時間：2022-04-06 23:22:19
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關鍵字處理器；動態(tài)功耗；溫度監(jiān)控
1引言
隨著CPU集成度和運行速度的不斷提高，其功耗也越來越大，導致CPU的運行溫度越來越高，并成為CPU技術(shù)發(fā)展的瓶頸。CPU的溫升不僅影響CPU技術(shù)的進一步快速發(fā)展，而且直接影響CPU的穩(wěn)定性和使用壽命。如何抑制CPU的溫升和迅速降低CPU的溫度成為CPU設計和使用的一個重點。
CPU設計者主要從體系結(jié)構(gòu)設計、集成電路半導體材料選擇、CPU內(nèi)功能電路布局、CPU幾何尺寸等方面把握CPU的理論功耗和表面散熱途徑。CPU在完成設計并成為產(chǎn)品以后，在使用的過程中，它的實際功耗和散熱效率會因不同的使用環(huán)境而有所不同。CPU的使用環(huán)境包括周圍溫度、氣壓、通風、供電電壓、時鐘頻率、散熱措施、負荷特點等。本文重點討論各種溫控技術(shù)，并且給出解決降溫的各種措施。
2影響CPU溫升的因素
CPU的溫升取決于兩大方面，一個方面是CPU工作不斷產(chǎn)生的熱量累積；另一個方面是對CPU產(chǎn)生的熱量的導散。熱量增加和散熱不暢都會導致CPU的溫度上升，并造成對CPU的損傷。
CPU的熱量來源于它的功耗，根據(jù)CPU功耗與供電電壓和工作頻率的關系可以看到供電電壓和工作頻率是影響CPU溫升的兩個重要因素。
CMOS電路CPU的動態(tài)功耗為P=CV2f，其中C表示電路負載大小，V表示供電電壓，f為工作頻率?？梢姽ぷ黝l率f與芯片的動態(tài)功耗成線性正比例關系，供電電壓V的平方與芯片的動態(tài)功耗成線性正比例關系，對于一顆CPU來說，電壓越高，時鐘頻率越快，則功率消耗越大。因此，在能夠滿足功能正常的前提下，盡可能選擇低電壓工作的CPU能夠在總體功耗方面得到較好的效果。對于已經(jīng)選定的CPU來講，降低供電電壓和工作頻率，也是一條節(jié)省功率的可行之路。
3CPU的溫控技術(shù)[1][4][5]
3.1外部溫度監(jiān)控技術(shù)
對CPU溫度監(jiān)控通過“外部監(jiān)測”措施—即通過主板CPU插座下面的熱敏電阻來監(jiān)測CPU工作時的溫度。CPU插座內(nèi)采用立式或貼片式的熱敏電阻。整個監(jiān)測過程全部是由主板來負責，熱敏電阻直接將所監(jiān)測到的數(shù)據(jù)傳給主板上的溫控電路，如果監(jiān)測到CPU的工作溫度超過在BIOS中的預設值時就會自動斷電關機或報警。采用此種方式的優(yōu)點是體積小、價格低，使用方便，不過在監(jiān)控處理器溫度時明顯存在缺陷，比如用此類監(jiān)測方式得到的溫度往往是CPU底面的溫度，而不是內(nèi)核溫度，溫度讀數(shù)是由監(jiān)控芯片根據(jù)溫敏電阻的阻值變化計算得出，而且此類接觸式測試受外部環(huán)境影響較大。如果熱敏電阻與微處理器接觸不夠緊密，微處理器的熱量不能有效地傳送到，所測量溫度會有很大誤差。有些主板上采用SMD貼片熱敏電阻去測量微處理器溫度，其測量誤差比直立式熱敏電阻誤差更大，因為這種貼片元件很難緊密接觸到微處理器。故此類CPU溫控結(jié)果誤差性極大、反應不靈敏，所得結(jié)果僅僅只供參考。這就帶來了一個十分嚴重的問題∶表面溫度不能及時反映微處理器核心溫度變化，從而形成一個時間滯后的問題。因為核心溫度變化之后要經(jīng)過一段時間才能傳送到微處理器表面。相比之下，表面溫度反應十分遲鈍，其升溫速度遠不及核心溫度，當核心溫度發(fā)生急劇變化時，表面溫度只有“小幅上揚”。Pentium4和AthlonXP等最新的微處理器，其核心溫度變化速度達30～50℃/s，核心溫度的變化速度越快，測量溫度的延遲誤差也越大。在這種背景之下，如果再以表面溫度作為控制目標，保護電路尚未做出反應，微處理器可能早已燒壞。因此曾提出“TemperatureOffsetCorrection”(溫度偏差修正)的CPU內(nèi)核心溫度監(jiān)測溫度修正方案來糾正此種CPU溫控所帶來的偏差。所謂“溫度偏差修正”就是指當系統(tǒng)采用外部測量法時，必須在測量結(jié)果的基礎上增加一個溫度偏差值：即BIOS中顯示的溫度值=實際測試值+溫度偏差值。這個偏差值由主板熱敏電阻、臨界溫度等因素來決定，當系統(tǒng)設定以后它就是一個常量(通過刷新BIOS可以改變這個值)。這些措施在一定程度上可以減小誤差值。但是，問題仍不能得到根本性解決，比如對于突發(fā)事件(如風扇脫落)所帶來的溫度急劇提升完全不能及時做出反應。為此我們考慮采用內(nèi)部溫控技術(shù)。
3.2內(nèi)部溫控技術(shù)
針對外部溫度監(jiān)控技術(shù)的不足，CPU廠商在CPU內(nèi)核里面加入了一個專門用于監(jiān)測CPU溫度的熱敏二極管，將CPU溫度來引了“內(nèi)部溫控”時代。在這里整個處理器溫度監(jiān)控系統(tǒng)可分為外部控制型和內(nèi)部控制型兩種基本結(jié)構(gòu)。外部控制型監(jiān)控系統(tǒng)，其實就是主板的溫度監(jiān)控電路，它有三種基本存在形式∶一種是采用獨立的控制芯片，，這些芯片除了處理溫度信號，同時還能處理電壓和轉(zhuǎn)速信號；第二種形式是在BIOS芯片中集成了溫度控制功能；第三種形式是南橋芯片中集成溫度控制功能，目前新一代南橋芯片都有溫度監(jiān)控功能。而內(nèi)部控制型監(jiān)控系統(tǒng)則是指CPU內(nèi)核心中整合的熱敏二極管，這個熱敏二極管的正負兩極作為CPU兩個針腳直接來通過主板CPU插座和主板的溫度監(jiān)控電路相連。在整個監(jiān)控過程中，當CPU工作時，熱敏二極管就將感應到的數(shù)據(jù)變化傳輸給主板的溫控電路，由主板的一個特定邏輯運算電路通過所接收到的數(shù)據(jù)計算出CPU的內(nèi)核溫度，如果計算出來的溫度高于預設溫度警戒線時，系統(tǒng)就會自動在瞬間切斷CPU核心電壓，使CPU停止工作并讓系統(tǒng)掛起來，從而可以很好地保護CPU不被燒毀。P2、P3及AthlonXP處理器都是采用了此種技術(shù)。這種方法反饋回來的溫度并不是很準確，往往要比CPU核心溫度低5度左右。為防止它的處理器過熱燒毀推出了S2K總線斷開技術(shù)：即當處理器內(nèi)核溫度過高時，系統(tǒng)會發(fā)出一個HALT指令(HALT改指令的意思是在沒有要處理的指令和數(shù)據(jù)時將處理器掛起)，當CPU接收到HALT指令時，處理器會轉(zhuǎn)到相應的等待模式，這種模式只需要消耗較小的功率。
通過在CPU內(nèi)核整合熱敏二極管來控溫已經(jīng)是一種能很準確監(jiān)控CPU核心溫度的方法了，而且配合主板的溫控電路就能即時保護過熱的CPU，使其不至于在風扇突然停轉(zhuǎn)或意外脫落時CPU被燒掉。但此類內(nèi)部溫控技術(shù)存在一個弊端，那就是在CPU溫度過高時通過直接關閉電腦來達到保護的目的，這樣會導致數(shù)據(jù)因為未能及時保存而丟失，忽略了數(shù)據(jù)的價值往往要比一個CPU的價值要高的可能性。而且熱量不穩(wěn)定可能導致系統(tǒng)不穩(wěn)定，如果電腦死機或程序進入死循環(huán)，就會失去監(jiān)控作用，也就無法保護微處理器了。
3.3熱量控制電路
為彌補第一代內(nèi)部溫度監(jiān)控技術(shù)的不足，Intel在Northwood核心P4中引入了第2代內(nèi)部溫度監(jiān)控技術(shù)—熱量控制電路(ThermalControlCircuit，英特爾又將它命名為熱量監(jiān)視器(ThermalMonitoring))。P3、AthlonXP的溫控電路的特點是內(nèi)部僅擁有一個熱敏二極管不同，而Northwood核心P4的熱量控制電路擁有兩套熱敏二極管。其中一套熱敏二極管偵測CPU的溫度值并傳輸給主板上的硬件監(jiān)控系統(tǒng)，這套裝置像傳統(tǒng)的內(nèi)部溫控技術(shù)一樣通過關閉系統(tǒng)來保護CPU，不過只是在緊急情況才會自動關閉。第二套熱敏二極管放置在CPU內(nèi)核溫度最高的部位，幾乎觸及ALU單元，并作為熱量控制電路的一個組成部分。在CPU工作中，這兩套熱敏二極管的電阻會因溫度而變化，因此通過它的電流也會隨著CPU的核心溫度而變化，通過與內(nèi)設參考電流的比較，系統(tǒng)能夠判斷當前電流是否達到了臨界點。如果CPU最熱的地方超過一定值，第二套熱量溫控裝置會發(fā)送一個PROCHOT#信號使熱量控制電路系統(tǒng)開始工作，通過減小CPU的負載來降溫，其實這套熱敏二極管起到波動調(diào)節(jié)作用。Pentium4的熱量控制機制并非是減少時鐘頻率，而是減少其輸出的有效工作頻率。當溫度正常的時候，ALUs(算術(shù)邏輯運算器)將會接受到一定的頻率。但當主板檢測到CPU的核心溫度達到一個特定的臨界值時，熱量控制電路就開始發(fā)送PROCHOT#信號，將空置的時鐘周期插入到正常的時鐘周期內(nèi)，發(fā)送到CPU的調(diào)節(jié)信號如圖1所示。
圖1發(fā)送到CPU的調(diào)節(jié)信號
PROCHOT#激活的無效周期會將某些正常時鐘周期省略掉，使得最終發(fā)送給CPU邏輯運算單元的信號頻率就會有所降低，從而通過降低CPU的工作效能來達到降溫的目的。隨著溫度的降低，熱量控制電路將會開始減少空時鐘周期的數(shù)量以使CPU返回它原來的工作模式。只要CPU核心溫度比臨界值低1度時，熱量監(jiān)視器就會停止發(fā)送過熱信號。熱量控制單元就會停止產(chǎn)生空的時鐘周期，CPU的性能也就恢復到正常值，過熱保護系統(tǒng)被激活只需十幾億分之一秒，我們還可以在Pentium4主板的BIOS中選擇超警戒溫度來進行控制。當處理器的任務周期(dutycycle)占全部周期的比例越大說明處理器的工作效率越高，其可以調(diào)節(jié)的比例在12.5%到87.5%之間，選擇的數(shù)值越小，則任務周期的比例越小，效率降幅反而越大，我們還可以利用PROCHOT#引腳功能保護主板的其它元件。當供電模塊的溫度超出警戒溫度時，監(jiān)控電路輸出低電平到PROCHOT#，從而激活TCC，通過降低微處理器功耗來達到保護供電模塊及主板其它元件的目的。
4抑制CPU溫升的措施
4.1風冷散熱系統(tǒng)
風冷散熱系統(tǒng)由散熱片和風扇構(gòu)成，判斷散熱片的好壞的重要依據(jù)是表面積的大小，采用眾多的鰭片來提高散熱效果。散熱片的內(nèi)部和邊緣需要設置合理的導風通道，散熱片的切割面要磨光，以使其能與CPU表面完全結(jié)合。滾珠軸承的壽命、噪音、發(fā)熱量遠較含油軸承好。工作電壓為12v，耗電量在十瓦之內(nèi)。不少人認為風扇轉(zhuǎn)速越高，那么在同一時間內(nèi)，從CPU上帶走的熱量就越多，這樣CPU就越容易冷卻，事實并不是如此。如果風扇的轉(zhuǎn)速超過其標準值，那么風扇在長時間超負荷情況下運行時，從CPU上帶走的熱量就比在高速轉(zhuǎn)動過程中產(chǎn)生的熱量小，這樣時間運行得越長，熱量差也就越大，高速運轉(zhuǎn)的風扇不但不能起到良好的冷卻效果，反而使CPU溫度大幅提升；況且，散熱風扇的轉(zhuǎn)速越高，可能在運轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的噪音就越大，嚴重的話可能讓風扇或者CPU報廢；另外，要想讓風扇高速運轉(zhuǎn)，還必須有較大的功率來提供動力源，而高動力源是從主板和電源中的高功率中獲得的，主板和電源在超負荷功率下就會經(jīng)常引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定。所以，風扇轉(zhuǎn)速越高冷卻效果越好的說法是不成立的。從理論上分析，風扇功率越大散熱效果應該越好，但這樣的理論成立是在一定的前提之下的，也就是說在風扇的運行功率不超過額定運行功率的條件下，功率越大的風扇通常它的風力也越強勁，散熱的效果也越好。而風扇的功率與風扇的轉(zhuǎn)速又是直接聯(lián)系在一起的，也就是說風扇的轉(zhuǎn)速越高，風扇也就越強勁有力。不能片面地強調(diào)高功率，這需要同計算機本身的功率相匹配，如果功率過大，不但不能起到很好的冷卻效果，反而可能會加重計算機的工作負荷，從而會產(chǎn)生惡循環(huán)，最終縮短了CPU風扇的壽命。因此，用戶在選擇CPU風扇時，不能錯誤認為風扇功率大其散熱效果肯定會好，而應該根據(jù)夠用原則來選擇與自己電腦相匹配的風扇。并且在選擇好風扇之后能夠根據(jù)實際情況選擇合適的機箱，從而更好地降低CPU的溫度。
4.2半導體散熱系統(tǒng)
半導體制冷器由許多N型和P型半導體材料排列組成，N、P之間是銅、鋁等金屬材料，外面是絕緣和導熱良好的陶瓷片。通電后，電子由負極出發(fā)，經(jīng)P型半導體吸收熱量，至N型半導體放出熱量。冷端接到CPU，熱端接到散熱片，由風扇將熱量排出。這種散熱系統(tǒng)消耗功率為10w至50w，增加了微機電源負擔，本身產(chǎn)生大量熱，容易造成半導體散熱片的高溫燒毀，低溫一面容易產(chǎn)生露。
4.3液氮散熱系統(tǒng)
液氮散熱系統(tǒng)的工作原理是將主板、CPU等部件密封于一個空間里并抽成真空，CPU被內(nèi)部充滿液態(tài)氮的玻璃容器密封。進行類似水冷的循環(huán)散熱。，它的特點是冷卻能力強，但制造工藝復雜，容易結(jié)霜產(chǎn)生露水。
4.4軟件降溫
軟件降溫利用了CPU“空閑掛起”指令進行工作，從而實現(xiàn)了CPU的降溫及功耗的降低。“空閑掛起”就是指在一段時間內(nèi)沒有接收到指令，CPU自動進入低耗能的休眠狀態(tài)，降溫軟件縮短了CPU進入休眠狀態(tài)的等候時間，從而減少了熱量的產(chǎn)生。降溫軟件占用約1%至3%的系統(tǒng)資源，使CPU下降3至10℃。但是當CPU進行實時多任務的工作時，CPU能夠得到“空閑掛起”的機會不大，這種情況下，軟件降溫的作用便失去了。
5結(jié)論
本文從CPU升溫的因素說起，接著詳細地介紹了當前幾種主要的CPU溫控技術(shù)，并分析每種溫控技術(shù)的優(yōu)缺點，接著介紹了當前的幾種主要的CPU降溫措施。
參考文獻
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[2]Jung-HiMin，HojungChaandVasonP.Srim.AnEfficientPowerManagementMechanismforWiFi-basedHandheldSystems.WirelessCommunications，NetworkingandMobileComputing，2006.WiCOM2006.InternationalConferenceon
[3]BishopBrockandKarthickRajamani.DynamicPowerManagementforEmbeddedSystems.SOCConference，2003.Proceedings.IEEEInternational[Systems-on-Chip]
進入新世紀，科學技術(shù)得到了快速的發(fā)展，勞動生產(chǎn)率也得到了顯著的提高，現(xiàn)代社會發(fā)展追求的目標是更加高效與節(jié)能的發(fā)展模式，提高數(shù)控機床機械技術(shù)加工效率這一命題也正是在這種背景下提出的。因此，我們可以得知提高數(shù)控機床機械技術(shù)加工效率是適應時代潮流的產(chǎn)物，對于提高勞動生產(chǎn)率，促進社會發(fā)展有著極其重要的意義。另一方面，提高數(shù)控機床機械技術(shù)加工效率可以降低勞動強度，降低成本投入，這也是響應國家節(jié)能減排政策的具體體現(xiàn)。最后需要認識到的是提高數(shù)控機床機械技術(shù)加工效率對于促進加工企業(yè)的發(fā)展與進步也有著十分重要的意義和價值。綜上所述，提高數(shù)控機床機械技術(shù)加工效率對于現(xiàn)代社會的發(fā)展有著極其重要的理論意義與現(xiàn)實價值。
2影響數(shù)控機床機械技術(shù)加工效率的相關因素
1）規(guī)章制度不完善。
近些年，數(shù)控機床取得了一定的發(fā)，但是針對某些方面仍然存在一定的問題，一些設備與零件仍然存在很大的問題，在實際的工作之中數(shù)控機床還沒有制定合理科學的規(guī)章制度保障數(shù)控機床的正常工作，這是影響數(shù)控機床發(fā)展最為主要的因素之一。
2）編制程序有失規(guī)范。
數(shù)控機床與傳統(tǒng)機床相比較最為突出的有點就是增加了數(shù)字與計算機控制的部分，這就必然需要相關軟件的支撐，由此可見，軟件的編制程序?qū)τ谔岣邤?shù)控機床機械技術(shù)加工效率也有著十分重要的理論意義與現(xiàn)實價值。程序的編制在很大程度上可以對數(shù)控機床機械技術(shù)加工效率產(chǎn)生最為直接的影響。
3提高數(shù)控機床機械技術(shù)加工效率的策略
3.1軟件系統(tǒng)
1）專業(yè)操作人員。
在實際的工作之中，專業(yè)的操作人員對于提高控機床機械技術(shù)加工效率有著十分重要的作用，他們是對數(shù)控機床軟件進行實際操作的人員，其專業(yè)能力與業(yè)務素養(yǎng)對于控機床機械技術(shù)加工效率有著直接的關系。因此，加工企業(yè)應該充分的重視數(shù)控機床操作人員業(yè)務能力的提高。具體的實施方式有很多，其中比較重要的方式可以分為以下幾種：①加工企業(yè)應該針對操作人員進行定期的培訓，不斷的提高他們的綜合素質(zhì)與業(yè)務能力，讓員工掌握相關的理論知識與注意事項；②應該不斷引進相關的專業(yè)人才整體提高數(shù)控機床操作人員的整體素質(zhì)，保障數(shù)控機床機械技術(shù)加工效率的提高。
2）進一步規(guī)范操作流程。
與普通機床相比，數(shù)控機床在的操作流程更加復雜，操作工藝相對較多。因此，在實際的工作之中，為了進一步提高數(shù)控機床機械技術(shù)加工效率，我們應該嚴格的規(guī)范數(shù)控機床的操作流程，減少數(shù)控機床工作之中的冗雜流程，制度嚴格的工作步驟與檢驗步驟，真正實現(xiàn)數(shù)控機床工作的科學化與規(guī)范化，以此來提高數(shù)控機床機械技術(shù)加工效率。
3）創(chuàng)新管理模式。
數(shù)控機床有著其自身的特點，其中最為突出的特點就是需要進行科學的管理，只有這樣才能更好的發(fā)揮數(shù)控機床的優(yōu)勢，促進加工企業(yè)的不斷發(fā)展與進步。因此，在實際的工作之中一定要注重數(shù)控機床管理模式的創(chuàng)新，對不同工藝的數(shù)控機床制定不同的管理模式，實現(xiàn)管理模式的與時俱進，只有這樣才能更好的促進數(shù)控機床機械技術(shù)加工效率的提高。
3.2硬件方面
在提高數(shù)控機床機械技術(shù)加工效率過程中最為重要的方式就是注重硬件方面措施的采取，要充分的分析數(shù)控機床的工作特點，針對其具體的工作環(huán)境采取相應的措施，在實際的工作中需要注意的方面很多其中比較重要的方面主要是以下幾個方面。
1）恒定的電網(wǎng)供電水平。
數(shù)控機床依靠科技技術(shù)與電腦尖端技術(shù)，對電網(wǎng)供電系統(tǒng)有著極為苛刻的限制。就目前應用較為廣泛的數(shù)控機床來說，其裝置內(nèi)部欠壓保護裝置的報警系統(tǒng)在不穩(wěn)定的電網(wǎng)系統(tǒng)中很難維持恒定的工作狀態(tài)，要解決這個問題最直接的辦法就是根據(jù)運行中數(shù)控機床的自身特性，有方向有策略的針對的配置交流穩(wěn)壓器，以減少高峰及低谷時段供電不穩(wěn)定對整個加工高效所產(chǎn)生的后果。
2）加強對設備選型的研究。
在實際的工作中，我們應該注重加強數(shù)控機床設備選型的研究，尤其是針對數(shù)控系統(tǒng)方面也更是需要重視。在具體的工作之中，應該根據(jù)工作的具體環(huán)境和具體條件，結(jié)合生產(chǎn)的產(chǎn)品等因素對設備的型號進行選擇。另外，一個加工企業(yè)購買多種控機床的過程中應該買一個廠家出產(chǎn)額設備，方便維修，有利于工藝之間的連接，從而實現(xiàn)數(shù)控機床機械技術(shù)加工效率的提高。
3）做好機床的維護和管理。
數(shù)控機床的管理與維護對于保障數(shù)控機床正常工作，提高數(shù)控機床的使用壽命有著極其重要的作用與價值。機床是對數(shù)控機床進行維護和保養(yǎng)最為重要的方式之一，要結(jié)合機床實際的工作環(huán)境與工作狀態(tài)，對機床進行適當?shù)谋ｐB(yǎng)。另外，還應該針對不同型號的機床選擇不同的油，只有這樣才能保障機床的正常工作，提高數(shù)控機床機械技術(shù)加工效率。
4結(jié)束語
隨著計算機應用技術(shù)和網(wǎng)絡技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)的功能極大地提高。由于以太網(wǎng)的前景普遍被看好，各大數(shù)控生產(chǎn)商紛紛推出了具有以太網(wǎng)功能的數(shù)控系統(tǒng)。在DNC(DistributedNumericalControl)領域也出現(xiàn)了一種新型的數(shù)控機床網(wǎng)絡型式――基于以太網(wǎng)絡的DNC。以太網(wǎng)聯(lián)接是指將具有以太網(wǎng)功能的加工中心等數(shù)控機床以以太網(wǎng)的方式組網(wǎng)，實現(xiàn)單臺微機對多臺CNC的集中控制，其網(wǎng)絡構(gòu)成結(jié)構(gòu)如圖1所示。在這種方式下，DNC軟件開發(fā)商通常要根據(jù)數(shù)控生產(chǎn)商提供的開發(fā)軟件包進行二次開發(fā)，具體針對不同的數(shù)控系統(tǒng)開發(fā)出各自的通訊接口軟件。本文介紹的基于以太網(wǎng)的數(shù)控機床網(wǎng)絡控制系統(tǒng)JCSDNC(Ethernet)是針對FANUC系統(tǒng)開發(fā)的，適用于配有FANUC0iB/15i/16i/18i/21i，PowerMatei-D/H系統(tǒng)的機床組網(wǎng)。
構(gòu)建以太網(wǎng)監(jiān)控網(wǎng)絡對數(shù)控系統(tǒng)的要求
機床以太網(wǎng)監(jiān)控網(wǎng)絡要求數(shù)控系統(tǒng)在硬件上具有以太網(wǎng)功能，即具有以太網(wǎng)卡或快速以太網(wǎng)卡，在“軟件”方面則要求CNC具有內(nèi)置的以太網(wǎng)函數(shù)。其內(nèi)部通訊處理機制如圖2所示。對于內(nèi)置以太網(wǎng)卡，通訊過程的處理是通過CNC的CPU。這就意味著CNC的運行條件會影響內(nèi)置以太網(wǎng)卡的通訊，相應地，內(nèi)置以太網(wǎng)卡的通訊狀況也會影響CNC的處理過程。
內(nèi)置以太網(wǎng)函數(shù)的處理優(yōu)先級低于如下操作：自動循環(huán)或手動方式下每個主軸的運動控制。因此，在自動運行期間，通訊速度將會降低。另一方面，由于內(nèi)置以太網(wǎng)函數(shù)的優(yōu)先級高于CNC的屏幕顯示操作、C語言執(zhí)行器(除高級任務)、宏命令執(zhí)行器(除執(zhí)行宏)。在執(zhí)行內(nèi)置以太網(wǎng)的通訊時，這些操作將會被延時處理。
由以太網(wǎng)方式聯(lián)接的網(wǎng)絡傳輸速度明顯地較串口高，每秒傳輸速率可以達到10M、100M。并且，由于加工中心的CNC系統(tǒng)內(nèi)置了一些函數(shù)接口，使以太網(wǎng)聯(lián)接可以實現(xiàn)控制計算機和數(shù)控系統(tǒng)的直接通訊。也就是說，在這種方式下不但可以實現(xiàn)通訊數(shù)據(jù)的快速傳輸，而且可以在主控計算機端自動獲得完全的設備信息、生產(chǎn)信息、遠程控制加工中心，為自動化生產(chǎn)創(chuàng)造更完備的條件。
數(shù)控機床網(wǎng)絡控制系統(tǒng)要更好的適應生產(chǎn)的需要，在傳統(tǒng)DNC軟件的功能基礎上還需具備四個功能模塊：NC程序管理模塊、現(xiàn)場監(jiān)控模塊、遠程監(jiān)控模塊以及基于Internet進行遠程訪問的數(shù)據(jù)通信部分。
功能模塊
NC程序管理模塊
NC程序作為加工過程中重要資源之一，對其進行高效的數(shù)據(jù)化管理已經(jīng)成為DNC軟件不可缺少的一部分。NC程序的管理根據(jù)管理目標對象，分為對程序進行生命周期內(nèi)的管理和NC程序內(nèi)部信息管理。
在本模塊中對NC程序的整個生命周期進行了嚴格的管理，從NC程序的生成到消亡都提供一套嚴格的管理手段。在不同時期，對NC程序的狀態(tài)可設置為編輯、審核、定型三種，其工作過程如圖3所示。程序的最初狀態(tài)是可以自由編輯的，經(jīng)過審核後可以開始進行試加工。而程序一旦經(jīng)試切驗證完成后就到達定型狀態(tài)，不能再進行編輯，直至消亡。
對NC程序的內(nèi)部屬性進行管理主要包括程序號、程序注釋、零件圖號、所加工的零件號、加工工序號、加工范圍、機床、用戶信息等進行管理。在本系統(tǒng)中可對程序根據(jù)圖號、零件名稱、工序、機床等進行多種條件的復合查尋，同時對加工程序編輯歷程、所用刀具清單、工藝卡片等進行管理。
現(xiàn)場監(jiān)控模塊
現(xiàn)場監(jiān)控模塊是實現(xiàn)遠程監(jiān)控系統(tǒng)的基礎。通過五類線或超五類線與具有以太網(wǎng)功能的數(shù)控機床直接聯(lián)接，可以實現(xiàn)控制、監(jiān)測和對數(shù)控機床的診斷。此外，目前市場上有一些軟件生產(chǎn)商把只具有串口通訊功能的加工中心以以太網(wǎng)方式甚至是無線方式聯(lián)接。這兩種方式在本質(zhì)上是區(qū)別于以太網(wǎng)聯(lián)接的，它們只是通過轉(zhuǎn)接口變換了聯(lián)接方式，將串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成以太網(wǎng)方式傳輸，其通訊的瓶頸依然存在于串口通訊。但這種做法可以克服工廠施工條件惡劣、布線不便等問題。
本模塊與CNC進行通訊，可以實時采集數(shù)控機床的加工狀態(tài)、聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)、刀具信息、操作履歷，以及對刀具壽命進行管理。并且通過一定的權(quán)限確認，可以在線修改各種設備參數(shù)和運行參數(shù)，從而實現(xiàn)底層設備的完全監(jiān)控。通過對采集到的工況數(shù)據(jù)進行處理，可以及時獲取加工業(yè)績、機床利用率等生產(chǎn)管理所需要的數(shù)據(jù)，如圖4所示。
遠程監(jiān)控模塊
遠程監(jiān)控模塊是利用計算機技術(shù)和網(wǎng)絡技術(shù)，提供廣域范圍內(nèi)共享資源的平臺，并為實時監(jiān)測監(jiān)控、故障診斷提供支持。用戶可以隨時通過網(wǎng)絡查詢設備運行狀態(tài)以及設備現(xiàn)場的工況，對生產(chǎn)過程進行實時的遠程監(jiān)控，如圖5所示。甚至可以將機床的梯形圖傳送至遠程的控制主機，用梯形圖實施機床故障的遠程診斷。為保證生產(chǎn)的安全性，梯形圖必須用密碼保護，以防無關人員修改。
基于Internet的數(shù)據(jù)通訊模塊
由于生產(chǎn)狀況的千變?nèi)f化，生產(chǎn)過程中會出現(xiàn)很多隨機的情況，因此不同地點、不同部門的專業(yè)人員要對同一設備進行工作，就需要有一個自由交流的平臺，通過網(wǎng)絡實現(xiàn)信息交互、經(jīng)驗交流，最終實現(xiàn)設備的遠程監(jiān)控。本模塊在基于網(wǎng)絡技術(shù)的基礎上，為客戶提供了文字交流的平臺，如圖6所示。
FANUC系統(tǒng)的以太網(wǎng)功能是通過以太網(wǎng)卡或FANUC快速以太網(wǎng)卡遵循TCP/IP協(xié)議實現(xiàn)的。網(wǎng)絡控制軟件要與數(shù)控機床進行正常通訊，需進行以下設置：
設置控制計算機側(cè)的TCP/IP協(xié)議；
設置CNC側(cè)的以太網(wǎng)卡和內(nèi)置以太網(wǎng)函數(shù)；
物理連接個人計算機和CNC。
JCSDNC(Ethernet)的應用
數(shù)控技術(shù)是一種將計算機技術(shù)、通信技術(shù)、光機電技術(shù)以及傳感監(jiān)測技術(shù)等融為一體的通過數(shù)字命令信息指令對機械進行二次加工并控制的自動化技術(shù)，該技術(shù)由數(shù)字化信息設備以及控制運行設備組成，技術(shù)含量極高，在用于機械制造領域中能夠大大提升生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量和精確度。數(shù)控技術(shù)的特征有以下三點：首先，數(shù)控技術(shù)可有效提高制造業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量以及精確度，從而提高生產(chǎn)效率。例如，在機床夾具制造過程中利用數(shù)控技術(shù)，在同一時間內(nèi)對多個夾具進行統(tǒng)一規(guī)格的加工，簡化操作程序，縮短制造時間，從而提高了生產(chǎn)聊率，統(tǒng)一規(guī)格的加工操作，讓機床夾具更符合標準，精確度更高。其次，提供簡化工藝流程，減少投入。利用數(shù)控技術(shù)能夠大大簡化工藝數(shù)量和程序，以自動化的方式代替更多繁瑣復雜的工藝，使生產(chǎn)更便利；第三，功能強大。數(shù)控技術(shù)不僅能提高生產(chǎn)效率，統(tǒng)一規(guī)格，提高精確度，還能改變生產(chǎn)參數(shù)，使其適用于更多規(guī)格不同、批次不同產(chǎn)品的要求。數(shù)控技術(shù)只需要通過電腦調(diào)整生產(chǎn)參數(shù)、規(guī)格就可以實現(xiàn)以上要求。
2數(shù)控技術(shù)在機械制造中的實際應用
2.1機床設備上的數(shù)控技術(shù)
機床設備是機械制造過程中的基礎設備，絕大部分的操作程序都是在機床上面實現(xiàn)完成的。數(shù)控技術(shù)引入機床設備中將計算機技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)融合進機床設備中，控制生產(chǎn)過程中的每道工序的參數(shù)、時間、以及規(guī)格，做到統(tǒng)一規(guī)范化的操作，讓機床設備在工作時更加穩(wěn)定、安全和高效，同時完善機床的各類零部件開關控制，使操作開關系統(tǒng)、冷卻泵系統(tǒng)等調(diào)節(jié)得更加精準、細致。
2.2工業(yè)生產(chǎn)中的數(shù)控技術(shù)
工業(yè)生產(chǎn)過程中的數(shù)控技術(shù)應用最為頻繁，尤其是食品加工、藥品加工以及印刷造紙等工業(yè)領域。數(shù)控技術(shù)的使用不僅可以有效降低工業(yè)生產(chǎn)中的材料損耗，提高工作環(huán)境的利用率，降低工業(yè)投入成本，將工業(yè)化生產(chǎn)由傳統(tǒng)的、人工化、滯后化帶入一個智能化、高效化的全新時代。比如某牛奶加工廠，從牛奶的提取、檢測、加工、包裝等一系列的過程中，采用數(shù)控技術(shù)，全程利用計算機控制牛奶加工生產(chǎn)的各個流程和環(huán)節(jié)，既保證了效率和質(zhì)量，還能全程監(jiān)控牛奶的生產(chǎn)加工包裝過程，一旦發(fā)現(xiàn)不利因素，可及時采取應對措施解決問題，保證奶制品的安全可靠。
2.3航天器材上的數(shù)控技術(shù)
航空航天技術(shù)一直以來是屬于高精密型的、技術(shù)含量超高的技術(shù)，而它所采用到的材料和零件都是經(jīng)過特制而成的。以往沒有出現(xiàn)數(shù)控技術(shù)之前，對于航天器材的制造尚處于較為粗淺的階段，往往不能滿足航空航天的高要求和高標準。當數(shù)控技術(shù)引入航天宇航工業(yè)中后，以精密的計算機技術(shù)以及超強的網(wǎng)絡通信技術(shù)為支撐，力求將航天器材制作的更符合要求、更完美的程度，尤其是對航天器材的小部件的制作更是精益求精，堅持節(jié)約，反對能源浪費。
2.4汽車領域的數(shù)控技術(shù)
隨著人們生活水平的不斷提高，對生活質(zhì)量的要求越來越高，汽車作為出行代步工具和顯示人們財富地位的象征已經(jīng)成為許多人擁有的物品之一，汽車需求量與日俱增，而由此引發(fā)的汽車行業(yè)的競爭愈演愈烈。汽車生產(chǎn)領域引入數(shù)控技術(shù)，可以有效提升構(gòu)成汽車各個零部件的生產(chǎn)速率，加快汽車零部件的組裝和后期測試的效率，加大汽車成品的生產(chǎn)量，提高汽車成品的質(zhì)量，最終提高汽車從生產(chǎn)都投入銷售過程中的經(jīng)濟效益?，F(xiàn)階段的汽車生產(chǎn)車間中，全部采用的是現(xiàn)代化、高科技的數(shù)控機床設備，生產(chǎn)流水線作業(yè)高效化、智能化，讓汽車從零件的生產(chǎn)、組裝到后期的試運行全程控制中，實現(xiàn)了高產(chǎn)能和高質(zhì)量的要求。
2.5煤礦機械領域中的數(shù)控技術(shù)
眾所周知，煤炭是人們生產(chǎn)和生活中必不可少的能源之一，而煤炭的開采以及運輸屬于一項高危險生產(chǎn)活動，必須要求參與者擁有較強的專業(yè)技術(shù)和高度工作警惕。采煤過程中最常使用到的就是采煤機，尤其采煤工作面的環(huán)境極為惡劣，地形地質(zhì)條件復雜，通常意義上的采煤機只能完成小部分工作面的采煤工作量，無法對一整個礦料進行單獨開采和整合，在這種惡劣的情況下難以正常工作并保證工作效率，倘若引入數(shù)控技術(shù)，即在采煤機添加了數(shù)控氣割，利用焊接技術(shù)將采煤機功能擴展，解決傳統(tǒng)采煤機程序單一、功能不全的缺陷，使其能在不同的采煤工作面正?？焖俚墓ぷ?，不僅有效提升了采煤工作效率，縮短了煤炭采礦時間，還大大降低了采煤礦工的危險，值得在煤礦機械領域廣泛推廣。
3結(jié)論
數(shù)控技術(shù)的應用,使得機械加工脫離了傳統(tǒng)以人工控制為主的加工時代,對生產(chǎn)力的提高具有重要作用。數(shù)控技術(shù)的應用對機械加工的變革性意義主要表現(xiàn)在以下幾方面:1)生產(chǎn)效率大幅提高。應用數(shù)控技術(shù)后,機械加工脫離人為控制,生產(chǎn)周期大大縮短,生產(chǎn)效率大幅提高,廢料率大幅降低;2)生產(chǎn)速度更快。數(shù)控技術(shù)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(chǎn)品外觀更美觀。機械加工的產(chǎn)品,外觀要求精美,數(shù)控技術(shù)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(chǎn)品外形實現(xiàn)多樣化。通過制圖工具制作模型,產(chǎn)品形狀隨心所欲,經(jīng)過數(shù)控技術(shù)加工都能成為現(xiàn)實;5)產(chǎn)品精度更標準。傳統(tǒng)人為控制的機械加工,產(chǎn)品在精度方面控制不夠精細。而數(shù)控技術(shù)的應用,精確控制完全自動化,可以完全避免人為誤差。產(chǎn)品加工精度更符合設計標準;6)生產(chǎn)控制自動化。這也是最直觀的表現(xiàn)。數(shù)控技術(shù)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(shù)控技術(shù)運用自身的數(shù)字化功能,可以有效控制機械加工的設備和過程,并采用數(shù)控設備、數(shù)控編控等技術(shù)使機械加工更加系統(tǒng)化。
2機械加工中數(shù)控技術(shù)的應用
2.1數(shù)控技術(shù)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(chǎn)都是由機床來完成的。傳統(tǒng)的機床生產(chǎn),模具的精度控制很難實現(xiàn)自動化,因此,生產(chǎn)出的模具合格率較低,材料利用率低。而數(shù)控化技術(shù)在機床上應用后,實現(xiàn)了機床全自動化機電一體制,這種機電一體化加工生產(chǎn)技術(shù)能保證產(chǎn)品的質(zhì)量。
2.2數(shù)控技術(shù)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(huán)境復雜多變,對安全系統(tǒng)要求較高,煤礦機械加工過程要求精細化程度高。而傳統(tǒng)機械加工很難實現(xiàn)其精度的要求。而且,煤礦機械更新?lián)Q代較快,應用領域單一,所以生產(chǎn)加工量小,下料難。數(shù)控技術(shù)得到應用后,設備下料切割采用數(shù)控技術(shù),改變了過去的工作模式,切割效率得到成倍提高,切割質(zhì)量高,提高了材料的利用率,降低了設備的生產(chǎn)成本。同時,數(shù)控氣割機裝有自動可調(diào)的切縫補償裝置,它允許對構(gòu)件的實際輪廓進行程序控制,好比數(shù)控機床上對銑刀的半徑補償一樣。這樣可以通過調(diào)切切縫的補償值來精確控制毛還件的加工余量。
2.3數(shù)控技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的應用
工業(yè)生產(chǎn)過程中,難免會有惡劣的工作環(huán)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(huán)境極大地增加了工作人員的工作危險性。而數(shù)控技術(shù)的應用后,工業(yè)生產(chǎn)上類似的惡劣環(huán)境完全編入數(shù)控程序,使工業(yè)生產(chǎn)危險性得到極大改善。在實際的生產(chǎn)過程當中,應用數(shù)控技術(shù)之后,生產(chǎn)過程可以由計算機系統(tǒng)全程控制。只要預先輸入各種生產(chǎn)程序和產(chǎn)品參數(shù),則計算機系統(tǒng)便能夠依照指令實現(xiàn)真正意義上的無人自動化生產(chǎn)。即便是在生產(chǎn)過程當中出現(xiàn)了故障或者問題,系統(tǒng)會根據(jù)錯誤的等級來決定是否繼續(xù)進行生產(chǎn),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(shù)控技術(shù)的應用還有很多,如航空設備的生產(chǎn)、機器人系統(tǒng)的生產(chǎn)、汽車工業(yè)的生產(chǎn)、石油機械的生產(chǎn)、國家武器裝備的生產(chǎn)以及建筑機械、農(nóng)業(yè)機械等領域,應用數(shù)控技術(shù)后,無一不推動了行業(yè)的快速良性發(fā)展。
3機械加工中數(shù)控技術(shù)的應用趨勢
隨著新的智能化技術(shù)的發(fā)展,機械加工中數(shù)控技術(shù)的發(fā)展同樣朝向智能化方向發(fā)展。主要表現(xiàn)在加工過程的自適應控制和工藝參數(shù)自動生成;為提高驅(qū)動性能及使用連接方便的智能化,如前饋控制、電機參數(shù)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(shù)字技術(shù)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(shù)成為必然的趨勢。
4結(jié)語
所謂機械制造就是機械產(chǎn)品，宏觀上包括各種動力機械設備的制造（如農(nóng)業(yè)機械、紡織機床、運輸機械等等），微觀上是指從原料的加工處理、檢測、包裝以及運輸?shù)恼麄€過程。機械制造業(yè)的發(fā)展水平是衡量國家工業(yè)化發(fā)展程度的標志之一，為國民經(jīng)濟提供了技術(shù)動力支持。目前我國機械制造企業(yè)的生產(chǎn)實力、發(fā)展規(guī)模等等都處于世界先進行列，但是我國的機械產(chǎn)品技術(shù)含量較低、質(zhì)量不符合國際標準，大部分高精度機床的性能還不能滿足要求，產(chǎn)品的技術(shù)水平和質(zhì)量保證都遠遠落后于世界標準，技術(shù)管理落后、工藝落后，研制出來的產(chǎn)品不能滿足客戶的需求，更不能迅速轉(zhuǎn)變成商品，嚴重制約了我國機械產(chǎn)品的發(fā)展?，F(xiàn)階段，美國數(shù)控技術(shù)在機械制造企業(yè)實現(xiàn)了“三個三”模式，即三個星期的設計周期，三個星期的試制周期，三年的無故障運行。而我國數(shù)控技術(shù)在機械制造企業(yè)的應用與美國相差甚遠，機械產(chǎn)品質(zhì)量更是不可同日而語。我國機械產(chǎn)業(yè)對國外技術(shù)的依賴較大，大部分機械產(chǎn)品的關鍵部件來自于國外，所以逐漸形成了“崇洋”的觀念，不論什么東西，只要打上國外的標簽，就能有市場。為了提升我國機械產(chǎn)品的競爭力，機械工業(yè)部門提出了“加強工藝管理、嚴格工藝紀律，提升工藝水平，全面推行質(zhì)量管理”作為工藝工作的指導方針。在國民經(jīng)濟的發(fā)展過程中，機械制造行業(yè)起著舉足輕重的作用，提升機械產(chǎn)品的技術(shù)含量，減少對國外技術(shù)的依賴，對提升我國在國際競爭中的地位有不容忽視的作用。總之，數(shù)控技術(shù)在機械制造的應用，給制造行業(yè)帶來了巨大的變革，同時也帶來了機遇與挑戰(zhàn)，所以我們應不斷提升數(shù)控技術(shù)，更好的應用到機械制造行業(yè)中，提高競國際爭力。
2數(shù)控技術(shù)的特點
數(shù)控技術(shù)（NumericalControl），即采用電腦程序控制機器的方法，按工作人員事先編好的程式對機械零件進行加工的過程，簡單地說就是用數(shù)字化信號對設備運行過程等進行控制的一種先進的自動化技術(shù)，是典型的機械與電子計算機相結(jié)合的機電一體化科技。從誕生之初到現(xiàn)在，經(jīng)歷了電子數(shù)控技術(shù)、晶體管數(shù)控技術(shù)、中小規(guī)模IC數(shù)控技術(shù)、小型計算機數(shù)控技術(shù)以及微處理器數(shù)控技術(shù)五個階段。數(shù)控技術(shù)在我國開發(fā)應用是從1958年開始，改革開放之后，數(shù)控技術(shù)在機械制造行業(yè)的應用才逐漸步入正軌，主要模式是引進國外的先進數(shù)控技術(shù)，通過消化吸收后，投入生產(chǎn)，總的來說，我國數(shù)控技術(shù)在制造行業(yè)的應用有了質(zhì)的飛躍，許多機械制造企業(yè)從傳統(tǒng)產(chǎn)品轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)控化產(chǎn)品，促進了經(jīng)濟的發(fā)展。現(xiàn)階段，由于數(shù)控技術(shù)是一種采用計算機數(shù)字實現(xiàn)數(shù)字程序控制的技術(shù)，所以數(shù)控技術(shù)也可以成為計算機數(shù)控技術(shù)。電子計算機數(shù)控技術(shù)采用軟件模塊化的體系結(jié)構(gòu)，使輸入數(shù)據(jù)的存儲、處理、運算、邏輯判斷等各種控制機能得以實現(xiàn)，使計算機按事先存儲的控制程序來執(zhí)行對設備的控制功能，顯示了數(shù)控技術(shù)優(yōu)良的性能，具有較高的性價比（。圖一為完整的數(shù)控工作示意圖）總的來說，數(shù)控技術(shù)的進步與發(fā)展與計算機的發(fā)展息息相關，在數(shù)控技術(shù)的發(fā)展過程中起著基礎性作用，當然數(shù)控技術(shù)的發(fā)展也離不開各種輔助技術(shù)的進步，比如說傳感檢測技術(shù)、光電技術(shù)、機械制造術(shù)以及通訊技術(shù)等。數(shù)控技術(shù)是實現(xiàn)機械制造自動化過程的基礎，是現(xiàn)今集成制造系統(tǒng)的重要組成部分，在美國、日本和德國等發(fā)達國家，將數(shù)控技術(shù)應用到機床改造與生產(chǎn)線量產(chǎn)上，境地了機械制造企業(yè)的生產(chǎn)成本，并有效地將機械設備的功能、效率以及產(chǎn)品質(zhì)量提升到新的高度，使傳統(tǒng)的機械制造業(yè)發(fā)生了極其深刻的變化。
3數(shù)控技術(shù)在機械制造中的具體應用
隨著信息技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)以及自動化技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)控技術(shù)與機械制造行業(yè)的結(jié)合越來越有效，通過計算機操作平臺可以全面掌控生產(chǎn)產(chǎn)品的各項指標與基本參數(shù)，并為新產(chǎn)品的研發(fā)與現(xiàn)有產(chǎn)品的性能完善提供技術(shù)支持，數(shù)控技術(shù)與機械制造行業(yè)的融合，拓寬了機械制造業(yè)的范圍，帶動了經(jīng)濟發(fā)展。數(shù)控技術(shù)的應用范圍也較為廣泛，以下為數(shù)控技術(shù)在機械制造行業(yè)的具體應用：
3.1數(shù)控技術(shù)在煤礦機械中的應用
我國國土面積較大，各種資源比較豐富，煤炭資源更是儲量大，在我國的能源系統(tǒng)中占據(jù)重要地位，所以如何有效開發(fā)利用煤炭資源是我國煤機企業(yè)的主要任務。企業(yè)設備自動化程度是工業(yè)化水平的象征，在市場競爭較為激烈的大環(huán)境下，煤機企業(yè)不斷提升勞動效率、降低生產(chǎn)成本才能處于不敗之地，長久發(fā)展。根據(jù)煤礦企業(yè)的生產(chǎn)環(huán)境以及自身特點，不適合使用大型的機床設備，更不適合投入大量的資金購置設備，所以煤炭企業(yè)可以利用現(xiàn)有型號的加工機床，改裝成加工精度等級較高，性能較好的設備，有效地開采、加工煤礦資源。當然煤機企業(yè)充分利用現(xiàn)有機床產(chǎn)品等設備資源，并不斷改造提升機床的易操作性，提升其功能和精度，不斷滿足較高生產(chǎn)環(huán)境的設備要求，提升生產(chǎn)效率，最終實現(xiàn)投入少、效率高、設備應用率高的目的，不斷促進煤炭企業(yè)的發(fā)展。
3.2數(shù)控技術(shù)在汽車工業(yè)中的應用
近年來，汽車行業(yè)的發(fā)展可以說是較為迅猛的，汽車制造、零部件加工等等都隨之發(fā)展，數(shù)控技術(shù)的出現(xiàn)，對汽車制造業(yè)來說，是一項福利，加快了復雜零部件的制造，減少了人力，提升了效率?，F(xiàn)階段，汽車行業(yè)對零部件和車身的要求逐漸提高，為了滿足生產(chǎn)需求以及市場需要，各種機械設備也不斷朝著精密化、自動化的方向發(fā)展。例如激光數(shù)控檢測技術(shù)的應用，激光檢測技術(shù)具有精度高、適用性強、可靠性高等優(yōu)點，比如，激光檢測技術(shù)可以應用到測量尺寸上，用激光對汽車的曲軸、凸輪軸、閥座等零件的直線度、長度、垂直度、密度等測量,所有尺寸的分辨率可達1μm,重復精度0.2μm，精確性非常高（。圖二為汽車工業(yè)中采用激光技術(shù)加工的部分零件表）數(shù)控技術(shù)應用到汽車工業(yè)上，可以提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率及產(chǎn)品質(zhì)量。例如美國Ford汽車公司和Ingersoll機床公司合作研制成HVM800型臥式加工設備，并采用高速電主軸和直線電機，主軸最高轉(zhuǎn)速為24000r/min，工作臺最大進給達7612m/min，可以理解為不到1s工作臺可行程1m，瞬間完成一個工作行程。在汽車工業(yè)的今后發(fā)展過程中離不開數(shù)控技術(shù)，二者的結(jié)合會越來越融洽。
3.3數(shù)控技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的有效運用
在工業(yè)生產(chǎn)的范疇中，機械設備是基礎，主要由控制系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)及執(zhí)行系統(tǒng)構(gòu)成。在現(xiàn)代工業(yè)在生產(chǎn)中，有些生產(chǎn)環(huán)境較為惡劣，人工操作難度大，也不能滿足生產(chǎn)要求，造成人力資源浪費，甚至會發(fā)生工傷安全事故等等，所以應引進先進的生產(chǎn)技術(shù)實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。數(shù)控技術(shù)在工業(yè)上的應用，有效地改善了這些情況，生產(chǎn)效率得到了提升，工作人員的人身安全也得到了保障。除此之外，數(shù)控技術(shù)也具有監(jiān)管功能，在實際生產(chǎn)過程中，一旦發(fā)現(xiàn)操作錯誤，信息就會立刻經(jīng)過傳感器輸送到控制單元，對錯誤操作進行提示，并采用一定的措施進行保護，從而實現(xiàn)正?；a(chǎn)。
3.4數(shù)控技術(shù)在機械設備上的有效運用
在機械制造行業(yè)中先進的設備居于核心地位,機械設備是機械制造的重要組成部分，是機械制造的靈魂，在機械生產(chǎn)領域的地位是無可替代的，數(shù)控技術(shù)的發(fā)現(xiàn)應用，使得機械制造行業(yè)實現(xiàn)了數(shù)字化及自動化發(fā)展，實現(xiàn)了機電一體化。面對現(xiàn)代機電一體化的要求,機械制造業(yè)必須具有具備控制能力的數(shù)控機床設備。在機床上運用數(shù)控技術(shù),主要依靠代碼，其可以將產(chǎn)品生產(chǎn)的各類數(shù)據(jù)儲存在介質(zhì)中，之后發(fā)出指令，傳達到控制系統(tǒng)，最終實現(xiàn)對整個機床生產(chǎn)的控制，是電腦機械相結(jié)合的產(chǎn)物,通過軟件設置來控制主軸速度變化、選擇刀具、啟動冷卻泵等各種繁雜的操作。數(shù)控技術(shù)在在機械設備上的應用，促進了各個行業(yè)的發(fā)展，提升了生產(chǎn)效率，實現(xiàn)了批量化生產(chǎn)，在經(jīng)濟發(fā)展中也起到了推動作用。（圖三為激光檢測系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)圖）（圖三激光檢測系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)圖）
4數(shù)控技術(shù)在機械制造中的應用的發(fā)展前景
數(shù)控技術(shù)的優(yōu)越性能在機械制造領域很好的發(fā)揮出來，無論是最開始的封閉式技術(shù)，還是現(xiàn)代的開放式計算機數(shù)控技術(shù)，數(shù)控技術(shù)很好的發(fā)揮了他的優(yōu)越性能。在以后的發(fā)展過程中，數(shù)控技術(shù)也將逐步提高其自動化和智能化的性能，更好的提升工作效率，適應市場需求。數(shù)控技術(shù)在機械制造中發(fā)展應用前期，我們并沒有注重專業(yè)化需求，無論從技術(shù)上、管理上、人才選取上我們都應專業(yè)化，最終實現(xiàn)產(chǎn)品專業(yè)化的目的。提升我國制造裝備行業(yè)的綜合競爭能力，實現(xiàn)機械設備產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，滿足國家的戰(zhàn)略需求，促進國民經(jīng)濟發(fā)展，實現(xiàn)制造行業(yè)飛速發(fā)展，不斷提高我國的工業(yè)發(fā)展實力。
5結(jié)束語
目前，我國機械制造行業(yè)建設發(fā)展速度挑戰(zhàn)了人們的想象力，其生產(chǎn)建設水平持續(xù)提升，發(fā)展規(guī)模呈現(xiàn)出逐步擴大的勢頭。然而，我國機械行業(yè)之中應用的相關技術(shù)手段卻較為滯后，無法跟上發(fā)達國家的更新步伐，技術(shù)水平也不能與其相匹敵。因而，生產(chǎn)形成的機械制造產(chǎn)品更多的為低檔商品，擁有的自主知識產(chǎn)品其技術(shù)水平始終較低，同時研發(fā)的自主品牌種類有限。導致我國機械制造領域應用技術(shù)手段更多的依賴同行業(yè)技術(shù)。發(fā)展過程中，雖然我國一些機械制造行業(yè)達到了國產(chǎn)化的建設階段，然而應用核心技術(shù)以及采購部件大部分還依靠向國外市場進口。例如，引進冰箱壓縮機設施或是購買機械發(fā)動機設施等。該狀況下為推動我國機械制造行業(yè)實現(xiàn)健康、持續(xù)的全面發(fā)展，應由應用技術(shù)本身入手，全面提升應用水平。
目前，我國機械制造領域逐步實現(xiàn)了由以往機械制造向著現(xiàn)代化、自動化以及智能化的機械制造加工不斷轉(zhuǎn)變。在實施機械制造精細化、復雜化處理加工以及高危險性生產(chǎn)過程中，均能夠完成機械設施應用控制的全面自動化。由于機械自動化手段技術(shù)可符合該類施工應用設備儀器的精密性標準，因此可確保施工操作處理人員的人身安全，保護國家財產(chǎn)完整性，實現(xiàn)國有資產(chǎn)的保值增值，使機械生產(chǎn)加工效率全面提升，并可令機械生產(chǎn)的大規(guī)?；约按笈啃宰兂煽赡堋Ｆ湓谝欢▽用嫔鲜挂酝鶄鹘y(tǒng)機械生產(chǎn)加工模式的缺陷有效的得到彌補。
2、機械數(shù)控技術(shù)實踐應用
2、1機械數(shù)控技術(shù)在機械制造領域中的實踐應用
隨著現(xiàn)代信息技術(shù)、計算機系統(tǒng)的廣泛普及，進一步為機械數(shù)控技術(shù)的快速發(fā)展以及廣泛應用提供了深層次運作的空間。機械制造領域之中的數(shù)控技術(shù)更是受到了大眾的全面重視。該環(huán)境下，機械數(shù)控銑床、鉆床技術(shù)、數(shù)控磨床與切割機床手段得到了快速發(fā)展。再者，機械數(shù)控沖床與彎管機在各領域中也實現(xiàn)了廣泛的應用。車削中心與數(shù)控板材加工處理中心則有了一定程度的提升。以上機械設施處理加工技術(shù)手段加快了CAD技術(shù)的更新發(fā)展步伐，令其向著工程化的方向不斷發(fā)展。加之微電子技術(shù)的有效滲透與合理應用，使得機械數(shù)控綜合技術(shù)水平迅猛提升，漸漸完成了機械數(shù)控機床加工體系刀具的高效自動化轉(zhuǎn)換，并實現(xiàn)了工件的全面更新。機械制造領域之中，較多數(shù)控機床生產(chǎn)車間均引入了托盤站，令機械制造以及柔性化生產(chǎn)單元的應用發(fā)展變成可能。在該基礎之上則完成了自動化的操控數(shù)控機床系統(tǒng)目標，使得傳動帶實現(xiàn)了高效的自動化控制，并引入了工業(yè)機器人完成自動化管理。上述單元共同組成了現(xiàn)代化機械制造管理系統(tǒng)，并創(chuàng)建形成了相應的柔性數(shù)控系統(tǒng)制造生產(chǎn)線。伴隨自動化手段以及現(xiàn)代化網(wǎng)絡技術(shù)的廣泛應用，漸漸構(gòu)成了集成化的機械數(shù)控技術(shù)系統(tǒng)，并令機械制造發(fā)展整體向著更優(yōu)質(zhì)、更健康的方向跨越式提升。
2、2機械數(shù)控技術(shù)在工業(yè)以及煤礦領域的實踐應用
縱觀當前形勢我們明確，在工業(yè)化生產(chǎn)建設的階段中，通常采用的機械數(shù)控手段會互相協(xié)作施工，而在食品加工較多生產(chǎn)線之中以及印刷造紙過程中，應用機械數(shù)控手段更加豐富。在危險性較高的生產(chǎn)環(huán)境之下以及施工條件相對復雜的環(huán)境下，機械數(shù)控技術(shù)的應用極為常見。通過機械數(shù)控手段可令基本的工業(yè)建設生產(chǎn)條件更加健全完善、快速更新。在該基礎之上，則可為具體生產(chǎn)部門工作人員創(chuàng)建安全有力的保障，令工業(yè)生產(chǎn)機械化水平、產(chǎn)業(yè)化程度全面提升。另外，機械數(shù)控技術(shù)的有效應用在確保生產(chǎn)加工質(zhì)量上也頗有貢獻?？捎行У臏p少企業(yè)勞動生產(chǎn)綜合強度，進而實現(xiàn)適中任務量的人性化管理目標。再者，應用機械技術(shù)還可縮短生產(chǎn)時間，保質(zhì)保量的完成任務。針對實際加工生產(chǎn)來講，機械數(shù)控技術(shù)可借助計算機系統(tǒng)實現(xiàn)對較多工業(yè)生產(chǎn)體系的自動化管控，進而令整體工業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)均按照原本的流程開展?？蓱镁唧w的傳感器裝置檢測體系做常規(guī)性的驗證。在發(fā)掘系統(tǒng)出現(xiàn)錯誤、運行操作包含缺陷之時，則應就不同狀況進行調(diào)節(jié)以實現(xiàn)相對穩(wěn)定的目標。
2、3機械數(shù)控技術(shù)在汽車工業(yè)領域的實踐應用
有效的引入機械數(shù)控手段可使汽車工業(yè)生產(chǎn)、加工零部件工序緊湊，提升工作效率。在一定層面可為汽車產(chǎn)業(yè)贏取市場競爭主動發(fā)揮重要影響作用。特別是高效快速的機械數(shù)控機床的豐富應用，令現(xiàn)代化汽車生產(chǎn)線成功組建，體現(xiàn)了快速高效的生產(chǎn)加工特征。另外，機械數(shù)控技術(shù)手段的應用還令汽車產(chǎn)業(yè)持續(xù)的擴充生產(chǎn)規(guī)模，各類復雜汽車零件的加工生產(chǎn)更新了以往傳統(tǒng)單一的加工操作模式，令目前的機械數(shù)控技術(shù)手段向著更加規(guī)范高效的方向發(fā)展。
3、結(jié)語
