数控机械论文范文

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数控技术的应用,使得机械加工脱离了传统以人工控制为主的加工时代,对生产力的提高具有重要作用。数控技术的应用对机械加工的变革性意义主要表现在以下几方面:1)生产效率大幅提高。应用数控技术后,机械加工脱离人为控制,生产周期大大缩短,生产效率大幅提高,废料率大幅降低;2)生产速度更快。数控技术对机械加工时间的控制非常精确,完全不受人为主观控制,在机械加工速度上去除了人为干扰,加工速度得到迅速提高;3)产品外观更美观。机械加工的产品,外观要求精美,数控技术将外观要求输入后,电子自动控制,外观与模型几乎无异;4)产品外形实现多样化。通过制图工具制作模型,产品形状随心所欲,经过数控技术加工都能成为现实;5)产品精度更标准。传统人为控制的机械加工,产品在精度方面控制不够精细。而数控技术的应用,精确控制完全自动化,可以完全避免人为误差。产品加工精度更符合设计标准;6)生产控制自动化。这也是最直观的表现。数控技术的最直接目的就是自动控制,是机械加工摆脱人力因素的唯一选择。数控技术运用自身的数字化功能,可以有效控制机械加工的设备和过程,并采用数控设备、数控编控等技术使机械加工更加系统化。

2机械加工中数控技术的应用

2.1数控技术在机床加工中的应用

机械加工中,机床的应用比例很大。各种各样的模具生产都是由机床来完成的。传统的机床生产,模具的精度控制很难实现自动化,因此,生产出的模具合格率较低,材料利用率低。而数控化技术在机床上应用后,实现了机床全自动化机电一体制,这种机电一体化加工生产技术能保证产品的质量。

2.2数控技术在煤矿机械加工中的应用

煤矿机械具有特殊性,是专用的机械设备,由于其工作环境复杂多变,对安全系统要求较高,煤矿机械加工过程要求精细化程度高。而传统机械加工很难实现其精度的要求。而且,煤矿机械更新换代较快,应用领域单一,所以生产加工量小,下料难。数控技术得到应用后,设备下料切割采用数控技术,改变了过去的工作模式,切割效率得到成倍提高,切割质量高,提高了材料的利用率,降低了设备的生产成本。同时,数控气割机装有自动可调的切缝补偿装置,它允许对构件的实际轮廓进行程序控制,好比数控机床上对铣刀的半径补偿一样。这样可以通过调切切缝的补偿值来精确控制毛还件的加工余量。

2.3数控技术在工业生产中的应用

工业生产过程中,难免会有恶劣的工作环境存在,如高温、高压、操作空间狭小,操作高度过高等。这些危险的工作环境极大地增加了工作人员的工作危险性。而数控技术的应用后,工业生产上类似的恶劣环境完全编入数控程序,使工业生产危险性得到极大改善。在实际的生产过程当中,应用数控技术之后,生产过程可以由计算机系统全程控制。只要预先输入各种生产程序和产品参数,则计算机系统便能够依照指令实现真正意义上的无人自动化生产。即便是在生产过程当中出现了故障或者问题,系统会根据错误的等级来决定是否继续进行生产,同时采用有关的保护性护理措施,并向管理者报警。除此之外,机械加式中数控技术的应用还有很多,如航空设备的生产、机器人系统的生产、汽车工业的生产、石油机械的生产、国家武器装备的生产以及建筑机械、农业机械等领域,应用数控技术后,无一不推动了行业的快速良性发展。

3机械加工中数控技术的应用趋势

随着新的智能化技术的发展,机械加工中数控技术的发展同样朝向智能化方向发展。主要表现在加工过程的自适应控制和工艺参数自动生成;为提高驱动性能及使用连接方便的智能化,如前馈控制、电机参数的自适应运算等;操作方面的智能化,如智能化的自动编程、智能化的人机界面等。另外,随着数字技术的不断进步,机械加工也面临着新的市场需求,特别是人们对精细化的要求也越来越高,于是高速度、高精加工技术成为必然的趋势。

4结语

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（一）数控技术应用于机床

当下，数控技术在机床生产上的应用已经相当普遍。机床设备为机械生产提供数量庞当、种类繁多零部件，进行零件加工时，由于不同批次、不同厂家的需求不同，零件的规格也存在细微差异，此时就需要通过手工调整编程数据，实现相关参数的规范化。数控技术可以对生产环节中的不同工序进行整体性或局部性的调整和监控，还能针对实际情况对工序中的参数进行修改，从而完成即时性的跟踪控制。简而言之，数控技术就是以计算机的精密指挥取代操作人员的经验性指导，实现控制装置的自动化操作，并有效提高机床设备的控制与执行能力。通过将零件规格与操作误差数据化，合理调节相关设备的启闭时间与运转周期，实现机床加工精度的提升，进而满足机械生产工艺复杂化的具体要求。

（二）数控技术应用于汽车

汽车操纵灵敏性、机械动力性及速度、安全等方面的要求都要靠精密的内部零件来实现。在汽车购买量不断增大的今天，数控技术在提高生产线效率，保证零件生产速度与质量方面依然发挥着重要作用。除复杂零件的生产环节，在进行底盘装配和发动机安装时，自动化生产线同样可以节约大量安装人力，并有效提供操作的精准性，避免误差和瑕疵的产生。此外，数控系统通过整合大量模拟数据，还可以实现对不同款型、功能汽车的柔性控制与柔性生产线归纳。柔性生产线能根据市场需求完成对高、中、低档车型的不同调试，并进行新品的开发工作，以此减小品牌更新换代过快对生产线造成的压力。与此同时，柔性生产线还可通过控制系统与不同操作系统、监控反馈系统的不同组合实现产品的更新，并通过汽车生产线与柔性生产的有机结合，实现生产质量与效能的提高与品牌的创新。

（三）数控技术应用于煤炭开采

煤炭的发掘和开采工作存在较大危险性，对施工质量、施工设备、施工人员也有较高要求，是以在进行相关操作前，必须探明具体矿藏情况、地质环境、气候环境及相关内容。数控技术能实现套料选择方案的最优，在扩大开采规模、提高工作效率的同时完成对挖掘的深度、角度、方向等进行精确控制，从最大程度上保证施工人员的安全，避免坍塌事故的发生。

（四）数控技术应用于工业生产以造纸业为例

在完成原木的采购工序后，需要对木材进行去皮、正圆、切割、粉碎、熬浆、造纸、晒干等一系列环节的处理。然而，流程中产生的废气、机械操纵的失误都可能对施工人员带来安全隐患。此时，数控技术先通过限制正圆环节中的程序参数实现原木规格的统一化，降低后续环节的操作难度，再通过数控切割等技术实现后续环节的相对封闭化，减少相应环节中的人力投入，从而在确保人员安全的基础上实现生产效能的提升。数控技术在食品生产领域也有着广泛应用。通过无菌自动化生产线，可以完成对食品造型、材料配比、加工时间等各项指标的数据化规定。此外，还可通电子监控系统与自动报警装置及时发现、纠正制作流程中存在的问题，并进行针对性调整。值得注意的是，工资在劳动力导向型为主的工业生产的生产开支中占了很大比重，这造成了利益空间的压缩，不利于生产扩大化和高速化，而数控技术的应用则是通过机械生产取代手工操作的方式，完成了人力的节约化与生产的高质高效化。

二小结

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首先，设计经验非常重要。在传统的机械制造行业中，与设计中用到的各种公式、器械的基本知识相比，设计经验非常重要。这是因为在实际工程的设计过程中，对于中间过程的控制若仅使用理论知识进行计算和分析则会导致实际设计结果与理论分析的误差较大，甚至出现严重偏差。在这种背景下，为了得到正确的设计结果，需要采用经验公式或对理论设计过程中相应数据做权重处理。而这些处理过程和经验公式中各系数的选取需要大量的设计经验作为支撑，才能得到理想的设计结果。其次，设计成本较低，设计时间长。在传统的机械制造领域中，对于某个零部件的设计和制作通常需要相关工作人员运用机床来实现。具体的操作步骤为：首先，设计人员根据设计任务书给出设计方案和设计图纸；其次，工作人员根据图纸和方案，对机床进行相应的操作，以实现设计；最后，操作人员需要与设计人员进行沟通，同时对机床加工的产品进行反复的测量和修改，以实现设计方案的最终实现。通过对设计的具体步骤的分析可以得出：在传统机械制造行业中，由于采用人操作机床的方式完成设计，因此在这种设计下设计成本较低。同时，由于在这个设计过程中需要对产品进行反复的测量和精加工，因此设计的时间较长。最后，不能完全发挥机床的作用，降低了工作效率。机床是采用电机来驱动刀具高速旋转，来实现对加工材料的切、削等操作。其中，驱动刀具的电机具有非常良好的性能；而刀具的设计和制作过程也非常严格，以确保刀具的质量和切削物体的效率。在操作的过程中，机床上有精密的刻度来确保操作的精确性。可以看出，机床的作用就是使操作者可以实现精密的操作过程，以达到理想的设计产品。然而，在实际使用的过程中由于现在对于制造业误差的控制非常严格，要求也很高，这导致了操作者不能充分发挥出机床原有的高效、高精度的功能，降低了机床的工作效率和在设计中的作用。

2．将数控技术应用于机械制造中

使传统机械制造技术变革为数控机械制造技术，这给机械制造行业带来了新的特点，主要体现在：首先，提高机床的效率。通过前文分析可知，传统机械制造技术中机床的效率较低。当将数控技术应用于机械制造中时，可以用计算机实现对加工部件的定位，以及对机床电机的启动和停止的控制，同时还可以对切刀的切换进行控制。由于这些控制过程都有计算机根据预先设定的指令来实现。这与人工操作相比，将大大提高每一步操作的精确度，从而提高了机床的工作效率。其次，改变了原有的设计思想。在传统的机械制造设计中，设计思想和设计思路在围绕相关设计理论的同时，还要加入一定的设计经验。对于很多的设计工作而言，设计经验往往比设计理论更为重要。当数控技术应用于机械制造行业后，这种原有的设计观念和设计思想将发生根本性的变化：一方面，需要新的设计理论来对设计的相关工作进行指导。新的设计理论中，不仅要包含经典机械设计中的所有理论，同时还要包括数控技术的相关理论，设计者在对设计方案进行理论分析时，要同时结合这两个理论进行分析，以找到最优的设计方案；另一方面，在设计的过程中，设计经验在整个设计中占的比重会非常小。当设计理论与设计经验之间存在冲突时，设计者需要根据新的设计理念和设计思路进行[2]衡量，来确实最终的设计选择。最后，设计周期将大幅缩短，同时设计方案的借鉴性变强。当数控技术应用于机械制造领域中时，由于设计的主要工作都围绕对于相关理论的研究和方案的选择过程中，在这个过程中由于不涉及具体方案的实施，因此这与传统机械设计相比，会大大缩减设计时间和设计周期。同时，对于较为成熟的设计方案，由于设计方案均建立在计算机的全面控制基础上，因此这种设计方案有较高的借鉴性和重复利用价值。然而，需要指出：在现阶段虽然数控技术应用于机械制造行业对行业有着诸多有利的影响，但存在其成本较高、相关技术还处于发展阶段且不成熟、技术的掌握有一定的难度等问题。但不可否认，数控技术应用于机械制造行业将是未来行业的发展趋势。因此，如何解决上述问题将是未来数控技术应用于机械制造行业的发展方向。

3.总结

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机械制造是直观来讲通过机械来制造成品，通过对原材料实施加工、包装处理、冷热处理、检验产品以及实施运输的整个过程。而且从我国这方面技术水平发展的实际情况来看，在企业规模与生产实力发展水平方面还处于世界先进前列，但是我们现在所制造出来的机械成品大部分都是技术含量不够高，属于中档与抵挡行列的机械成品，至于在知识产权品牌这个方面更显得比较落后，而且从目前发展的情况来看比较滞后。

目前我国机械制造行业有一个比较严重的问题：我国的机械制造产品针对外国的技术在需求方面比较高。例如：大部分消费者购买了国产机械产品过后，会发现虽然是国内机械产品，但是很多关键部位却需要国外的机械技术才能加以完成，这样的问题长时间以来就会让国内的消费者产生一种比较“畸形”的消费观念：会非常肯定的认为进口机械产品的质量一定好于国内机械产品的质量。因此，我国机械制造行业必须面对这些问题，面临这样重大的挑战，需要更加重视机械产品的生产能力与生产质量，逐步提升机械制造过程中的科技含量。从而在未来的时间，从质量方面来改善人们对于国产机械产品的偏激认识，不断增强国内机械制造行业的竞争势力，才能更好的立足于现代市场竞争的环境之中。

二、机械制造自动化

利用主控器来输入相关的数据与编码，从而来对机械进行操作来代替一些人工无法实现的速度，无法实现的制造精度，无法适应的复杂等等过程。将机械制造产品的达标率提高，在一定程度上降低了工作的难度，缩短了生产时间，是目前现代化工业生产的基本要求。

针对目前我国机械产业所存在的问题，若要改变现状，提升自身生产实力，最大限度的保障产品质量，将生产成本逐渐降低，对机械制造现代化技术的实现是我国机械制造行业的必然趋势。只有将机械自动化实现，才能真正提升自身的生产水平，才能顺应市场的需求，才能适应时代的发展。而且目前自动化极限的实现是数控技术的应用，也是推动传统机械制造产业向现代化机械制造产业过渡。

三、数控技术的分析

1.工业生产中的数控技术。在实际生产的操作过程中，需要先设计相关的程序编号，然后将这些程序编码输入到计算机中去，让计算机来进行自动控制的生产代替制造操作方面的动作。在实际的生产过程中，同时计算机也会检测到是否可能出现生产故障或者系统错误，然后制定出及时的改善措施，确保生产稳定进行。数控实际操作的过程中，也需要人工担任监督工作，从而不仅能更好的保障生产过程稳定而安全的运行，而且能提升生产效率，在出现突况的同时，还能及时的采取保护措施。因此，工业生产中融入数控技术不仅能更好的改善生产条件与环境，将工业生产行业所隐含的危险系数降低，还能节省更多的劳动力，缩减开支，提高产品生产效率，更好的保障了产品的质量。因为产品在生产的过程中是通过计算机进行控制操作的，所以众多产品之间不会出现传统工艺中较大差异的问题。

2.煤矿机械中的数控技术。我国煤矿行业具有一定的利润优势，采煤机械在这个因素的推动下得到了高速的发展，而且基于开采煤矿的环境存在一定的差异性，因此，机械的种类与先进设备在开发的过程中也不相同。通常一般的机械在进行生产的时候都是按小批量来的。由于开采机械的机壳是通过焊件的使用才制造毛培的。传统加工方式对于单件下料这个问题来讲是比较难的。利用数控技术进行控制切割，不仅能更好的完成采煤机械的叶片、滚筒等方面的处理工作，突破了传统的仿形法，让整个生产过程得到了优化。由此可见，在数控技术在采煤机械中使用的优势在于：利用数控技术制造采煤机械有助于将切割速度最大限度的提升，让锋利的叶片在等同的时间内，实现更多的采集目标。特别是实际操作过程中也突破传统的机械操作模式，大大降低了采煤行业的危险系数，促进了生产效率的提升。

3.汽车工业中的数控技术。随着社会经济的高速发展，汽车行业也得到了前所未有的发展，同时也注定了在汽车制造行业中，汽车部件装置的加工技术需要不断的改善来适应。在汽车行业中使用数控技术，不仅促进了复杂部件制造效率的提升，而且提升了我国汽车行业在国际竞争环境中的实力。最近几十年，汽车行业的发展突飞猛进，数控技术的诞生，提升了复杂零件制造的效率与质量。经过一系列的整合可以告诉我们通过加强柔性生产，不仅能让汽车品种多元化，而且能高效生产中低批量的汽车，更好的满足现代社会的不断需求。同时，现代化汽车工业中必不可少的重要技术是将虚拟制造技术、柔性制造技术、集成制造技术，将这些技术运用到汽车工业中才能使其行业得到质的突破。

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关键词:机械冲孔桩;卡钻;原因分析;处理措施

Abstract: in this paper the author project cases, by analyzing the causes of drilling pile card punching, according to the specific geological condition, the author puts forward the prevention of the concrete measures and stuck drill stuck drill, the processing method for the mechanical punching pile construction offer reference and smoothly.

Keywords: mechanical punching pile; Stuck drill; Reason analysis; Processing measures

中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：

机械冲孔桩是利用冲击式装置或卷扬机提升实心冲锤，上下往复冲击，将土石劈裂、劈碎，冲击成孔而形成的混凝土灌注桩。这种桩具有承载力大、占地少、对相邻建筑影响小等诸多优点。但冲孔桩地下(包括土层、岩层、破碎带、岩溶等)施工不可预计因素多，特别是岩溶地区，地质情况复杂多变。桩基施工过程中冲锤在孔内被卡住或不能顺利提出孔口，导致卡钻事故时有发生，如何在施工过程中采取一些措施，尽量避免或杜绝卡钻事故发生，或者冲击桩卡钻后能及时处理，是保证施工进度和质量的关键。

1卡钻事故的原因分析

岩溶地区机械冲孔桩施工卡钻事故总结起来有四类:缩孔卡钻、冲锤侧倾卡钻、塌孔卡钻、落石卡钻(见图1)。引起卡钻事故的原因有客观的地质条件，也有主观的人为因素。

图1卡钻类型

(1)客观地质情况表现为:岩溶地区地质结构复杂，岩面参差不齐，岩层岩性软硬不一，溶洞、溶沟、溶槽的位置、大小、深浅及连通性变化无穷;溶洞的填充物及流塑性无法准确探测等，即使地质钻探时采用大体积一孔一探，也很难准确地掌握地下地质的变化情况。当岩层岩性上软下硬，软土较厚、且土的粘性大，含水量高时，采用冲孔灌注施工，软弱土层的土体受强烈扰动和挤压产生很高的孔隙和压力，桩管拔出后，这种压力便作用到新灌注的混凝土桩上，使桩身发生不同程度的颈缩现象，引起缩孔，造成卡钻;另一方面岩溶地区岩层中溶沟、溶洞和溶槽较多，分布没有规律，机械冲孔成桩施工会遇到大体积溶洞或溶洞之间的连通现象，一旦地下水上升出现地下暗河通道，施工泥浆就会很快地流进溶洞空间，造成孔内浆液突然流失，来不及补浆，孔内液面高度下降，冲孔壁内外压力差增大，孔内没有足够的液体压力来维持孔壁稳定，导致坍孔，从而引起塌孔卡钻现象发生;此外桩基施工过程中，实心冲锤冲击岩层，导致岩层破碎，造成地层原有的平衡状态遭到破坏，引起孔壁向临空面发生变形，不稳定不坚固的部分就会向孔中心产生位移，若护壁不当，保径措施不力，就会出现孔壁错动和位移，甚至出现掉块、探头石出露以及孔壁垮塌现象。当掉块和垮塌发生时，块体就会被挤在冲锤与孔壁之间，造成冲锤提不上来，引起塌孔卡钻或落石卡钻。若桩身范围内岩层软硬不均或有倾斜基岩时，冲锤下落就会受力不均，产生倾斜引起卡钻。在岩溶发育地带，基桩成孔时若冲锤在下落过程中遇到口径与冲锤直径相近的溶洞，也极易发生卡钻事故。

(2)主观的人为因素主要表现为:施工前施工人员没有深入查阅地质资料，对桩位地质情况不熟悉，不能正确判断桩长范围内土质的软硬情况，溶洞、溶沟、溶槽的位置、大小、深浅及连通性情况等，就盲目施工，不仅引起了各种类型的卡钻事故发生，也诱发了其他施工事故。施工过程中施工人员对熔岩地质开展机械冲孔桩的施工技术不够精通，遇到岩土交接面软土层分布较厚的区间，没有在冲孔之前采取一定措施，保证护壁质量(如采用泥浆护壁内投入片石成孔方法或套管护壁成孔方法加强护壁);遇到岩层中溶沟、溶洞和溶槽或大体积溶洞或溶洞之间的连通现象，没有及时根据溶洞大小情况做出相应的处理，比如用好泥浆，使桩孔形成稳定的孔壁等，引起坍孔卡钻或落石卡钻;采用实心冲锤冲击岩层时没有控制好冲锤速度和冲程的高度，在冲击钻进时盲目使用反循环造成孔壁坍塌及扩径;遇到卡钻没有及时处理，例如坍孔要及时用粘土回填，重新造壁成孔等等，使得卡钻越来越紧，增加卡钻的处理难度。

2卡钻事故的处理方法

2.1松动提拉法

这种方法适用于冲锤卡在距桩底一定深度的桩中间，处理卡钻时不宜强行上提冲锤以防坍孔、埋钻，应该由下向上顶撞，轻敲打卡点部位的石头，使冲锤上下活动，脱离卡点或使掉入的石块落下;也可采用较粗的钢丝绳带打捞钩放进孔内，将冲锤钩住后，与大绳同时提动或交替提动，并多次上下、左右摆动试探，将冲锤提出。上述方法必须保持提拉过程中搅拌泥浆以防止沉淀埋钻。此外，我们还可用其他如小冲锤工具或小掏渣筒等下到孔内冲击，将卡锤的石块挤进孔壁，或把冲锤冲击活动脱离卡点后，再将冲锤提出。或使用专门加工的工具将顶住孔壁的钻头拨正。在此过程中需要稳住大绳以免冲锤突然下落。若上述方法仍无法提起，可用压缩空气管或高压水管下入孔内，对准卡锤一侧或吸锤处适当冲射一段时间，使卡点松动后强行提出。

2.2水下爆破提锥法

这种方法适用于塌孔卡钻或落石卡钻情况，其原理是利用水的不可压缩性和水能良好地传递压力的功能，使在水中爆破的炸药能量通过水传送到桩基孔壁，引起可塑性较大的孔壁发生变形，形成孔壁与冲锤间产生空隙，使得以冲锤与孔壁为支点的刚性卡物在重力作用下发生脱落，进而改变原先卡锥卡物的状态，解除卡物、孔壁对冲锤的约束。具体操作时是将防水炸药(小于1kg)放于孔内，沿锤的滑槽放到锤底，而后引爆，震松卡锤，再用卷扬机和链滑车同时提拉。

2.3放坡开挖

这种方法适用于冲锤卡在桩底，无法采用松动提拉法解决卡钻问题，或者冲锤落入溶洞内，无法提拉。具体操作时一般是在卡钻的桩位附近按一定坡度开挖深坑，以便探清孔底情况和拉吊冲锤。

图2水下爆破提锥法示意图

3工程实例