需求。与日本、美国等发达国家相比，我国数控机床功能部件的生产水平相对落后，研发能力不强，这一定程度上影响了成品的开发速度。与此同时，功能部件产品在开发时需要与国际企业进行合作，但在合作过程中，产品开发都是由国外企业完成的，我国企业只能对产品进行部件组装。总之，在现阶段，我国在开发功能部件时虽然与前几年相比有了很大的进步，但仍缺乏相关的新型功能部件开发技术，并且无法独立完成。从相关部门的调查结果中可以了解到，我国有70家固定资产超过千万以上的功能部件生产企业，占全部生产企业数量的10％左右［1］。2．2核心零部件依然来源于进口，国内企业无法进行突破与发展。我国是世界数控机床的消费与生产大国，但目前存在的最大问题在于仍然从国外进口数控机床的核心部件，产品的核心竞争力得不到提升。根据相关部门调查的调查数据，我国机床数控化率为34％左右，产值数控化率为8．3％左右，与发达国家有着明显的差距。例如，德国与美国这些西方发达国家的机床数控化率在76％左右，产值数控化率高达88％左右。比例的差距直接影响着核心零部件的加工效率以及精准率，并严重阻碍了我国数控机床行业的市场发展，使我国数控行业在较长时间内产品档次和美誉度都无法得到质的提升［2］。

3机电一体化的概念及其在数控机床中的应用

3．1机械设计技术在数控机床中的应用。机械技术是机电一体化的基础技术，在电子与机械的结合中，机械设计技术需要充分满足机电一体化的要求，比如精度准确、结构完善、质量轻、体积小等要求。数控机床的主要作用的是加工零件，但在应用机电一体化后，数控机床不再是传统意义的机床，计算机可以协调控制数控机床坐标轴之间的关系。与传统的数控机床相比，目前的数控机床有了明显的改进，主要体现在以下几个方面：第一，数控机床在改进中选择了半封闭或完全封闭的防护装置，可以减少操作过行程中出现的意外伤害，使切屑或切削液的飞出得到制止。第二，可以应用自动排屑装置。通常情况下，斜床身结构在数控机床的布局上是比较常见的，便于自动排屑，比较便利［3］。第三，现阶段的数控机床主轴箱工件装夹比较安全，主轴转速较快。数控机床主轴箱是由传统的主轴箱与变频电动机组合而成，可以有效满足主轴箱的转速要求，改进后以运用液压卡盘，加强了其便捷性与可靠性，也可以在一定程度上降低操作过程中的人力投入。第四，可自动换刀数控机床在加工过程中都采用了自动回转刀架，可以自动进行换刀，连续完成多道工序的加工任务。第五，应用独立的伺服电机，使机床传动链更加牢固、可靠。进给传动与主传动分离，可以使电动机独立运转，实现多轴联动。3．2自动控制技术在数控机床中的应用。自动控制技术、速度控制技术以及高精度定位控制技术在数控机床中的应用，可以有效保障数控机床的正常运行。控制技术中，信息的输入、输出、存储等都需要依靠计算机进行，因此与计算机技术有着紧密的联系［4］。与普通机床相比，数控机床的特点在于“数控”。机电一体化作为数控机床的核心，其技术包括软件编程技术与计算机技术等，是通过输入装置接收操作人员的加工信息，经数控逻辑电路整合、处理，并将其发送到伺服系统，以此驱动机床。将机电一体化技术应用到数控机床的编程控制器中，其主要作用是对数控装置所的指令进行接收，并对的指令进行译码，将其转换为控制信号。信息处理装置作为产品运行的指挥者，对信息内容的处理直接影响着产品的质量与效率［5］。3．3驱动技术在数控机床中的应用。执行驱动装置与执行元件是伺服驱动技术的基础。电气接口是数控装置与执行元件的连接位置，是执行驱动装置的控制指令，主要工作是接收数控装置，也可以与执行机构相连接，使驱动技术所规定的动作得到实现。进给驱动单元、主轴驱动单元都属于数控机床伺服系统的重要组成部分，该系统在接收指令信息后，按规定的路径运动、执行，使加工零件可以满足核心零部件的要求，从而提升数控机床的稳定性与精准性［6］。3．4检测与传感技术在数控机床中的应用检测与传感技术主要是对数控机床的参量，如速度、温度以及位置等进行检测。在数控机床中，传感技术与检测是不可忽略的重要部分，可以实时监控数控机床，按照相关要求进行合理操作，尽可能地保障数控机床的正常运行［7］。

4结语

综上所述，虽然我国数控机床技术在发展过程中存在着一些明显的问题，如功能部件开发速度较慢，核心零部件依然来源于进口，无法适应市场要求和满足用户多样化需求等，但机电一体化的应用是必然的趋势，其能保障数控机床的正常运行。因此，必须大力研发和创新，将机电一体化技术应用于数控机床的生产中，以推动产业的发展。

参考文献

［1］佚名．基于MCD平台的数控车床上下料机械手机电一体化概念设计与控制仿真［J］．机床与液压，2018，46（15）：68－72．

［2］宁蒙川，刘晓．基于PLC机电一体化技术在数控机床中的应用［J］．电子技术与软件工程，2017（15）：134．

［3］王俊杰，戴春祥，秦荣康，等．基于NXMCD的机电概念设计与虚拟验证协同的研究［J］．制造业自动化，2018（1）：106．

［4］许晓东，雷福祥，王伟，等．基于PLC的数控机床电气控制系统研究［J］．农业科技与装备，2016（10）：26－28．

［5］许建，刘明阳，张明良．西门子840DsL数控系统在260普通大型镗床技术改造中的应用［J］．制造技术与机床，2016（7）：134－139．

［6］梁玉．维改持续创新再制造前景看好———中机维协六届三次理事（扩大）会暨机床再制造与工业服务产业高峰论坛［J］．制造技术与机床，2018（1）：11．

［7］张凤香．智能再制造，前景广阔，大有可为———中机维协六届三次理事（扩大）会暨机床再制造与工业服务产业高峰论坛［J］．设备管理与维修，2018（1）：5．

作者:张海云 单位:临汾职业技术学院