機電一體化在數控機床的應用

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摘要：機電一體化技術在各個領域尤其是數控機床領域的應用，能夠有效提升數控機床的操作性和功能性。文章從機電一體化技術和數控機床的定義、現狀、具體應用和發展趨勢等方面，對機電一體化技術和數控機床的融合應用做了相關的研究和分析，以供參考。

關鍵詞：機電一體化技術；數控機床；機電一體化應用

隨著時代的發展和社會的進步，科學技術的發展速度日新月異，在全球經濟持續發展的趨勢下，通過不斷的研發與創新，層出不窮的高新科學技術和科技產品被廣泛應用于社會生產的各個領域，為各行各業的長遠發展帶來了良好的機遇，同時也使各行各業在發展過程中發生了翻天覆地的變化。以微計算機為代表的微電子技術，已經在很多行業中得到應用并取得了相當可觀的成效，而機電一體化技術就是微電子技術的一個具有代表性的新型科學技術，它是電子技術和機械技術相結合的產物，是集合了計算機技術、自動控制技術、信息技術、伺服傳動技術、機械技術及傳感檢測技術等多重技術與一身的系統性控制操作技術。在生產制造的過程中，機械技術是機電一體化技術的基礎和根本所在，而機械技術的運用和實踐依賴于數控機床的操作，機械技術應用的重點也是在工作中適應機電一體化技術，并且利用各種技術的配合，改善機電一體化技術的材料、結構、性能等，以實現減小體積、減小重量、提升剛度、提升精度和改善性能的既定目標，從而保證機電一體化技術在數控機床的運用過程中，能夠進一步提升工作效率和產品質量。作為目前世界最大的數控機床生產國和消費國，我國的機床工業一直呈現井噴式的發展，對于機電一體化技術的需求越來越大，如何將機電一體化技術更加高效地運用于數控機床的制造和生產過程中，對于我國工業技術的發展和進步有重要的研究意義和現實價值。

1機電一體化簡介

機電一體化的概念最早起源于日本，英文表示為“Mechatronics”，取自英文單詞“mechanics”的前半段和“electronics”的后半段，意為機械技術和電子技術的結合。目前全世界廣泛認同的對于機電一體化的定義如下：機電一體化是在機械主功能、動力功能、信息功能以及控制功能上引進微電子技術，并將機械裝置與電子裝置利用相關軟件有機結合而構成的系統的總稱。隨著科學技術和工業技術的不斷發展，機電一體化技術已經成為一門有著自身領域范圍的系統性科學體系，而在未來科技的不斷發展和工業化進程趨勢加快的大前提下，機電一體化技術的研究和發展也將會有全新的理論和闡述。機電一體化的基本特征是，從系統的觀點出發，綜合運用機械技術、電子技術、微電子技術、信息技術、傳感器、計算機技術、接口技術、信號變化技術以及軟件編程技術等多項技術，根據系統功能、系統組織結構最優化目標，合理配置與布局各單元，在多功能、高質量、高可靠性、低能耗的意義上實現特定功能價值并使整個系統達到最優化。

2機電一體化技術的特征

機電一體化技術不同于其他相關技術，它是機械技術、電子技術、信息技術、計算機技術、接口技術、信號變化技術等多項技術綜合運用的新型技術，它的研究和發展不是局限于某個單一的技術層面，而是將多項核心技術進行創新結合和融合發展，從而構建出適合數控機床更加高效運行的一體化技術和設施。目前在實際的數控機床操作中運用機電一體化技術有以下三個方面的特征。（1）節省操作空間。隨著科技的不斷發展和機械技術、信息技術的不斷創新和變革，機電一體化設備的體積、質量越來越小，被廣泛應用于各個行業的生產、加工、制造過程當中，為企業的生產環境提供了更寬闊的操作空間。（2）提高生產效率。機電一體化技術相比于傳統的人力操作，能夠更顯著地提高企業的生產效率，隨著核心技術的不斷發展和創新，機電一體化技術在很多設備的制造運用過程中都采用了高效保質的設計和生產技術，對企業生產過程中生產效率的提升有極大的推動作用。（3）安全性更高。機電一體化技術集合了多項先進的科學技術，具有很高的應用價值，在實際的應用過程中只需要通過計算機就能夠實現機電一體化的整體運行，也更加安全可靠。

3機電一體化技術的發展現狀

機電一體化技術是時展和科技進步的產物，是機械技術、計算機技術、信息技術、自動控制技術等先進科技相結合的綜合性技術，對整個世界的工業化時展有著不可磨滅的重要貢獻。如今機電一體化技術已經被廣泛運用于工業生產制造的各個領域和行業當中，在智能化制造領域有著重要的地位。機電一體化技術極大地滿足了工業時代社會發展的需求，提高了企業的生產效率和市場競爭力，降低了企業的生產成本，對整個行業的發展有重要的推動作用。我國由于工業化起步較晚，接觸機電一體化技術的時間相對較短，在技術發展和運用的初期，由于人才設備的短缺和經濟支持不足，我國的機電一體化進程進展緩慢，相應的科學研究和技術革新難度較大，生產過程和產品質量等難以滿足社會的需求。我國要想加快經濟和工業化技術的進步，保持在國際競爭中的有利競爭地位，就需要不斷加大對機電一體化技術的投入和改革力度。

4數控機床的現存問題

隨著全球經濟一體化進程的不斷加快和科學技術的不斷發展，我國的工業技術也得到了長足的發展，但是我國的工業時代步伐相比于其他發達國家，起步較晚，設備落后，技術人才缺乏，機電一體化技術的應用和發展程度也比較緩慢。雖然近年來我國的機電一體化技術和數控機床領域一直是朝著復合、智能、高效、綠色、精密的方向發展，但是由于基礎薄弱，機電一體化在數控機床領域的運用存在著很多的問題。

4.1基礎薄弱，生產過程無法滿足社會需求

我國的工業化起步較晚，人才、設備、技術等領域基礎相對薄弱，對機電一體化設備以及數控機床等方面的研究也進展緩慢，由于缺乏相應的設備和人才，我國的很多生產設備還是應用的傳統落后的普通機床，與機電一體化技術的信息技術、計算機技術電子技術的融合難度很大，最終導致整個生產過程和產品質量無法滿足相關行業和社會的需求，極大地阻礙了機電一體化技術的規劃運用和發展。

4.2核心零部件主要依靠進口，自主研發能力低下

機電一體化技術在數控機床領域應用的一個重要途徑就是機床設備，而由于我國機床設備核心部件的生產一直處于研發階段，需求主要源于進口，導致企業的利潤降低，不利于整個機電一體化和數控機床領域的發展。核心部件的生產制造是我國整個機床行業和機電一體化技術應用方面的致命問題，導致我國的機電一體化企業和數控機床領域缺乏企業競爭力，對我國工業技術的整體發展極為不利。

5機電一體化技術在數控機床中的具體應用

5.1機械設計技術在數控機床中的應用

數控機床的正常運轉和使用最重要的工具和途徑就是機械設備，而機械設計技術是機電一體化技術的核心內容，它在數控機床的運行過程中有極其重要的作用，能夠最大限度地保證數控機床的生產效率，提升數控機床的整體性能，讓數控機床的價值真正得以體現。機電一體化技術當中的機械設計技術最主要的作用就是以計算機技術為基礎，根據生產過程中運行的實際需要對數控機床的機械設備進行優化和重組，提升機械設備的精確度和穩定性?；诟黜椣冗M的科學技術，革新機械設備，能夠進一步提升數控機床的應用價值，也有效保證了產品質量、生產效率以及人員的安全，對整個企業的發展都有顯著的推動作用。

5.2自動控制技術在數控機床中的應用

機電一體化技術的核心內容是通過計算機技術實現生產過程的一體化操作，而計算機的自動控制技術在數控機床中的運用能夠保證數控機床生產過程的自動化、高效化、高精度。自動控制技術通過計算機技術、信息技術等軟件載體和可編輯邏輯器件等硬件載體，對數控機床運行過程的信息、數據自動進行接收、計算、轉換、保存和輸出，同時利用PLC、CPLD等可編輯邏輯硬件對計算機相關指令進行讀取并傳輸到生產加工的各個環節，通過彼此之間的相互配合，實現整個數控機床的整體化運行。這一過程中極大地提高了數控機床的整體工作效率和工作質量，也顯著降低了工作人員的工作量，節約了人力成本，從而實現了企業生產效益的最大化。

5.3檢測與傳感技術在數控機床中的應用

數控機床的整體運行過程是相當龐大和復雜的，在長時間的工作中，因為工作環境、設備使用規范、設備壽命等因素的影響，設備的各個環節和零部件都會產生各種各樣的故障，容易引發產品質量、生產安全方面的各種問題，從而降低生產效率，對企業的生產造成不同程度的損失。機電一體化技術的檢測與傳感技術能夠對數控機床的各個零部件故障、設備運行狀況、電路問題等信息進行詳細、深入、全面的檢測，并通過傳感器的一系列功能將這些信息進行收集、分析、檢測并傳輸到計算機中，及時對生產過程中存在的問題進行檢查、報警，避免安全隱患和影響生產的情況出現，從而保證數控機床的良好運行狀態。除此之外，機電一體化的接口技術、信息技術、信號變化技術、軟件編程技術等先進科學技術在數控機床領域也有著非常廣泛的運用，對數控機床領域的整體發展作做了重要的貢獻。

6結束語

機電一體化技術是機械技術、計算機技術、信息技術、傳感檢測技術、自動化技術等諸多先進科學技術綜合運用的新型生產體系，是以機械技術、電子技術為主題，多門科學技術相互滲透、相互融合發展的新型科學體系，也是順應時展和社會科技進步的產物。隨著計算機技術、微電子技術、信息化技術等科技的不斷進步和發展，機電一體化技術在未來很長一段時間內都將是整個世界工業和科技發展的巨大推動力，機電一體化技術在數控機床領域的運用也會越來越廣泛，科學研究和科技發展必將推動更多高新科技和產品的出現，對機電一體化技術的廣泛運用和數控機床領域的長遠發展也將產生深遠的影響，而機電一體化在數控機床中的運用也會更加普遍，對國家的發展、社會的進步乃至世界工業化的推進都有著重要的意義。

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作者：崔沛 解向陽 單位：濟源職業技術學院