浅谈数控技术在智能制造中的应用

浅谈数控技术在智能制造中的应用
摘要：数控技术的发展与进步不仅关系着我国制造水平的提升，是我国制造产业发展的重要体现。

机械模具制造是当前我国制造业发展的重点与关键，随着社会的不断发展，相关企业之间的竞争日渐激烈，想要在激烈市场竞争中实现企业更好地发展，就要跟上时代发展的脚步，为产品生产提供有效的技术支持与保障，不断提升产品质量，节约生产成本。

在此背景下，人们会将数控技术应用在机械模具制造中，促使传统机械模具生产方式能够得到一定完善与优化，推动行业更好发展。

关键词：数控技术；智能制造；应用
引言
智能制造是智能制造技术与智能制造系统的统称，是一种人机一体化制造系统，其包含智能机械与专业人员，以一种高度柔性与集成的方式将智能技术融入在制造的各个环节。

这种制造模式具有极强的自律能力，系统能够收集、理解自身与环境信息，并能够对自身的行为做出分析、判断及规划，实现了人机一体化的高度统一。

1数控技术分析
数控技术通常情况下是指通过对数字化信息的应用，实现对设备运行、设备加工的控制，属于一种自动化技术。

数控系统是由数控装置部分、存储装置部分和反馈部分等不同部分组成。

数控机床通过数据输入，进行运算处理以及逻辑判断，并发出控制信号驱动电机，全面控制机床运行。

数控机床属于较为典型的一体化产品，能够实现机械、电子、计算机以及检测技术之间的相互结合。

在制造过程自动化中，数控技术在其中发挥着不可替代的重要作用，属于柔性制造系统的关键，同时也是当今集成制造系统中的重点内容。

数
控技术的应用，能够更好地实现制造业集成化、智能化与自动化。

通过合理应用数控技术，能够缩短产品生产周期，更好地解决复杂零件加工制造中存在的各类问题，提升产品的加工质量。

数控加工的特点体现在不同方面中，更适合零件的小批量生产，可以通过不同的程序，进行不同零件的生产加工。

由于工序相对集中，可提升零件的加工精度，防止装夹误差等情况的出现。

2数字控制系统的基本特征
数字控制技术是现代机器制造的核心技术，它包括光机电技术、通信技术、计算机技术和传感检测技术等多种先进技术。

当前大部分工业生产采用电脑技术来实现对数控加工过程的全过程控制，并事先编写相应的编程，由该软件实现对设备的操作、加工和维护。

工作人员可以在系统中输入相关数据，对其进行自动处理并进行判断和储存，操作均采用电脑软件协同进行，可以显著提高工作效率，增加技术的灵活性与实效性。

数控技术能够显示出一些比较突出的基础特性。

首先，由于数控技术是在计算机的基础上得到发展的，因此其具有良好的智能特性。

其次，数控技术在实际运用中也表现出了模块性。

将相应的编程与实现模块结合起来，可以实现多层次的功能，从而促进整个系统的模块性，提高整个活动的效能。

最后，在实际生产中，数控技术的控制度和准确度都比较高，在生产中表现出了明显的优越性，能降低劳动力成本，达到很好的经济效益。

因此，数控技术具有较高的经济效益和生产效益。

3智能制造中数控技术的应用
3.1高速高精联动控制技术
与普通机床相比，数控机床能够实现多轴联动控制，高速多轴联动工况下各伺服轴频繁加减速，各轴运动性能、运动状态也存在固有差异。

多轴联动工况下机床的控制精确度的难度增加，导致实际轮廓轨迹偏离理想轨迹，因此数控机床的重点技术就是高速高精联动控制，其主要涉及到以下2个方面：（1）信息实时交互式现场总线技术。

利用该技术可实现数控设备与数控系统之间高效、可靠、同步的通信，可以更好地满足传统脉冲式或模拟式接口无法满足的控制要求，且后续现场总线技术与以太网或因特网结合应用，将大幅提高传输速率，扩大带宽，通信协议也更加开放。

（2）多轴联动同步控制技术。

多轴联动同步误差会对最终运动轮廓误差产生直接影响，因此需要保证伺服控制精度。

数控机床采用多伺服轴高速高精同步控制，因此控制策略及控制算法一直都是技术重点及难点。

为实现联动实时同步性能及精度控制的稳定性，数控机床采用网络同步控制方案，通过分散式多轴同步控制方法构建实时以太网通信专家平台，关键节点的运动采用智能网络控制，保证了位置同步性能的稳定性。

控制算法应用最为广泛的是PID反馈控制，其以智能算法为基础进行多轴高速高精同步控制，抗干扰能力、鲁棒性都较强。

但智能算法也存在一定不足，即计算量大、运行时间长，因此后续需要进一步加强研究。

3.2工业机器人
在以往的企业中，CNC系统是由控制、执行、传动三部分构成。

近几年，工业机器人的兴起，对工业企业的发展与革新起到了积极的推动作用。

尤其是在高温、有毒等恶劣的环境中更是如此。

随着人类社会的进步，在某些高风险的行业和工作中，机器人逐步代替了手工，保障了一线工人的安全。

数控技术在工业机器人的制造中得到了广泛的应用，它是由技术人员在机械臂上编程，将不同的程序输入各个部件中，并根据需要发出不同的指令，使其能够执行各种操作，以达到更好的效果。

同时，各个控制装置中的感应器也是高
度分化的，这些感应器会汇聚成一套完整的监测系统，对工作流程进行全面的监测，一旦发现问题，就能及时通知管理部门和员工。

3.3机床多源误差补偿技术
（1）几何误差补偿。

几何误差补偿主要包括两种方法，一种是误差模型解耦分离补偿法，即根据几何误差模型将空间误差解耦分离到各运动轴，获得对应补偿量后再通过运动后叠加补偿，也可以在运动前直接修改数控代码，该方法虽然精度高，但是效率较低。

另外一种是轮廓精度反馈控制补偿法，该方法具有实时补偿的优势，但控制参数整定比较困难，系统的抗扰动能力也相对较差。

正是由于几何误差补偿方法还存在不足，因此目前只应用于完全离线或在加工间隙补偿，动态、实时的几何误差在线补偿技术还有待深入研究。

（2）热误差补偿技术。

热误差主要是由于表征机床温度变化导致的零部件相对位置及形状发生变化，与几何误差相比，热误差具有时滞时变、多向耦合、非线性的特点，数控机床总误差源的40%～70%来源于热误差。

实际误差补偿过程中需要建立准确的热误差模型，常用的热误差建模方法包括原理性建模、基于可靠的热误差模型等。

原理性建模方法发展比较缓慢，因为难以确定数值分析边界条件，且热传导精确仿真也比较困难。

热误差实证建模以人工智能技术为基础，因此发展更加迅速，提高了机床热误差的预测精度。

热误差补偿技术包括原点平移法及反馈拦截积分法等，其中原点平移法是修正误差模型，通过I/O口将修正后的数控指令送至数控机床控制器，平移控制系统的参考原点进行热误差补偿。

反馈拦截积分法则是拦截位置传感元件反馈信号，外部补偿装置叠加热误差补偿量后再返回数控系统，校正当前机床的实际位置与指令位置偏差。

两种热误差补偿技术均能实现热误差实时补偿，但需要添加外部补偿器。

结语
在现代机械生产中，数控技术已经得到广泛应用。

该技术在制造业中的应用，使得制造业发生了较大变革，提升了其社会竞争力，并推动着该技术朝着更深的方向发展。

因此研究数控技术在智能制造中的应用具有重要的现实意义。