机械加工制造中自动化技术的运用探究

引言

在全球制造业竞争日益激烈与工业智能化转型的大背景下，机械加工制造作为制造业的核心基础，其生产效率、产品质量和智能化水平直接影响国家制造业的综合竞争力。传统机械加工制造模式依赖大量人力操作，存在生产效率低、产品质量波动大、人力成本高等问题，难以满足现代制造业对高精度、高效率、柔性化生产的需求。

、机械加工制造自动化技术概述

1.1 相关概念界定

机械加工制造是通过切削、锻造、铸造、焊接等工艺，将原材料转化为具有特定形状、尺寸和性能机械零件或产品的过程，是制造业的核心环节。而自动化技术指借助控制理论、计算机技术、传感器技术等，使生产过程、设备或系统在无需或较少人工干预的情况下，自动完成预定任务的技术。机械加工制造自动化，即把自动化技术深度融入机械加工各环节，从原材料输送、加工操作到成品检测，实现生产流程的连续化、智能化控制，减人力依赖，提升生产效率与精度。

1.2 自动化技术发展历程

机械加工制造自动化技术经历了从简单到复杂、从局部到系统的演进过程。早期以单机自动化为主，通过机械传动与简单控制装置，实现机床的自动化操作，如自动车床的出现，替代了部分人工手动操作，提升了加工效率。随着电子技术与计算机技术的兴起，数控加工技术应运而生，数控机床凭借数控系统实现对加工过程的精确控制，可完成复杂零件的高精度加工，标志着自动化技术进入数控阶段。柔性制造系统（FMS）出现，其通过计算机控制，将多台数控机床、自动化物料储运设备等集成，能适应多品种、小批量生产需求，实现生产的柔性化与自动化。

1.3 自动化技术对机械加工制造的影响

自动化技术深刻变革了机械加工制造行业。在生产效率方面，自动化生产线与智能设备实现 24 小时连续作业，减少人工干预带来的时间损耗，大幅提升产能；在汽车发动机缸体加工中，自动化生产线可将生产周期缩短。产品质量上，自动化加工过程受人为因素干扰少，配合高精度传感器与控制系统，能严格把控加工精度与工艺参数，降低废品率，确保产品质量一致性。生产模式层面，自动化技术推动制造业从传统大规模生产向定制化、柔性化生产转型，企业可快速响应市场需求变化，调整生产计划与工艺，增强市场竞争力。

二、机械加工制造中自动化技术的应用分析

2.1 自动化生产线的应用

机械加工业中自动化生产线的主要形式是将加工、安装、检验等环节集中起来，以保证生产过程连续和标准化，典型地体现在汽车零部件加工业的发动机缸体上，从原材料上车到成品下车钻、铣、镗、磨工艺均由数控机床及自动化运输设备完成，最大程度地避免了人的直接参与，节约人力，提高效率。

2.2 数控加工技术的应用

数控加工技术是机械零件加工制造的重要技术，其通过数控系统对机床的运动控制和加工过程控制来实现工件的加工。数控车床上可以实现自动加工内外圆柱面、圆锥面、螺纹等回转体零件，加工精度能达到微米级，且加工稳定性高，产品一以贯之；数控铣床上可实现多种轴联动，可加工一些复杂曲面形零件，具有更广泛的适应性，如在航空航天、模具制造领域得到广泛应用的加工中心。

2.3 机器人技术的应用

工业机器人参与机械加工制造业，执行焊接、装配和搬运等工作。焊接机器人参与汽车生产线的焊接工作，由于定位准确、重复精度高，能实现车身各个零件的点焊、弧焊，焊接稳定性高，焊缝质量良好，而且不会出现人工作业的漏焊、虚焊等问题，使整车焊接强度提高，安全性好。机器人在组装工作中能准确完成零部件的抓取和组装，尤其适合在精密电子元件和微小机械零件的组装中应用，不会造成由于人工操作而导致的机械零件损坏和组装误差。

2.4 自动化检测与监控技术的应用

自动化检测和监控技术为机械加工制造质量和安全提供了强有力的保证。机器视觉检测技术是利用工业相机拍摄零件图像后采用图像处理算法进行图像分析，能迅速判断出零件尺寸公差及表面质量缺陷等，检测精度高且检测效率远超于人工检测，实现产品的质量在线检测和百分之百的全检。无损检测技术是在不损伤零件的情况下检测零件内部裂纹、气泡等缺陷的技术，一般用在高压容器、管道等重要部件的质量检测环节。自动化监控系统通过传感器实现对设备运转参数的实时监测，一旦相关数据异常，能够及时发出报警，避免导致设备停机而造成生产损失。

三、机械加工制造中自动化技术应用的关键支撑技术

3.1 传感器技术

传感层是机器加工制造自动化系统的“眼睛”，为自动化系统提供必要的感知数据。在加工机床的切割过程中，通过对机床加工热刀和机床轴承温度的测量，当温度过高时，输出过温警告信息，确保机床因超温导致的刀具损坏、工件变形等问题不会进一步影响加工和生产。通过传感器将机床加工过程中的切削力转化为压力传感器信号输出，向控制系统反馈切削力的大小，控制参数对加工过程中的工艺进行控制，控制过大的切削力使刀具刃口脱落或加工工件变形、损坏等问题出现。

3.2 控制技术

控制技术是自动化系统的大脑，决定着生产过程的稳定性与精准性。可编程逻辑控制器（PLC）以其高可靠性、灵活性和易于编程的特点，广泛应用于自动化生产线的逻辑控制。PLC 可根据预设程序，对设备启停、物料输送、工序切换等进行精准控制，实现生产流程的自动化运行，如在食品包装机械加工生产线中，PLC 协调各设备完成物料填充、封口、贴标等工序，确保生产节奏稳定。

3.3 通信与网络技术

通信与网络技术为机械加工制造自动化系统搭建起神经网络，实现设备间的互联互通与数据共享。工业以太网以其高速、稳定的特点，成为自动化设备间数据传输的主要方式，能够满足数控系统、机器人、检测设备等之间大量数据的实时交互需求，确保各设备协同作业。现场总线技术则适用于设备间的短距离通信，如 PROFIBUS、CAN 总线等，可将传感器、执行器等设备连接成网络，实现分散设备的集中控制与管理，简化系统布线，提高系统可靠性。

结语

自动化技术在机械加工制造领域的应用有效提升了生产效率与产品质量，为行业转型升级注入强大动力。但技术瓶颈、成本压力与人才缺口等问题依旧存在。未来，需强化技术自主创新，深化产学研合作，优化成本控制模式，加强专业人才培养。通过多方协同发力，推动自动化技术在机械加工制造中更广泛、更高效应用，助力制造业迈向高质量发展新征程。

参考文献

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