机械加工工艺中的自动化控制技术研究

机械加工工艺中的自动化控制技术研究

王涛

航空工业哈尔滨飞机工业集团有限责任公司  黑龙江省哈尔滨市  150000

摘要：自动化控制技术在机械加工工艺中的应用是时代发展的必然，也是我国机械加工行业实现转型和升级的必经途径。实现加工信息自动化、加工生产自动化、加工运输自动化以及加工装配自动化和加工传感自动化，切实提高机械加工工艺的效率和质量，促进我国机械加工行业朝着智能化和自动化的方向发展。本文主要分析了自动化控制技术的作用，以及自动化控制技术在机械加工工艺中的具体应用内容。

    关键词：机械加工工艺；自动化控制技术；智能化；具体应用

    引言：

在科技创新的大背景下，智能化和自动化已成为机械加工行业发展的主流趋势，为顺应时代发展的潮流，增强自身的市场竞争优势，各大企业纷纷引入了自动化控制技术，提高了机械加工制造业的生产效率和质量。现代机械加工企业应当认识到市场的需求和变化，树立起规范化的自动化控制理念，结合市场的变动对机械加工工艺进行调整和优化，高效配置资源和管控生产流程，降低能源损耗，为企业带来更高的收益。

    1.机械加工工艺和自动化控制技术概述

1.1 机械加工工艺

机械加工是指根据设计图纸利用各种设备对机械产品进行加工生产的全过程，机械加工工艺的主要流程包括：确定生产类型、分析设计图纸选择加工技术、选择毛坯、设计工艺路线、确定加工各个流程和余量、计算机械设备的参数和误差、选择设备和器具、确定切削用量与工时定额、确定主要工序的技术要求检验方法、生产制造、检验改善等。机械加工工艺是对生产对象的形状、尺寸和相对位置以及性质等进行改变，将毛坯变成成品或者半成品，为机械产品提供高质量的构件[1]。机械加工工艺随着时代的发展和技术的革新，加工的范围也不断扩大，可以满足多种产品的生产需求，尤其是在自动化和智能化技术的应用后，加工的精读和效率大大提升。

1.2 自动化控制技术

自动化控制技术分为半自动化和全自动化，它是一种现代工业、农业、制造业等生产领域中机械电气一体自动化集成控制技术和理论。该技术的应用主要是在明确控制目标和要求的前提下，设计和构建相应的自动控制系统，进而保障某个过程按照预想进行或者实现某个预设的目标。自动化控制系统通常包含程序单元、传感单元、作用单元、制定单元以及控制单元等。其中程序单元是整个自动化控制系统中最关键的部分，需要针对不同的控制需求编写不同的程序。传感单元是系统中用来收集各项数据的部分，其能够将收集到的数据传递到控制单元，通过系统对数据进行计算、处理之后，基于程序下达相应的控制命令。制定单元则是连接和协调整个系统的重要部分，其能够对其他单元进行命令和调控，从而保障系统自身的安全性、稳定性与可靠性。至于控制单元自然就是直接与被控制对象相连的部分，执行控制命令[2]。

2.自动化控制技术在机械加工工艺中的具体应用

2.1加工信息自动化

随着现代机械生产制造产业的不断发展，机械加工工艺变得更加复杂，工艺应用中的相关信息类型、数量也有所增加。如果不能对加工信息进行全面有效地整合、分析、处理，那么会在很大程度上影响加工指令的有效执行，甚至可能导致加工生产出错。而将自动化控制技术应用到机械加工信息的管理之中，能够实现对信息的综合化、自动化管理，提高管理效率的同时实现对加工过程的有效监控，推动高质量生产作业的有效实现。将自动化控制技术与信息采集、信息处理相融合，可以通过传感单元实现对机械加工工艺参数信息的自动化采集，如铣削深度、铣削速度、每齿给进量、加工直径、工序间余量、加工螺纹直径、切削用量等。这些数据被传递至自动控制系统之中，通过提前构建的机械加工过程模型对数据进行简单处理，能够实现对整个加工过程的实时化、动态化监控，一旦发现参数信息异常便能自动发出警报[3]。而自动控制系统的程序单元则能及时对异常程序进行处理，通过下达命令的方式对工艺过程进行调整，从而保障整体加工生产质量与效率。而且随着数字化、信息化时代的到来，加工信息能够通过终端屏幕进行实时显示，有利于相关人员进行实时监控，同时数据化的机械控制也能得到有效实现，意味着机械加工将变得更加精准和高效。

2.2 加工生产自动化

机械加工自动化的关键部分在于加工生产自动化。机械制造自动化系统主要包含加工系统、工间支撑系统、刀具控制系统、控制管理系统等，控制方式则包含液压控制、气动控制以及电气控制等，该系统的有效应用能够提高生产率、缩短生产周期、提高经济效益、降低劳动程度、提高产品质量。自动化加工设备主要是数控加工设备，如数控机床、加工中心等。在自动化的加工生产过程中，刀具自动化是极为重要的一环。基于自动化控制技术实现对刀具的自动化选择、切换、对齐、进给等，是保障自动化生产的关键。尤其是在机械加工工艺较为复杂的情况下，加工生产过程中需要对刀具进行频繁调整，更是需要刀具自动化的充分支持，确保自动化生产的有效实现

[4]。

在对工件进行加工后，还需要对工件进行自动化检测。对加工过程参数进行采集、处理、分析与优化，并对机床系统加以校正，能够实现工件检测过程的自适应控制。工件检测方式主要包含直接测量与间接测量、接触测量与非接触测量、在线测量与离线测量多种类型，而自动检测则能对各种不同类型的检测方式进行综合化应用，实现有效、准确检测。在工件尺寸发生变化后，通过自动测量头对位移信号进行检测，然后再通过信号转换放大器将位移信号转化为电信号。电信号作为命令发出后，控制单元接受信号并执行相应命令，能够对工件进行修正，从而在进行有效检测的同时进一步优化加工，降低废品率。

2.3 加工运输自动化

机械加工工艺流程中需要使用大量物料，其中既包括原始材料，也包括半成品等。而对这些物料进行自动化运输，则是支持自动化加工生产得以实现的必要前提。在自动化控制技术的支持下，机械加工工艺流程中的物料自动化运输需要物流供输系统支持。该系统主要包含单机供料装置、连续输送装置、运输小车、工业机器人、存储设备等。其中单机供料装置通常为储料器、隔料器、上料器、输料槽、定位装置等；连续输送装置则包含带式输送系统、链式输送系统、步伐式传送带、辊子输送系统、随行夹具返回装置等；运输小车则包含自动导向小车、悬挂输送小车、有轨导向小车；工业机器人则通常由执行机构、控制系统、驱动系统、检测系统等组成；存储设备包含托盘交换器、中央刀库、缓冲工作站、自动化立体机器、巷道式堆垛机等。在自动化控制技术的支持下，物料的自动化运输数量、间隔、速度等都能被有效控制，进而配合实际加工生产需要，保障加工质量与效率。

3.结束语

自动化控制技术作为发展迅速、应用广泛的先进技术，其在机械制造业中的应用价值极为巨大。在自动化控制技术的支持下，机械加工工艺不仅能够实现自动化，还能逐步迈向智能化、集成化、虚拟化以及柔性化，意味着工艺水平的充分提高。只有深化对自动化应用的探索和发展，才能顺应时代发展需求，不断推动整个机械制造行业的创新发展。

参考文献：

[1] 朱道烜.机械加工工艺中自动化控制技术的应用分析[J].河北农机.2021.(02):69-70.

[2] 王先坤.机械加工工艺中的自动化控制技术[J].湖北农机化.2020.(14):117-118.

[3] 李刚,李庭贵.机械加工工艺中的自动化控制技术研究[J].内燃机与配件.2019.(17):149-151.

[4] 郭建刚.自动化控制技术在机械加工工艺中的应用[J].科学技术创新.2019.(25):162-163.