數控機械論文范文

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數控技術的應用,使得機械加工脫離了傳統以人工控制為主的加工時代,對生產力的提高具有重要作用。數控技術的應用對機械加工的變革性意義主要表現在以下幾方面:1)生產效率大幅提高。應用數控技術后,機械加工脫離人為控制,生產周期大大縮短,生產效率大幅提高,廢料率大幅降低;2)生產速度更快。數控技術對機械加工時間的控制非常精確,完全不受人為主觀控制,在機械加工速度上去除了人為干擾,加工速度得到迅速提高;3)產品外觀更美觀。機械加工的產品,外觀要求精美,數控技術將外觀要求輸入后,電子自動控制,外觀與模型幾乎無異;4)產品外形實現多樣化。通過制圖工具制作模型,產品形狀隨心所欲,經過數控技術加工都能成為現實;5)產品精度更標準。傳統人為控制的機械加工,產品在精度方面控制不夠精細。而數控技術的應用,精確控制完全自動化,可以完全避免人為誤差。產品加工精度更符合設計標準;6)生產控制自動化。這也是最直觀的表現。數控技術的最直接目的就是自動控制,是機械加工擺脫人力因素的唯一選擇。數控技術運用自身的數字化功能,可以有效控制機械加工的設備和過程,并采用數控設備、數控編控等技術使機械加工更加系統化。

2機械加工中數控技術的應用

2.1數控技術在機床加工中的應用

機械加工中,機床的應用比例很大。各種各樣的模具生產都是由機床來完成的。傳統的機床生產,模具的精度控制很難實現自動化,因此,生產出的模具合格率較低,材料利用率低。而數控化技術在機床上應用后,實現了機床全自動化機電一體制,這種機電一體化加工生產技術能保證產品的質量。

2.2數控技術在煤礦機械加工中的應用

煤礦機械具有特殊性,是專用的機械設備,由于其工作環境復雜多變,對安全系統要求較高,煤礦機械加工過程要求精細化程度高。而傳統機械加工很難實現其精度的要求。而且,煤礦機械更新換代較快,應用領域單一,所以生產加工量小,下料難。數控技術得到應用后,設備下料切割采用數控技術,改變了過去的工作模式,切割效率得到成倍提高,切割質量高,提高了材料的利用率,降低了設備的生產成本。同時,數控氣割機裝有自動可調的切縫補償裝置,它允許對構件的實際輪廓進行程序控制,好比數控機床上對銑刀的半徑補償一樣。這樣可以通過調切切縫的補償值來精確控制毛還件的加工余量。

2.3數控技術在工業生產中的應用

工業生產過程中,難免會有惡劣的工作環境存在,如高溫、高壓、操作空間狹小,操作高度過高等。這些危險的工作環境極大地增加了工作人員的工作危險性。而數控技術的應用后,工業生產上類似的惡劣環境完全編入數控程序,使工業生產危險性得到極大改善。在實際的生產過程當中,應用數控技術之后,生產過程可以由計算機系統全程控制。只要預先輸入各種生產程序和產品參數,則計算機系統便能夠依照指令實現真正意義上的無人自動化生產。即便是在生產過程當中出現了故障或者問題,系統會根據錯誤的等級來決定是否繼續進行生產,同時采用有關的保護性護理措施,并向管理者報警。除此之外,機械加式中數控技術的應用還有很多,如航空設備的生產、機器人系統的生產、汽車工業的生產、石油機械的生產、國家武器裝備的生產以及建筑機械、農業機械等領域,應用數控技術后,無一不推動了行業的快速良性發展。

3機械加工中數控技術的應用趨勢

隨著新的智能化技術的發展,機械加工中數控技術的發展同樣朝向智能化方向發展。主要表現在加工過程的自適應控制和工藝參數自動生成;為提高驅動性能及使用連接方便的智能化,如前饋控制、電機參數的自適應運算等;操作方面的智能化,如智能化的自動編程、智能化的人機界面等。另外,隨著數字技術的不斷進步,機械加工也面臨著新的市場需求,特別是人們對精細化的要求也越來越高,于是高速度、高精加工技術成為必然的趨勢。

4結語

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（一）數控技術應用于機床

當下，數控技術在機床生產上的應用已經相當普遍。機床設備為機械生產提供數量龐當、種類繁多零部件，進行零件加工時，由于不同批次、不同廠家的需求不同，零件的規格也存在細微差異，此時就需要通過手工調整編程數據，實現相關參數的規范化。數控技術可以對生產環節中的不同工序進行整體性或局部性的調整和監控，還能針對實際情況對工序中的參數進行修改，從而完成即時性的跟蹤控制。簡而言之，數控技術就是以計算機的精密指揮取代操作人員的經驗性指導，實現控制裝置的自動化操作，并有效提高機床設備的控制與執行能力。通過將零件規格與操作誤差數據化，合理調節相關設備的啟閉時間與運轉周期，實現機床加工精度的提升，進而滿足機械生產工藝復雜化的具體要求。

（二）數控技術應用于汽車

汽車操縱靈敏性、機械動力性及速度、安全等方面的要求都要靠精密的內部零件來實現。在汽車購買量不斷增大的今天，數控技術在提高生產線效率，保證零件生產速度與質量方面依然發揮著重要作用。除復雜零件的生產環節，在進行底盤裝配和發動機安裝時，自動化生產線同樣可以節約大量安裝人力，并有效提供操作的精準性，避免誤差和瑕疵的產生。此外，數控系統通過整合大量模擬數據，還可以實現對不同款型、功能汽車的柔性控制與柔性生產線歸納。柔性生產線能根據市場需求完成對高、中、低檔車型的不同調試，并進行新品的開發工作，以此減小品牌更新換代過快對生產線造成的壓力。與此同時，柔性生產線還可通過控制系統與不同操作系統、監控反饋系統的不同組合實現產品的更新，并通過汽車生產線與柔性生產的有機結合，實現生產質量與效能的提高與品牌的創新。

（三）數控技術應用于煤炭開采

煤炭的發掘和開采工作存在較大危險性，對施工質量、施工設備、施工人員也有較高要求，是以在進行相關操作前，必須探明具體礦藏情況、地質環境、氣候環境及相關內容。數控技術能實現套料選擇方案的最優，在擴大開采規模、提高工作效率的同時完成對挖掘的深度、角度、方向等進行精確控制，從最大程度上保證施工人員的安全，避免坍塌事故的發生。

（四）數控技術應用于工業生產以造紙業為例

在完成原木的采購工序后，需要對木材進行去皮、正圓、切割、粉碎、熬漿、造紙、曬干等一系列環節的處理。然而，流程中產生的廢氣、機械操縱的失誤都可能對施工人員帶來安全隱患。此時，數控技術先通過限制正圓環節中的程序參數實現原木規格的統一化，降低后續環節的操作難度，再通過數控切割等技術實現后續環節的相對封閉化，減少相應環節中的人力投入，從而在確保人員安全的基礎上實現生產效能的提升。數控技術在食品生產領域也有著廣泛應用。通過無菌自動化生產線，可以完成對食品造型、材料配比、加工時間等各項指標的數據化規定。此外，還可通電子監控系統與自動報警裝置及時發現、糾正制作流程中存在的問題，并進行針對性調整。值得注意的是，工資在勞動力導向型為主的工業生產的生產開支中占了很大比重，這造成了利益空間的壓縮，不利于生產擴大化和高速化，而數控技術的應用則是通過機械生產取代手工操作的方式，完成了人力的節約化與生產的高質高效化。

二小結

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首先，設計經驗非常重要。在傳統的機械制造行業中，與設計中用到的各種公式、器械的基本知識相比，設計經驗非常重要。這是因為在實際工程的設計過程中，對于中間過程的控制若僅使用理論知識進行計算和分析則會導致實際設計結果與理論分析的誤差較大，甚至出現嚴重偏差。在這種背景下，為了得到正確的設計結果，需要采用經驗公式或對理論設計過程中相應數據做權重處理。而這些處理過程和經驗公式中各系數的選取需要大量的設計經驗作為支撐，才能得到理想的設計結果。其次，設計成本較低，設計時間長。在傳統的機械制造領域中，對于某個零部件的設計和制作通常需要相關工作人員運用機床來實現。具體的操作步驟為：首先，設計人員根據設計任務書給出設計方案和設計圖紙；其次，工作人員根據圖紙和方案，對機床進行相應的操作，以實現設計；最后，操作人員需要與設計人員進行溝通，同時對機床加工的產品進行反復的測量和修改，以實現設計方案的最終實現。通過對設計的具體步驟的分析可以得出：在傳統機械制造行業中，由于采用人操作機床的方式完成設計，因此在這種設計下設計成本較低。同時，由于在這個設計過程中需要對產品進行反復的測量和精加工，因此設計的時間較長。最后，不能完全發揮機床的作用，降低了工作效率。機床是采用電機來驅動刀具高速旋轉，來實現對加工材料的切、削等操作。其中，驅動刀具的電機具有非常良好的性能；而刀具的設計和制作過程也非常嚴格，以確保刀具的質量和切削物體的效率。在操作的過程中，機床上有精密的刻度來確保操作的精確性。可以看出，機床的作用就是使操作者可以實現精密的操作過程，以達到理想的設計產品。然而，在實際使用的過程中由于現在對于制造業誤差的控制非常嚴格，要求也很高，這導致了操作者不能充分發揮出機床原有的高效、高精度的功能，降低了機床的工作效率和在設計中的作用。

2．將數控技術應用于機械制造中

使傳統機械制造技術變革為數控機械制造技術，這給機械制造行業帶來了新的特點，主要體現在：首先，提高機床的效率。通過前文分析可知，傳統機械制造技術中機床的效率較低。當將數控技術應用于機械制造中時，可以用計算機實現對加工部件的定位，以及對機床電機的啟動和停止的控制，同時還可以對切刀的切換進行控制。由于這些控制過程都有計算機根據預先設定的指令來實現。這與人工操作相比，將大大提高每一步操作的精確度，從而提高了機床的工作效率。其次，改變了原有的設計思想。在傳統的機械制造設計中，設計思想和設計思路在圍繞相關設計理論的同時，還要加入一定的設計經驗。對于很多的設計工作而言，設計經驗往往比設計理論更為重要。當數控技術應用于機械制造行業后，這種原有的設計觀念和設計思想將發生根本性的變化：一方面，需要新的設計理論來對設計的相關工作進行指導。新的設計理論中，不僅要包含經典機械設計中的所有理論，同時還要包括數控技術的相關理論，設計者在對設計方案進行理論分析時，要同時結合這兩個理論進行分析，以找到最優的設計方案；另一方面，在設計的過程中，設計經驗在整個設計中占的比重會非常小。當設計理論與設計經驗之間存在沖突時，設計者需要根據新的設計理念和設計思路進行[2]衡量，來確實最終的設計選擇。最后，設計周期將大幅縮短，同時設計方案的借鑒性變強。當數控技術應用于機械制造領域中時，由于設計的主要工作都圍繞對于相關理論的研究和方案的選擇過程中，在這個過程中由于不涉及具體方案的實施，因此這與傳統機械設計相比，會大大縮減設計時間和設計周期。同時，對于較為成熟的設計方案，由于設計方案均建立在計算機的全面控制基礎上，因此這種設計方案有較高的借鑒性和重復利用價值。然而，需要指出：在現階段雖然數控技術應用于機械制造行業對行業有著諸多有利的影響，但存在其成本較高、相關技術還處于發展階段且不成熟、技術的掌握有一定的難度等問題。但不可否認，數控技術應用于機械制造行業將是未來行業的發展趨勢。因此，如何解決上述問題將是未來數控技術應用于機械制造行業的發展方向。

3.總結

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機械制造是直觀來講通過機械來制造成品，通過對原材料實施加工、包裝處理、冷熱處理、檢驗產品以及實施運輸的整個過程。而且從我國這方面技術水平發展的實際情況來看，在企業規模與生產實力發展水平方面還處于世界先進前列，但是我們現在所制造出來的機械成品大部分都是技術含量不夠高，屬于中檔與抵擋行列的機械成品，至于在知識產權品牌這個方面更顯得比較落后，而且從目前發展的情況來看比較滯后。

目前我國機械制造行業有一個比較嚴重的問題：我國的機械制造產品針對外國的技術在需求方面比較高。例如：大部分消費者購買了國產機械產品過后，會發現雖然是國內機械產品，但是很多關鍵部位卻需要國外的機械技術才能加以完成，這樣的問題長時間以來就會讓國內的消費者產生一種比較“畸形”的消費觀念：會非常肯定的認為進口機械產品的質量一定好于國內機械產品的質量。因此，我國機械制造行業必須面對這些問題，面臨這樣重大的挑戰，需要更加重視機械產品的生產能力與生產質量，逐步提升機械制造過程中的科技含量。從而在未來的時間，從質量方面來改善人們對于國產機械產品的偏激認識，不斷增強國內機械制造行業的競爭勢力，才能更好的立足于現代市場競爭的環境之中。

二、機械制造自動化

利用主控器來輸入相關的數據與編碼，從而來對機械進行操作來代替一些人工無法實現的速度，無法實現的制造精度，無法適應的復雜等等過程。將機械制造產品的達標率提高，在一定程度上降低了工作的難度，縮短了生產時間，是目前現代化工業生產的基本要求。

針對目前我國機械產業所存在的問題，若要改變現狀，提升自身生產實力，最大限度的保障產品質量，將生產成本逐漸降低，對機械制造現代化技術的實現是我國機械制造行業的必然趨勢。只有將機械自動化實現，才能真正提升自身的生產水平，才能順應市場的需求，才能適應時代的發展。而且目前自動化極限的實現是數控技術的應用，也是推動傳統機械制造產業向現代化機械制造產業過渡。

三、數控技術的分析

1.工業生產中的數控技術。在實際生產的操作過程中，需要先設計相關的程序編號，然后將這些程序編碼輸入到計算機中去，讓計算機來進行自動控制的生產代替制造操作方面的動作。在實際的生產過程中，同時計算機也會檢測到是否可能出現生產故障或者系統錯誤，然后制定出及時的改善措施，確保生產穩定進行。數控實際操作的過程中，也需要人工擔任監督工作，從而不僅能更好的保障生產過程穩定而安全的運行，而且能提升生產效率，在出現突況的同時，還能及時的采取保護措施。因此，工業生產中融入數控技術不僅能更好的改善生產條件與環境，將工業生產行業所隱含的危險系數降低，還能節省更多的勞動力，縮減開支，提高產品生產效率，更好的保障了產品的質量。因為產品在生產的過程中是通過計算機進行控制操作的，所以眾多產品之間不會出現傳統工藝中較大差異的問題。

2.煤礦機械中的數控技術。我國煤礦行業具有一定的利潤優勢，采煤機械在這個因素的推動下得到了高速的發展，而且基于開采煤礦的環境存在一定的差異性，因此，機械的種類與先進設備在開發的過程中也不相同。通常一般的機械在進行生產的時候都是按小批量來的。由于開采機械的機殼是通過焊件的使用才制造毛培的。傳統加工方式對于單件下料這個問題來講是比較難的。利用數控技術進行控制切割，不僅能更好的完成采煤機械的葉片、滾筒等方面的處理工作，突破了傳統的仿形法，讓整個生產過程得到了優化。由此可見，在數控技術在采煤機械中使用的優勢在于：利用數控技術制造采煤機械有助于將切割速度最大限度的提升，讓鋒利的葉片在等同的時間內，實現更多的采集目標。特別是實際操作過程中也突破傳統的機械操作模式，大大降低了采煤行業的危險系數，促進了生產效率的提升。

3.汽車工業中的數控技術。隨著社會經濟的高速發展，汽車行業也得到了前所未有的發展，同時也注定了在汽車制造行業中，汽車部件裝置的加工技術需要不斷的改善來適應。在汽車行業中使用數控技術，不僅促進了復雜部件制造效率的提升，而且提升了我國汽車行業在國際競爭環境中的實力。最近幾十年，汽車行業的發展突飛猛進，數控技術的誕生，提升了復雜零件制造的效率與質量。經過一系列的整合可以告訴我們通過加強柔性生產，不僅能讓汽車品種多元化，而且能高效生產中低批量的汽車，更好的滿足現代社會的不斷需求。同時，現代化汽車工業中必不可少的重要技術是將虛擬制造技術、柔性制造技術、集成制造技術，將這些技術運用到汽車工業中才能使其行業得到質的突破。

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關鍵詞:機械沖孔樁;卡鉆;原因分析;處理措施

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

中圖分類號：TU74文獻標識碼：A 文章編號：

機械沖孔樁是利用沖擊式裝置或卷揚機提升實心沖錘，上下往復沖擊，將土石劈裂、劈碎，沖擊成孔而形成的混凝土灌注樁。這種樁具有承載力大、占地少、對相鄰建筑影響小等諸多優點。但沖孔樁地下(包括土層、巖層、破碎帶、巖溶等)施工不可預計因素多，特別是巖溶地區，地質情況復雜多變。樁基施工過程中沖錘在孔內被卡住或不能順利提出孔口，導致卡鉆事故時有發生，如何在施工過程中采取一些措施，盡量避免或杜絕卡鉆事故發生，或者沖擊樁卡鉆后能及時處理，是保證施工進度和質量的關鍵。

1卡鉆事故的原因分析

巖溶地區機械沖孔樁施工卡鉆事故總結起來有四類:縮孔卡鉆、沖錘側傾卡鉆、塌孔卡鉆、落石卡鉆(見圖1)。引起卡鉆事故的原因有客觀的地質條件，也有主觀的人為因素。

圖1卡鉆類型

(1)客觀地質情況表現為:巖溶地區地質結構復雜，巖面參差不齊，巖層巖性軟硬不一，溶洞、溶溝、溶槽的位置、大小、深淺及連通性變化無窮;溶洞的填充物及流塑性無法準確探測等，即使地質鉆探時采用大體積一孔一探，也很難準確地掌握地下地質的變化情況。當巖層巖性上軟下硬，軟土較厚、且土的粘性大，含水量高時，采用沖孔灌注施工，軟弱土層的土體受強烈擾動和擠壓產生很高的孔隙和壓力，樁管拔出后，這種壓力便作用到新灌注的混凝土樁上，使樁身發生不同程度的頸縮現象，引起縮孔，造成卡鉆;另一方面巖溶地區巖層中溶溝、溶洞和溶槽較多，分布沒有規律，機械沖孔成樁施工會遇到大體積溶洞或溶洞之間的連通現象，一旦地下水上升出現地下暗河通道，施工泥漿就會很快地流進溶洞空間，造成孔內漿液突然流失，來不及補漿，孔內液面高度下降，沖孔壁內外壓力差增大，孔內沒有足夠的液體壓力來維持孔壁穩定，導致坍孔，從而引起塌孔卡鉆現象發生;此外樁基施工過程中，實心沖錘沖擊巖層，導致巖層破碎，造成地層原有的平衡狀態遭到破壞，引起孔壁向臨空面發生變形，不穩定不堅固的部分就會向孔中心產生位移，若護壁不當，保徑措施不力，就會出現孔壁錯動和位移，甚至出現掉塊、探頭石出露以及孔壁垮塌現象。當掉塊和垮塌發生時，塊體就會被擠在沖錘與孔壁之間，造成沖錘提不上來，引起塌孔卡鉆或落石卡鉆。若樁身范圍內巖層軟硬不均或有傾斜基巖時，沖錘下落就會受力不均，產生傾斜引起卡鉆。在巖溶發育地帶，基樁成孔時若沖錘在下落過程中遇到口徑與沖錘直徑相近的溶洞，也極易發生卡鉆事故。

(2)主觀的人為因素主要表現為:施工前施工人員沒有深入查閱地質資料，對樁位地質情況不熟悉，不能正確判斷樁長范圍內土質的軟硬情況，溶洞、溶溝、溶槽的位置、大小、深淺及連通性情況等，就盲目施工，不僅引起了各種類型的卡鉆事故發生，也誘發了其他施工事故。施工過程中施工人員對熔巖地質開展機械沖孔樁的施工技術不夠精通，遇到巖土交接面軟土層分布較厚的區間，沒有在沖孔之前采取一定措施，保證護壁質量(如采用泥漿護壁內投入片石成孔方法或套管護壁成孔方法加強護壁);遇到巖層中溶溝、溶洞和溶槽或大體積溶洞或溶洞之間的連通現象，沒有及時根據溶洞大小情況做出相應的處理，比如用好泥漿，使樁孔形成穩定的孔壁等，引起坍孔卡鉆或落石卡鉆;采用實心沖錘沖擊巖層時沒有控制好沖錘速度和沖程的高度，在沖擊鉆進時盲目使用反循環造成孔壁坍塌及擴徑;遇到卡鉆沒有及時處理，例如坍孔要及時用粘土回填，重新造壁成孔等等，使得卡鉆越來越緊，增加卡鉆的處理難度。

2卡鉆事故的處理方法

2.1松動提拉法

這種方法適用于沖錘卡在距樁底一定深度的樁中間，處理卡鉆時不宜強行上提沖錘以防坍孔、埋鉆，應該由下向上頂撞，輕敲打卡點部位的石頭，使沖錘上下活動，脫離卡點或使掉入的石塊落下;也可采用較粗的鋼絲繩帶打撈鉤放進孔內，將沖錘鉤住后，與大繩同時提動或交替提動，并多次上下、左右擺動試探，將沖錘提出。上述方法必須保持提拉過程中攪拌泥漿以防止沉淀埋鉆。此外，我們還可用其他如小沖錘工具或小掏渣筒等下到孔內沖擊，將卡錘的石塊擠進孔壁，或把沖錘沖擊活動脫離卡點后，再將沖錘提出。或使用專門加工的工具將頂住孔壁的鉆頭撥正。在此過程中需要穩住大繩以免沖錘突然下落。若上述方法仍無法提起，可用壓縮空氣管或高壓水管下入孔內，對準卡錘一側或吸錘處適當沖射一段時間，使卡點松動后強行提出。

2.2水下爆破提錐法

這種方法適用于塌孔卡鉆或落石卡鉆情況，其原理是利用水的不可壓縮性和水能良好地傳遞壓力的功能，使在水中爆破的炸藥能量通過水傳送到樁基孔壁，引起可塑性較大的孔壁發生變形，形成孔壁與沖錘間產生空隙，使得以沖錘與孔壁為支點的剛性卡物在重力作用下發生脫落，進而改變原先卡錐卡物的狀態，解除卡物、孔壁對沖錘的約束。具體操作時是將防水炸藥(小于1kg)放于孔內，沿錘的滑槽放到錘底，而后引爆，震松卡錘，再用卷揚機和鏈滑車同時提拉。

2.3放坡開挖

這種方法適用于沖錘卡在樁底，無法采用松動提拉法解決卡鉆問題，或者沖錘落入溶洞內，無法提拉。具體操作時一般是在卡鉆的樁位附近按一定坡度開挖深坑，以便探清孔底情況和拉吊沖錘。

圖2水下爆破提錐法示意圖

3工程實例