机电一体化在数控机床的应用

摘要：机电一体化技术在各个领域尤其是数控机床领域的应用，能够有效提升数控机床的操作性和功能性。文章从机电一体化技术和数控机床的定义、现状、具体应用和发展趋势等方面，对机电一体化技术和数控机床的融合应用做了相关的研究和分析，以供参考。

关键词：机电一体化技术；数控机床；机电一体化应用

随着时代的发展和社会的进步，科学技术的发展速度日新月异，在全球经济持续发展的趋势下，通过不断的研发与创新，层出不穷的高新科学技术和科技产品被广泛应用于社会生产的各个领域，为各行各业的长远发展带来了良好的机遇，同时也使各行各业在发展过程中发生了翻天覆地的变化。以微计算机为代表的微电子技术，已经在很多行业中得到应用并取得了相当可观的成效，而机电一体化技术就是微电子技术的一个具有代表性的新型科学技术，它是电子技术和机械技术相结合的产物，是集合了计算机技术、自动控制技术、信息技术、伺服传动技术、机械技术及传感检测技术等多重技术与一身的系统性控制操作技术。在生产制造的过程中，机械技术是机电一体化技术的基础和根本所在，而机械技术的运用和实践依赖于数控机床的操作，机械技术应用的重点也是在工作中适应机电一体化技术，并且利用各种技术的配合，改善机电一体化技术的材料、结构、性能等，以实现减小体积、减小重量、提升刚度、提升精度和改善性能的既定目标，从而保证机电一体化技术在数控机床的运用过程中，能够进一步提升工作效率和产品质量。作为目前世界最大的数控机床生产国和消费国，我国的机床工业一直呈现井喷式的发展，对于机电一体化技术的需求越来越大，如何将机电一体化技术更加高效地运用于数控机床的制造和生产过程中，对于我国工业技术的发展和进步有重要的研究意义和现实价值。

1机电一体化简介

机电一体化的概念最早起源于日本，英文表示为“Mechatronics”，取自英文单词“mechanics”的前半段和“electronics”的后半段，意为机械技术和电子技术的结合。目前全世界广泛认同的对于机电一体化的定义如下：机电一体化是在机械主功能、动力功能、信息功能以及控制功能上引进微电子技术，并将机械装置与电子装置利用相关软件有机结合而构成的系统的总称。随着科学技术和工业技术的不断发展，机电一体化技术已经成为一门有着自身领域范围的系统性科学体系，而在未来科技的不断发展和工业化进程趋势加快的大前提下，机电一体化技术的研究和发展也将会有全新的理论和阐述。机电一体化的基本特征是，从系统的观点出发，综合运用机械技术、电子技术、微电子技术、信息技术、传感器、计算机技术、接口技术、信号变化技术以及软件编程技术等多项技术，根据系统功能、系统组织结构最优化目标，合理配置与布局各单元，在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值并使整个系统达到最优化。

2机电一体化技术的特征

机电一体化技术不同于其他相关技术，它是机械技术、电子技术、信息技术、计算机技术、接口技术、信号变化技术等多项技术综合运用的新型技术，它的研究和发展不是局限于某个单一的技术层面，而是将多项核心技术进行创新结合和融合发展，从而构建出适合数控机床更加高效运行的一体化技术和设施。目前在实际的数控机床操作中运用机电一体化技术有以下三个方面的特征。（1）节省操作空间。随着科技的不断发展和机械技术、信息技术的不断创新和变革，机电一体化设备的体积、质量越来越小，被广泛应用于各个行业的生产、加工、制造过程当中，为企业的生产环境提供了更宽阔的操作空间。（2）提高生产效率。机电一体化技术相比于传统的人力操作，能够更显著地提高企业的生产效率，随着核心技术的不断发展和创新，机电一体化技术在很多设备的制造运用过程中都采用了高效保质的设计和生产技术，对企业生产过程中生产效率的提升有极大的推动作用。（3）安全性更高。机电一体化技术集合了多项先进的科学技术，具有很高的应用价值，在实际的应用过程中只需要通过计算机就能够实现机电一体化的整体运行，也更加安全可靠。

3机电一体化技术的发展现状

机电一体化技术是时展和科技进步的产物，是机械技术、计算机技术、信息技术、自动控制技术等先进科技相结合的综合性技术，对整个世界的工业化时展有着不可磨灭的重要贡献。如今机电一体化技术已经被广泛运用于工业生产制造的各个领域和行业当中，在智能化制造领域有着重要的地位。机电一体化技术极大地满足了工业时代社会发展的需求，提高了企业的生产效率和市场竞争力，降低了企业的生产成本，对整个行业的发展有重要的推动作用。我国由于工业化起步较晚，接触机电一体化技术的时间相对较短，在技术发展和运用的初期，由于人才设备的短缺和经济支持不足，我国的机电一体化进程进展缓慢，相应的科学研究和技术革新难度较大，生产过程和产品质量等难以满足社会的需求。我国要想加快经济和工业化技术的进步，保持在国际竞争中的有利竞争地位，就需要不断加大对机电一体化技术的投入和改革力度。

4数控机床的现存问题

随着全球经济一体化进程的不断加快和科学技术的不断发展，我国的工业技术也得到了长足的发展，但是我国的工业时代步伐相比于其他发达国家，起步较晚，设备落后，技术人才缺乏，机电一体化技术的应用和发展程度也比较缓慢。虽然近年来我国的机电一体化技术和数控机床领域一直是朝着复合、智能、高效、绿色、精密的方向发展，但是由于基础薄弱，机电一体化在数控机床领域的运用存在着很多的问题。

4.1基础薄弱，生产过程无法满足社会需求

我国的工业化起步较晚，人才、设备、技术等领域基础相对薄弱，对机电一体化设备以及数控机床等方面的研究也进展缓慢，由于缺乏相应的设备和人才，我国的很多生产设备还是应用的传统落后的普通机床，与机电一体化技术的信息技术、计算机技术电子技术的融合难度很大，最终导致整个生产过程和产品质量无法满足相关行业和社会的需求，极大地阻碍了机电一体化技术的规划运用和发展。

4.2核心零部件主要依靠进口，自主研发能力低下

机电一体化技术在数控机床领域应用的一个重要途径就是机床设备，而由于我国机床设备核心部件的生产一直处于研发阶段，需求主要源于进口，导致企业的利润降低，不利于整个机电一体化和数控机床领域的发展。核心部件的生产制造是我国整个机床行业和机电一体化技术应用方面的致命问题，导致我国的机电一体化企业和数控机床领域缺乏企业竞争力，对我国工业技术的整体发展极为不利。

5机电一体化技术在数控机床中的具体应用

5.1机械设计技术在数控机床中的应用

数控机床的正常运转和使用最重要的工具和途径就是机械设备，而机械设计技术是机电一体化技术的核心内容，它在数控机床的运行过程中有极其重要的作用，能够最大限度地保证数控机床的生产效率，提升数控机床的整体性能，让数控机床的价值真正得以体现。机电一体化技术当中的机械设计技术最主要的作用就是以计算机技术为基础，根据生产过程中运行的实际需要对数控机床的机械设备进行优化和重组，提升机械设备的精确度和稳定性。基于各项先进的科学技术，革新机械设备，能够进一步提升数控机床的应用价值，也有效保证了产品质量、生产效率以及人员的安全，对整个企业的发展都有显著的推动作用。

5.2自动控制技术在数控机床中的应用

机电一体化技术的核心内容是通过计算机技术实现生产过程的一体化操作，而计算机的自动控制技术在数控机床中的运用能够保证数控机床生产过程的自动化、高效化、高精度。自动控制技术通过计算机技术、信息技术等软件载体和可编辑逻辑器件等硬件载体，对数控机床运行过程的信息、数据自动进行接收、计算、转换、保存和输出，同时利用PLC、CPLD等可编辑逻辑硬件对计算机相关指令进行读取并传输到生产加工的各个环节，通过彼此之间的相互配合，实现整个数控机床的整体化运行。这一过程中极大地提高了数控机床的整体工作效率和工作质量，也显著降低了工作人员的工作量，节约了人力成本，从而实现了企业生产效益的最大化。

5.3检测与传感技术在数控机床中的应用

数控机床的整体运行过程是相当庞大和复杂的，在长时间的工作中，因为工作环境、设备使用规范、设备寿命等因素的影响，设备的各个环节和零部件都会产生各种各样的故障，容易引发产品质量、生产安全方面的各种问题，从而降低生产效率，对企业的生产造成不同程度的损失。机电一体化技术的检测与传感技术能够对数控机床的各个零部件故障、设备运行状况、电路问题等信息进行详细、深入、全面的检测，并通过传感器的一系列功能将这些信息进行收集、分析、检测并传输到计算机中，及时对生产过程中存在的问题进行检查、报警，避免安全隐患和影响生产的情况出现，从而保证数控机床的良好运行状态。除此之外，机电一体化的接口技术、信息技术、信号变化技术、软件编程技术等先进科学技术在数控机床领域也有着非常广泛的运用，对数控机床领域的整体发展作做了重要的贡献。

6结束语

机电一体化技术是机械技术、计算机技术、信息技术、传感检测技术、自动化技术等诸多先进科学技术综合运用的新型生产体系，是以机械技术、电子技术为主题，多门科学技术相互渗透、相互融合发展的新型科学体系，也是顺应时展和社会科技进步的产物。随着计算机技术、微电子技术、信息化技术等科技的不断进步和发展，机电一体化技术在未来很长一段时间内都将是整个世界工业和科技发展的巨大推动力，机电一体化技术在数控机床领域的运用也会越来越广泛，科学研究和科技发展必将推动更多高新科技和产品的出现，对机电一体化技术的广泛运用和数控机床领域的长远发展也将产生深远的影响，而机电一体化在数控机床中的运用也会更加普遍，对国家的发展、社会的进步乃至世界工业化的推进都有着重要的意义。

参考文献：

[1]祁宁冬,梁婷婷.机电一体化技术在机械工程中的应用[J].造纸装备及材料,2020,49(6):31-32+78.

[2]秦歌.基于智能制造的机电一体化技术发展探究[J].河北冶金,2020(8):39-42.

[3]杨征.机电一体化技术的发展和应用分析[A].中国智慧工程研究会智能学习与创新研究工作委员会.2020万知科学发展论坛论文集(智慧工程三)[C].中国智慧工程研究会智能学习与创新研究工作委员会:中国智慧工程研究会智能学习与创新研究工作委员会,2020:10.

[4]崔锟,卫江红,李泽.新时代我国数控机床产业回顾与展望[J].山东化工,2019,48(24):125-126.

作者：崔沛 解向阳 单位：济源职业技术学院