时间：2022-04-06 23:22:19
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关键字处理器；动态功耗；温度监控
1引言
随着CPU集成度和运行速度的不断提高，其功耗也越来越大，导致CPU的运行温度越来越高，并成为CPU技术发展的瓶颈。CPU的温升不仅影响CPU技术的进一步快速发展，而且直接影响CPU的稳定性和使用寿命。如何抑制CPU的温升和迅速降低CPU的温度成为CPU设计和使用的一个重点。
CPU设计者主要从体系结构设计、集成电路半导体材料选择、CPU内功能电路布局、CPU几何尺寸等方面把握CPU的理论功耗和表面散热途径。CPU在完成设计并成为产品以后，在使用的过程中，它的实际功耗和散热效率会因不同的使用环境而有所不同。CPU的使用环境包括周围温度、气压、通风、供电电压、时钟频率、散热措施、负荷特点等。本文重点讨论各种温控技术，并且给出解决降温的各种措施。
2影响CPU温升的因素
CPU的温升取决于两大方面，一个方面是CPU工作不断产生的热量累积；另一个方面是对CPU产生的热量的导散。热量增加和散热不畅都会导致CPU的温度上升，并造成对CPU的损伤。
CPU的热量来源于它的功耗，根据CPU功耗与供电电压和工作频率的关系可以看到供电电压和工作频率是影响CPU温升的两个重要因素。
CMOS电路CPU的动态功耗为P=CV2f，其中C表示电路负载大小，V表示供电电压，f为工作频率。可见工作频率f与芯片的动态功耗成线性正比例关系，供电电压V的平方与芯片的动态功耗成线性正比例关系，对于一颗CPU来说，电压越高，时钟频率越快，则功率消耗越大。因此，在能够满足功能正常的前提下，尽可能选择低电压工作的CPU能够在总体功耗方面得到较好的效果。对于已经选定的CPU来讲，降低供电电压和工作频率，也是一条节省功率的可行之路。
3CPU的温控技术[1][4][5]
3.1外部温度监控技术
对CPU温度监控通过“外部监测”措施—即通过主板CPU插座下面的热敏电阻来监测CPU工作时的温度。CPU插座内采用立式或贴片式的热敏电阻。整个监测过程全部是由主板来负责，热敏电阻直接将所监测到的数据传给主板上的温控电路，如果监测到CPU的工作温度超过在BIOS中的预设值时就会自动断电关机或报警。采用此种方式的优点是体积小、价格低，使用方便，不过在监控处理器温度时明显存在缺陷，比如用此类监测方式得到的温度往往是CPU底面的温度，而不是内核温度，温度读数是由监控芯片根据温敏电阻的阻值变化计算得出，而且此类接触式测试受外部环境影响较大。如果热敏电阻与微处理器接触不够紧密，微处理器的热量不能有效地传送到，所测量温度会有很大误差。有些主板上采用SMD贴片热敏电阻去测量微处理器温度，其测量误差比直立式热敏电阻误差更大，因为这种贴片元件很难紧密接触到微处理器。故此类CPU温控结果误差性极大、反应不灵敏，所得结果仅仅只供参考。这就带来了一个十分严重的问题∶表面温度不能及时反映微处理器核心温度变化，从而形成一个时间滞后的问题。因为核心温度变化之后要经过一段时间才能传送到微处理器表面。相比之下，表面温度反应十分迟钝，其升温速度远不及核心温度，当核心温度发生急剧变化时，表面温度只有“小幅上扬”。Pentium4和AthlonXP等最新的微处理器，其核心温度变化速度达30～50℃/s，核心温度的变化速度越快，测量温度的延迟误差也越大。在这种背景之下，如果再以表面温度作为控制目标，保护电路尚未做出反应，微处理器可能早已烧坏。因此曾提出“TemperatureOffsetCorrection”(温度偏差修正)的CPU内核心温度监测温度修正方案来纠正此种CPU温控所带来的偏差。所谓“温度偏差修正”就是指当系统采用外部测量法时，必须在测量结果的基础上增加一个温度偏差值：即BIOS中显示的温度值=实际测试值+温度偏差值。这个偏差值由主板热敏电阻、临界温度等因素来决定，当系统设定以后它就是一个常量(通过刷新BIOS可以改变这个值)。这些措施在一定程度上可以减小误差值。但是，问题仍不能得到根本性解决，比如对于突发事件(如风扇脱落)所带来的温度急剧提升完全不能及时做出反应。为此我们考虑采用内部温控技术。
3.2内部温控技术
针对外部温度监控技术的不足，CPU厂商在CPU内核里面加入了一个专门用于监测CPU温度的热敏二极管，将CPU温度来引了“内部温控”时代。在这里整个处理器温度监控系统可分为外部控制型和内部控制型两种基本结构。外部控制型监控系统，其实就是主板的温度监控电路，它有三种基本存在形式∶一种是采用独立的控制芯片，，这些芯片除了处理温度信号，同时还能处理电压和转速信号；第二种形式是在BIOS芯片中集成了温度控制功能；第三种形式是南桥芯片中集成温度控制功能，目前新一代南桥芯片都有温度监控功能。而内部控制型监控系统则是指CPU内核心中整合的热敏二极管，这个热敏二极管的正负两极作为CPU两个针脚直接来通过主板CPU插座和主板的温度监控电路相连。在整个监控过程中，当CPU工作时，热敏二极管就将感应到的数据变化传输给主板的温控电路，由主板的一个特定逻辑运算电路通过所接收到的数据计算出CPU的内核温度，如果计算出来的温度高于预设温度警戒线时，系统就会自动在瞬间切断CPU核心电压，使CPU停止工作并让系统挂起来，从而可以很好地保护CPU不被烧毁。P2、P3及AthlonXP处理器都是采用了此种技术。这种方法反馈回来的温度并不是很准确，往往要比CPU核心温度低5度左右。为防止它的处理器过热烧毁推出了S2K总线断开技术：即当处理器内核温度过高时，系统会发出一个HALT指令(HALT改指令的意思是在没有要处理的指令和数据时将处理器挂起)，当CPU接收到HALT指令时，处理器会转到相应的等待模式，这种模式只需要消耗较小的功率。
通过在CPU内核整合热敏二极管来控温已经是一种能很准确监控CPU核心温度的方法了，而且配合主板的温控电路就能即时保护过热的CPU，使其不至于在风扇突然停转或意外脱落时CPU被烧掉。但此类内部温控技术存在一个弊端，那就是在CPU温度过高时通过直接关闭电脑来达到保护的目的，这样会导致数据因为未能及时保存而丢失，忽略了数据的价值往往要比一个CPU的价值要高的可能性。而且热量不稳定可能导致系统不稳定，如果电脑死机或程序进入死循环，就会失去监控作用，也就无法保护微处理器了。
3.3热量控制电路
为弥补第一代内部温度监控技术的不足，Intel在Northwood核心P4中引入了第2代内部温度监控技术—热量控制电路(ThermalControlCircuit，英特尔又将它命名为热量监视器(ThermalMonitoring))。P3、AthlonXP的温控电路的特点是内部仅拥有一个热敏二极管不同，而Northwood核心P4的热量控制电路拥有两套热敏二极管。其中一套热敏二极管侦测CPU的温度值并传输给主板上的硬件监控系统，这套装置像传统的内部温控技术一样通过关闭系统来保护CPU，不过只是在紧急情况才会自动关闭。第二套热敏二极管放置在CPU内核温度最高的部位，几乎触及ALU单元，并作为热量控制电路的一个组成部分。在CPU工作中，这两套热敏二极管的电阻会因温度而变化，因此通过它的电流也会随着CPU的核心温度而变化，通过与内设参考电流的比较，系统能够判断当前电流是否达到了临界点。如果CPU最热的地方超过一定值，第二套热量温控装置会发送一个PROCHOT#信号使热量控制电路系统开始工作，通过减小CPU的负载来降温，其实这套热敏二极管起到波动调节作用。Pentium4的热量控制机制并非是减少时钟频率，而是减少其输出的有效工作频率。当温度正常的时候，ALUs(算术逻辑运算器)将会接受到一定的频率。但当主板检测到CPU的核心温度达到一个特定的临界值时，热量控制电路就开始发送PROCHOT#信号，将空置的时钟周期插入到正常的时钟周期内，发送到CPU的调节信号如图1所示。
图1发送到CPU的调节信号
PROCHOT#激活的无效周期会将某些正常时钟周期省略掉，使得最终发送给CPU逻辑运算单元的信号频率就会有所降低，从而通过降低CPU的工作效能来达到降温的目的。随着温度的降低，热量控制电路将会开始减少空时钟周期的数量以使CPU返回它原来的工作模式。只要CPU核心温度比临界值低1度时，热量监视器就会停止发送过热信号。热量控制单元就会停止产生空的时钟周期，CPU的性能也就恢复到正常值，过热保护系统被激活只需十几亿分之一秒，我们还可以在Pentium4主板的BIOS中选择超警戒温度来进行控制。当处理器的任务周期(dutycycle)占全部周期的比例越大说明处理器的工作效率越高，其可以调节的比例在12.5%到87.5%之间，选择的数值越小，则任务周期的比例越小，效率降幅反而越大，我们还可以利用PROCHOT#引脚功能保护主板的其它元件。当供电模块的温度超出警戒温度时，监控电路输出低电平到PROCHOT#，从而激活TCC，通过降低微处理器功耗来达到保护供电模块及主板其它元件的目的。
4抑制CPU温升的措施
4.1风冷散热系统
风冷散热系统由散热片和风扇构成，判断散热片的好坏的重要依据是表面积的大小，采用众多的鳍片来提高散热效果。散热片的内部和边缘需要设置合理的导风通道，散热片的切割面要磨光，以使其能与CPU表面完全结合。滚珠轴承的寿命、噪音、发热量远较含油轴承好。工作电压为12v，耗电量在十瓦之内。不少人认为风扇转速越高，那么在同一时间内，从CPU上带走的热量就越多，这样CPU就越容易冷却，事实并不是如此。如果风扇的转速超过其标准值，那么风扇在长时间超负荷情况下运行时，从CPU上带走的热量就比在高速转动过程中产生的热量小，这样时间运行得越长，热量差也就越大，高速运转的风扇不但不能起到良好的冷却效果，反而使CPU温度大幅提升；况且，散热风扇的转速越高，可能在运转过程中产生的噪音就越大，严重的话可能让风扇或者CPU报废；另外，要想让风扇高速运转，还必须有较大的功率来提供动力源，而高动力源是从主板和电源中的高功率中获得的，主板和电源在超负荷功率下就会经常引起系统的不稳定。所以，风扇转速越高冷却效果越好的说法是不成立的。从理论上分析，风扇功率越大散热效果应该越好，但这样的理论成立是在一定的前提之下的，也就是说在风扇的运行功率不超过额定运行功率的条件下，功率越大的风扇通常它的风力也越强劲，散热的效果也越好。而风扇的功率与风扇的转速又是直接联系在一起的，也就是说风扇的转速越高，风扇也就越强劲有力。不能片面地强调高功率，这需要同计算机本身的功率相匹配，如果功率过大，不但不能起到很好的冷却效果，反而可能会加重计算机的工作负荷，从而会产生恶循环，最终缩短了CPU风扇的寿命。因此，用户在选择CPU风扇时，不能错误认为风扇功率大其散热效果肯定会好，而应该根据够用原则来选择与自己电脑相匹配的风扇。并且在选择好风扇之后能够根据实际情况选择合适的机箱，从而更好地降低CPU的温度。
4.2半导体散热系统
半导体制冷器由许多N型和P型半导体材料排列组成，N、P之间是铜、铝等金属材料，外面是绝缘和导热良好的陶瓷片。通电后，电子由负极出发，经P型半导体吸收热量，至N型半导体放出热量。冷端接到CPU，热端接到散热片，由风扇将热量排出。这种散热系统消耗功率为10w至50w，增加了微机电源负担，本身产生大量热，容易造成半导体散热片的高温烧毁，低温一面容易产生露。
4.3液氮散热系统
液氮散热系统的工作原理是将主板、CPU等部件密封于一个空间里并抽成真空，CPU被内部充满液态氮的玻璃容器密封。进行类似水冷的循环散热。，它的特点是冷却能力强，但制造工艺复杂，容易结霜产生露水。
4.4软件降温
软件降温利用了CPU“空闲挂起”指令进行工作，从而实现了CPU的降温及功耗的降低。“空闲挂起”就是指在一段时间内没有接收到指令，CPU自动进入低耗能的休眠状态，降温软件缩短了CPU进入休眠状态的等候时间，从而减少了热量的产生。降温软件占用约1%至3%的系统资源，使CPU下降3至10℃。但是当CPU进行实时多任务的工作时，CPU能够得到“空闲挂起”的机会不大，这种情况下，软件降温的作用便失去了。
5结论
本文从CPU升温的因素说起，接着详细地介绍了当前几种主要的CPU温控技术，并分析每种温控技术的优缺点，接着介绍了当前的几种主要的CPU降温措施。
参考文献
[1]C.M.Krishna，Yann-HangLee.Voltage-Clock-ScalingAdaptiveSchedulingTechniquesforLowPowerinHardReal-TimeSystems.IEEETRANSACTIONSONCOMPUTERS，VOL.52，NO.12，DECEMBER2003
[2]Jung-HiMin，HojungChaandVasonP.Srim.AnEfficientPowerManagementMechanismforWiFi-basedHandheldSystems.WirelessCommunications，NetworkingandMobileComputing，2006.WiCOM2006.InternationalConferenceon
[3]BishopBrockandKarthickRajamani.DynamicPowerManagementforEmbeddedSystems.SOCConference，2003.Proceedings.IEEEInternational[Systems-on-Chip]
进入新世纪，科学技术得到了快速的发展，劳动生产率也得到了显著的提高，现代社会发展追求的目标是更加高效与节能的发展模式，提高数控机床机械技术加工效率这一命题也正是在这种背景下提出的。因此，我们可以得知提高数控机床机械技术加工效率是适应时代潮流的产物，对于提高劳动生产率，促进社会发展有着极其重要的意义。另一方面，提高数控机床机械技术加工效率可以降低劳动强度，降低成本投入，这也是响应国家节能减排政策的具体体现。最后需要认识到的是提高数控机床机械技术加工效率对于促进加工企业的发展与进步也有着十分重要的意义和价值。综上所述，提高数控机床机械技术加工效率对于现代社会的发展有着极其重要的理论意义与现实价值。
2影响数控机床机械技术加工效率的相关因素
1）规章制度不完善。
近些年，数控机床取得了一定的发，但是针对某些方面仍然存在一定的问题，一些设备与零件仍然存在很大的问题，在实际的工作之中数控机床还没有制定合理科学的规章制度保障数控机床的正常工作，这是影响数控机床发展最为主要的因素之一。
2）编制程序有失规范。
数控机床与传统机床相比较最为突出的有点就是增加了数字与计算机控制的部分，这就必然需要相关软件的支撑，由此可见，软件的编制程序对于提高数控机床机械技术加工效率也有着十分重要的理论意义与现实价值。程序的编制在很大程度上可以对数控机床机械技术加工效率产生最为直接的影响。
3提高数控机床机械技术加工效率的策略
3.1软件系统
1）专业操作人员。
在实际的工作之中，专业的操作人员对于提高控机床机械技术加工效率有着十分重要的作用，他们是对数控机床软件进行实际操作的人员，其专业能力与业务素养对于控机床机械技术加工效率有着直接的关系。因此，加工企业应该充分的重视数控机床操作人员业务能力的提高。具体的实施方式有很多，其中比较重要的方式可以分为以下几种：①加工企业应该针对操作人员进行定期的培训，不断的提高他们的综合素质与业务能力，让员工掌握相关的理论知识与注意事项；②应该不断引进相关的专业人才整体提高数控机床操作人员的整体素质，保障数控机床机械技术加工效率的提高。
2）进一步规范操作流程。
与普通机床相比，数控机床在的操作流程更加复杂，操作工艺相对较多。因此，在实际的工作之中，为了进一步提高数控机床机械技术加工效率，我们应该严格的规范数控机床的操作流程，减少数控机床工作之中的冗杂流程，制度严格的工作步骤与检验步骤，真正实现数控机床工作的科学化与规范化，以此来提高数控机床机械技术加工效率。
3）创新管理模式。
数控机床有着其自身的特点，其中最为突出的特点就是需要进行科学的管理，只有这样才能更好的发挥数控机床的优势，促进加工企业的不断发展与进步。因此，在实际的工作之中一定要注重数控机床管理模式的创新，对不同工艺的数控机床制定不同的管理模式，实现管理模式的与时俱进，只有这样才能更好的促进数控机床机械技术加工效率的提高。
3.2硬件方面
在提高数控机床机械技术加工效率过程中最为重要的方式就是注重硬件方面措施的采取，要充分的分析数控机床的工作特点，针对其具体的工作环境采取相应的措施，在实际的工作中需要注意的方面很多其中比较重要的方面主要是以下几个方面。
1）恒定的电网供电水平。
数控机床依靠科技技术与电脑尖端技术，对电网供电系统有着极为苛刻的限制。就目前应用较为广泛的数控机床来说，其装置内部欠压保护装置的报警系统在不稳定的电网系统中很难维持恒定的工作状态，要解决这个问题最直接的办法就是根据运行中数控机床的自身特性，有方向有策略的针对的配置交流稳压器，以减少高峰及低谷时段供电不稳定对整个加工高效所产生的后果。
2）加强对设备选型的研究。
在实际的工作中，我们应该注重加强数控机床设备选型的研究，尤其是针对数控系统方面也更是需要重视。在具体的工作之中，应该根据工作的具体环境和具体条件，结合生产的产品等因素对设备的型号进行选择。另外，一个加工企业购买多种控机床的过程中应该买一个厂家出产额设备，方便维修，有利于工艺之间的连接，从而实现数控机床机械技术加工效率的提高。
3）做好机床的维护和管理。
数控机床的管理与维护对于保障数控机床正常工作，提高数控机床的使用寿命有着极其重要的作用与价值。机床是对数控机床进行维护和保养最为重要的方式之一，要结合机床实际的工作环境与工作状态，对机床进行适当的保养。另外，还应该针对不同型号的机床选择不同的油，只有这样才能保障机床的正常工作，提高数控机床机械技术加工效率。
4结束语
随着计算机应用技术和网络技术的迅速发展，数控系统的功能极大地提高。由于以太网的前景普遍被看好，各大数控生产商纷纷推出了具有以太网功能的数控系统。在DNC(DistributedNumericalControl)领域也出现了一种新型的数控机床网络型式――基于以太网络的DNC。以太网联接是指将具有以太网功能的加工中心等数控机床以以太网的方式组网，实现单台微机对多台CNC的集中控制，其网络构成结构如图1所示。在这种方式下，DNC软件开发商通常要根据数控生产商提供的开发软件包进行二次开发，具体针对不同的数控系统开发出各自的通讯接口软件。本文介绍的基于以太网的数控机床网络控制系统JCSDNC(Ethernet)是针对FANUC系统开发的，适用于配有FANUC0iB/15i/16i/18i/21i，PowerMatei-D/H系统的机床组网。
构建以太网监控网络对数控系统的要求
机床以太网监控网络要求数控系统在硬件上具有以太网功能，即具有以太网卡或快速以太网卡，在“软件”方面则要求CNC具有内置的以太网函数。其内部通讯处理机制如图2所示。对于内置以太网卡，通讯过程的处理是通过CNC的CPU。这就意味着CNC的运行条件会影响内置以太网卡的通讯，相应地，内置以太网卡的通讯状况也会影响CNC的处理过程。
内置以太网函数的处理优先级低于如下操作：自动循环或手动方式下每个主轴的运动控制。因此，在自动运行期间，通讯速度将会降低。另一方面，由于内置以太网函数的优先级高于CNC的屏幕显示操作、C语言执行器(除高级任务)、宏命令执行器(除执行宏)。在执行内置以太网的通讯时，这些操作将会被延时处理。
由以太网方式联接的网络传输速度明显地较串口高，每秒传输速率可以达到10M、100M。并且，由于加工中心的CNC系统内置了一些函数接口，使以太网联接可以实现控制计算机和数控系统的直接通讯。也就是说，在这种方式下不但可以实现通讯数据的快速传输，而且可以在主控计算机端自动获得完全的设备信息、生产信息、远程控制加工中心，为自动化生产创造更完备的条件。
数控机床网络控制系统要更好的适应生产的需要，在传统DNC软件的功能基础上还需具备四个功能模块：NC程序管理模块、现场监控模块、远程监控模块以及基于Internet进行远程访问的数据通信部分。
功能模块
NC程序管理模块
NC程序作为加工过程中重要资源之一，对其进行高效的数据化管理已经成为DNC软件不可缺少的一部分。NC程序的管理根据管理目标对象，分为对程序进行生命周期内的管理和NC程序内部信息管理。
在本模块中对NC程序的整个生命周期进行了严格的管理，从NC程序的生成到消亡都提供一套严格的管理手段。在不同时期，对NC程序的状态可设置为编辑、审核、定型三种，其工作过程如图3所示。程序的最初状态是可以自由编辑的，经过审核後可以开始进行试加工。而程序一旦经试切验证完成后就到达定型状态，不能再进行编辑，直至消亡。
对NC程序的内部属性进行管理主要包括程序号、程序注释、零件图号、所加工的零件号、加工工序号、加工范围、机床、用户信息等进行管理。在本系统中可对程序根据图号、零件名称、工序、机床等进行多种条件的复合查寻，同时对加工程序编辑历程、所用刀具清单、工艺卡片等进行管理。
现场监控模块
现场监控模块是实现远程监控系统的基础。通过五类线或超五类线与具有以太网功能的数控机床直接联接，可以实现控制、监测和对数控机床的诊断。此外，目前市场上有一些软件生产商把只具有串口通讯功能的加工中心以以太网方式甚至是无线方式联接。这两种方式在本质上是区别于以太网联接的，它们只是通过转接口变换了联接方式，将串行数据转变成以太网方式传输，其通讯的瓶颈依然存在于串口通讯。但这种做法可以克服工厂施工条件恶劣、布线不便等问题。
本模块与CNC进行通讯，可以实时采集数控机床的加工状态、联网状态、刀具信息、操作履历，以及对刀具寿命进行管理。并且通过一定的权限确认，可以在线修改各种设备参数和运行参数，从而实现底层设备的完全监控。通过对采集到的工况数据进行处理，可以及时获取加工业绩、机床利用率等生产管理所需要的数据，如图4所示。
远程监控模块
远程监控模块是利用计算机技术和网络技术，提供广域范围内共享资源的平台，并为实时监测监控、故障诊断提供支持。用户可以随时通过网络查询设备运行状态以及设备现场的工况，对生产过程进行实时的远程监控，如图5所示。甚至可以将机床的梯形图传送至远程的控制主机，用梯形图实施机床故障的远程诊断。为保证生产的安全性，梯形图必须用密码保护，以防无关人员修改。
基于Internet的数据通讯模块
由于生产状况的千变万化，生产过程中会出现很多随机的情况，因此不同地点、不同部门的专业人员要对同一设备进行工作，就需要有一个自由交流的平台，通过网络实现信息交互、经验交流，最终实现设备的远程监控。本模块在基于网络技术的基础上，为客户提供了文字交流的平台，如图6所示。
FANUC系统的以太网功能是通过以太网卡或FANUC快速以太网卡遵循TCP/IP协议实现的。网络控制软件要与数控机床进行正常通讯，需进行以下设置：
设置控制计算机侧的TCP/IP协议；
设置CNC侧的以太网卡和内置以太网函数；
物理连接个人计算机和CNC。
JCSDNC(Ethernet)的应用
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
数控技术是一种将计算机技术、通信技术、光机电技术以及传感监测技术等融为一体的通过数字命令信息指令对机械进行二次加工并控制的自动化技术，该技术由数字化信息设备以及控制运行设备组成，技术含量极高，在用于机械制造领域中能够大大提升生产效率，保证产品质量和精确度。数控技术的特征有以下三点：首先，数控技术可有效提高制造业的产品质量以及精确度，从而提高生产效率。例如，在机床夹具制造过程中利用数控技术，在同一时间内对多个夹具进行统一规格的加工，简化操作程序，缩短制造时间，从而提高了生产聊率，统一规格的加工操作，让机床夹具更符合标准，精确度更高。其次，提供简化工艺流程，减少投入。利用数控技术能够大大简化工艺数量和程序，以自动化的方式代替更多繁琐复杂的工艺，使生产更便利；第三，功能强大。数控技术不仅能提高生产效率，统一规格，提高精确度，还能改变生产参数，使其适用于更多规格不同、批次不同产品的要求。数控技术只需要通过电脑调整生产参数、规格就可以实现以上要求。
2数控技术在机械制造中的实际应用
2.1机床设备上的数控技术
机床设备是机械制造过程中的基础设备，绝大部分的操作程序都是在机床上面实现完成的。数控技术引入机床设备中将计算机技术以及互联网通信技术融合进机床设备中，控制生产过程中的每道工序的参数、时间、以及规格，做到统一规范化的操作，让机床设备在工作时更加稳定、安全和高效，同时完善机床的各类零部件开关控制，使操作开关系统、冷却泵系统等调节得更加精准、细致。
2.2工业生产中的数控技术
工业生产过程中的数控技术应用最为频繁，尤其是食品加工、药品加工以及印刷造纸等工业领域。数控技术的使用不仅可以有效降低工业生产中的材料损耗，提高工作环境的利用率，降低工业投入成本，将工业化生产由传统的、人工化、滞后化带入一个智能化、高效化的全新时代。比如某牛奶加工厂，从牛奶的提取、检测、加工、包装等一系列的过程中，采用数控技术，全程利用计算机控制牛奶加工生产的各个流程和环节，既保证了效率和质量，还能全程监控牛奶的生产加工包装过程，一旦发现不利因素，可及时采取应对措施解决问题，保证奶制品的安全可靠。
2.3航天器材上的数控技术
航空航天技术一直以来是属于高精密型的、技术含量超高的技术，而它所采用到的材料和零件都是经过特制而成的。以往没有出现数控技术之前，对于航天器材的制造尚处于较为粗浅的阶段，往往不能满足航空航天的高要求和高标准。当数控技术引入航天宇航工业中后，以精密的计算机技术以及超强的网络通信技术为支撑，力求将航天器材制作的更符合要求、更完美的程度，尤其是对航天器材的小部件的制作更是精益求精，坚持节约，反对能源浪费。
2.4汽车领域的数控技术
随着人们生活水平的不断提高，对生活质量的要求越来越高，汽车作为出行代步工具和显示人们财富地位的象征已经成为许多人拥有的物品之一，汽车需求量与日俱增，而由此引发的汽车行业的竞争愈演愈烈。汽车生产领域引入数控技术，可以有效提升构成汽车各个零部件的生产速率，加快汽车零部件的组装和后期测试的效率，加大汽车成品的生产量，提高汽车成品的质量，最终提高汽车从生产都投入销售过程中的经济效益。现阶段的汽车生产车间中，全部采用的是现代化、高科技的数控机床设备，生产流水线作业高效化、智能化，让汽车从零件的生产、组装到后期的试运行全程控制中，实现了高产能和高质量的要求。
2.5煤矿机械领域中的数控技术
众所周知，煤炭是人们生产和生活中必不可少的能源之一，而煤炭的开采以及运输属于一项高危险生产活动，必须要求参与者拥有较强的专业技术和高度工作警惕。采煤过程中最常使用到的就是采煤机，尤其采煤工作面的环境极为恶劣，地形地质条件复杂，通常意义上的采煤机只能完成小部分工作面的采煤工作量，无法对一整个矿料进行单独开采和整合，在这种恶劣的情况下难以正常工作并保证工作效率，倘若引入数控技术，即在采煤机添加了数控气割，利用焊接技术将采煤机功能扩展，解决传统采煤机程序单一、功能不全的缺陷，使其能在不同的采煤工作面正常快速的工作，不仅有效提升了采煤工作效率，缩短了煤炭采矿时间，还大大降低了采煤矿工的危险，值得在煤矿机械领域广泛推广。
3结论
目前，我国机械制造行业建设发展速度挑战了人们的想象力，其生产建设水平持续提升，发展规模呈现出逐步扩大的势头。然而，我国机械行业之中应用的相关技术手段却较为滞后，无法跟上发达国家的更新步伐，技术水平也不能与其相匹敌。因而，生产形成的机械制造产品更多的为低档商品，拥有的自主知识产品其技术水平始终较低，同时研发的自主品牌种类有限。导致我国机械制造领域应用技术手段更多的依赖同行业技术。发展过程中，虽然我国一些机械制造行业达到了国产化的建设阶段，然而应用核心技术以及采购部件大部分还依靠向国外市场进口。例如，引进冰箱压缩机设施或是购买机械发动机设施等。该状况下为推动我国机械制造行业实现健康、持续的全面发展，应由应用技术本身入手，全面提升应用水平。
目前，我国机械制造领域逐步实现了由以往机械制造向着现代化、自动化以及智能化的机械制造加工不断转变。在实施机械制造精细化、复杂化处理加工以及高危险性生产过程中，均能够完成机械设施应用控制的全面自动化。由于机械自动化手段技术可符合该类施工应用设备仪器的精密性标准，因此可确保施工操作处理人员的人身安全，保护国家财产完整性，实现国有资产的保值增值，使机械生产加工效率全面提升，并可令机械生产的大规模化以及大批量性变成可能。其在一定层面上使以往传统机械生产加工模式的缺陷有效的得到弥补。
2、机械数控技术实践应用
2、1机械数控技术在机械制造领域中的实践应用
随着现代信息技术、计算机系统的广泛普及，进一步为机械数控技术的快速发展以及广泛应用提供了深层次运作的空间。机械制造领域之中的数控技术更是受到了大众的全面重视。该环境下，机械数控铣床、钻床技术、数控磨床与切割机床手段得到了快速发展。再者，机械数控冲床与弯管机在各领域中也实现了广泛的应用。车削中心与数控板材加工处理中心则有了一定程度的提升。以上机械设施处理加工技术手段加快了CAD技术的更新发展步伐，令其向着工程化的方向不断发展。加之微电子技术的有效渗透与合理应用，使得机械数控综合技术水平迅猛提升，渐渐完成了机械数控机床加工体系刀具的高效自动化转换，并实现了工件的全面更新。机械制造领域之中，较多数控机床生产车间均引入了托盘站，令机械制造以及柔性化生产单元的应用发展变成可能。在该基础之上则完成了自动化的操控数控机床系统目标，使得传动带实现了高效的自动化控制，并引入了工业机器人完成自动化管理。上述单元共同组成了现代化机械制造管理系统，并创建形成了相应的柔性数控系统制造生产线。伴随自动化手段以及现代化网络技术的广泛应用，渐渐构成了集成化的机械数控技术系统，并令机械制造发展整体向着更优质、更健康的方向跨越式提升。
2、2机械数控技术在工业以及煤矿领域的实践应用
纵观当前形势我们明确，在工业化生产建设的阶段中，通常采用的机械数控手段会互相协作施工，而在食品加工较多生产线之中以及印刷造纸过程中，应用机械数控手段更加丰富。在危险性较高的生产环境之下以及施工条件相对复杂的环境下，机械数控技术的应用极为常见。通过机械数控手段可令基本的工业建设生产条件更加健全完善、快速更新。在该基础之上，则可为具体生产部门工作人员创建安全有力的保障，令工业生产机械化水平、产业化程度全面提升。另外，机械数控技术的有效应用在确保生产加工质量上也颇有贡献。可有效的减少企业劳动生产综合强度，进而实现适中任务量的人性化管理目标。再者，应用机械技术还可缩短生产时间，保质保量的完成任务。针对实际加工生产来讲，机械数控技术可借助计算机系统实现对较多工业生产体系的自动化管控，进而令整体工业生产环节均按照原本的流程开展。可应用具体的传感器装置检测体系做常规性的验证。在发掘系统出现错误、运行操作包含缺陷之时，则应就不同状况进行调节以实现相对稳定的目标。
2、3机械数控技术在汽车工业领域的实践应用
有效的引入机械数控手段可使汽车工业生产、加工零部件工序紧凑，提升工作效率。在一定层面可为汽车产业赢取市场竞争主动发挥重要影响作用。特别是高效快速的机械数控机床的丰富应用，令现代化汽车生产线成功组建，体现了快速高效的生产加工特征。另外，机械数控技术手段的应用还令汽车产业持续的扩充生产规模，各类复杂汽车零件的加工生产更新了以往传统单一的加工操作模式，令目前的机械数控技术手段向着更加规范高效的方向发展。
3、结语
1.2数控机床的运用为制造行业所带来的影响。数控机床的应用，使得制造业发生了大规模的变革，在过去的生产制造中，无论是单纯的人力来生产产品，还是引用机械设备进行生产，都需要有大量的人员来参与其中，对于人力的需求较大，而数控机床的运用则是大大地解放了生产力，并且能够通过数控技术，生产出高精度、高质量的产品，实现了企业产业化的发展。
1.3产业技术相关的转变模式。产业技术的转变主要涉及到两种因素，一种是科学技术的发展，一种是社会的进步与人们的需求。在产业技术转变模式的研究中，部分学者认为科学技术的进步是决定产业技术转变的主要因素，技术的研究和开发能够推动产业的发展，而另外一部分学者则是认为社会的发展与人们对于产品的需求才是产业技术转变的主要动力。在实际的产业技术发展中，离不开科学技术的进步，更离不开社会大众的需求，认清两者之间的关系，才能够不断地进行创新，使产业技术走上正确的发展道路。
2、实现我国数控机床行业技术创新的路径
2.1正确定位我国数控机床行业所面对的产品。数控机床行业所面对的产品，应当改变过往的定位模式，摒弃以前以低价来获得市场竞争力的方法。为了能够改变这一现状，我国的制造业需要引进更为先进的大型数控机床设备，以此来为企业制造服务。企业应当能够重新审视我国的市场对于产品的需求，掌握市场对产品需求的变化规律，明确影响产品在市场中竞争力的因素，以此来开拓更为广阔的市场。做好正确的产品定位，就能够选用更为合适的数控机床，并且运用更为先进的数控机床行业技术，以此来实现技术的创新。产品的定位应当以市场需求的预测为主，而不能只是跟随他人的脚步，那样永远只能落后一步，而无法实现创新。
2.2选择以集成创新为主的技术路线。所谓的集成创新，就是企业自主地控制产业创新的整个过程，通过自主地研究开发新技术，来组成数控机床产业创新的核心。集成创新不仅要求企业能够及时地引进先进的设备，更需要具有专业技能的人才。并且集成创新周期较长，需要企业内部的技术人员进行密切的配合，通过对数控机床行业技术的深入研究，对技术创新方案进行深刻的探讨，集合整个技术开发团队的智慧，研究出具有先进技术含量和创新特色的产品；另外，集成创新需要企业有大量的资金投入，从外部技术源获得必要的知识产权、所需的元件或子系统，以保证研究工作的顺利进行。
2.3结合国家、企业、学校、科研院各方面的力量共同实现技术创新。数控机床行业技术创新由于涉及到的学科众多，对于技术开发人员的要求极高，并且要有大量的资金、人力、物力、时间的投入。因此，仅仅依靠企业来进行技术的创新，是很难做到的，换言之，仅仅依靠高校、科研院也无法完全实现技术的创新。而要想完成创新的任务，就必须使产业、学校、科研院进行相应的结合，再加之国家的政策、资金方面的支持，使多方面的力量能够融合到一起，使各个不同领域的人才进行技术上的交流，共同研究开发具有创新性的数控机床行业技术，并且能够实现其实用性，促进技术产品的产业化，尽快地将科学技术转化为社会大众所需要的产品，完成以科学技术促进社会经济发展的目标。
2.4壮大装备制造行业的规模。目前，我国的数控机床行业正在不断地发展过程中，涉及到该产业的企业也非常多，然而，能够在市场竞争中具有较强的竞争力，能够自主实现技术创新的企业却非常少，大多数的企业规模小、技术落后、研究开发能力薄弱，技术创新的实现较为困难，难以形成强大的竞争力与国外的数控机床企业进行抗衡。因此，各个数控机床企业应当联合到一起，形成大规模的产业集群，多个企业的联合，不仅能够实现生产力的大幅度提升，还能够实现人才的相互融合，推动行业技术的创新，促进数控机床行业的飞速发展。
2.5把握好科技、行业等发展所带来的创新机遇。现如今，科学技术的飞速发展为数控机床行业的技术创新带来了极大的发展机遇。由于数字信息技术的不断进步，世界上数控机床行业技术发展极为迅速，企业应当把握好这个机会，及时地引进国外先进的技术及设备，抓住数控机床行业发展的每一个机会，努力实现技术创新，提高企业自身的竞争力，在市场中占据更为有利的地位，让中国的数控机床行业技术能够被世界所认可，并有足够的技术力量与国外的技术进行竞争，提高我国数控机床行业技术的世界地位。
