薛猛 王磊 張光玉 張強(qiáng)

山東能源重型裝備制造集團(tuán)有限責(zé)任公司新汶分公司 山東新泰 271222

數(shù)控機(jī)床是集合電子技術(shù)、自動化、測量和電氣等技術(shù)為一體的自動化等技術(shù)為一體的自動化設(shè)備，其主要起到實時控制設(shè)備的作用，一旦設(shè)備某出現(xiàn)故障，機(jī)床設(shè)備就好立即停止運行，會影響生產(chǎn)效率。數(shù)控機(jī)床統(tǒng)一了機(jī)械生產(chǎn)系統(tǒng)，實現(xiàn)了自動化生產(chǎn)、制造、檢驗，一切工作都是根據(jù)系統(tǒng)指令完成的，自動連續(xù)加工提高了產(chǎn)品生產(chǎn)效率和質(zhì)量。

1 礦用數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)

數(shù)控機(jī)床主要是由控制面板、伺服、測量、CNC以及驅(qū)動等部分組成的，在數(shù)控系統(tǒng)中，計算機(jī)系統(tǒng)占據(jù)主要位置，系統(tǒng)會處理輸入和輸出敏玲，進(jìn)而對生產(chǎn)加工進(jìn)行操作，而在操作時，控制面板作為媒介用于程序傳輸工作?？刂葡到y(tǒng)是數(shù)控機(jī)床實現(xiàn)信息交換的主要載體，其能夠與控制中心、機(jī)床開關(guān)實現(xiàn)信息傳輸，本身的信息存儲空間巨大[1]。但是，信息交換地址已經(jīng)預(yù)設(shè)完成，不可隨意修改。

2 礦用機(jī)械數(shù)控機(jī)床的設(shè)計

2.1 基件選擇

普通數(shù)控機(jī)床一般使用Z80CPU，單片機(jī)則選用MCs-51，這是由于其配套芯片價格比較低，但是普及性和實用性比較高，便于維修和制造。

2.2 控制系統(tǒng)設(shè)計

在設(shè)計控制系統(tǒng)時，需要遵循以下要求：①完整性，保證工業(yè)生產(chǎn)和機(jī)器設(shè)備的需求能夠被滿足。②經(jīng)濟(jì)性，產(chǎn)品的設(shè)計要確保簡單實用，具有較高的性價比。③可靠性，設(shè)計的控制系統(tǒng)運行保證穩(wěn)定可靠。④發(fā)展性，對目前的生產(chǎn)工藝進(jìn)行檢查后能夠為其后續(xù)的拓展留有空間。機(jī)床傳動可以協(xié)調(diào)不同速度下各工件的運行情況，其傳動性會影響零件生產(chǎn)效率及質(zhì)量，因此，機(jī)床設(shè)計時需要考慮其傳動性[2]。同時，在設(shè)計時還需要要考慮機(jī)床的經(jīng)濟(jì)性，利用原電動機(jī)床使機(jī)床實現(xiàn)傳動，提高機(jī)床的運行效率。在機(jī)械加工設(shè)計時，需要對切削轉(zhuǎn)距和電壓做出考慮，考慮到電機(jī)轉(zhuǎn)速的變化，需要加入變頻調(diào)速系統(tǒng)，以保證機(jī)械換擋順利，提高生產(chǎn)精度，確保機(jī)械零部件運行正常。

2.3 傳動、驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計

傳動系統(tǒng)是將系統(tǒng)指令傳送至工作部位，驅(qū)動系統(tǒng)則按照指令設(shè)定工作，所有加工處理等工作由機(jī)械完成，對于參數(shù)要求高的零件生產(chǎn)要根據(jù)傳動要求來設(shè)置，設(shè)置完成后由系統(tǒng)統(tǒng)一生產(chǎn)高標(biāo)準(zhǔn)零部件。參數(shù)設(shè)置能夠減少甚至消除滾珠絲杠螺母副間軸向間隙，提高操作傳動剛度。

2.4 伺服系統(tǒng)設(shè)計

數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)包括開環(huán)、閉環(huán)和半閉環(huán)這三種，其中閉環(huán)系統(tǒng)優(yōu)勢明顯，機(jī)床精度高，補(bǔ)償運動誤差很小，能夠消除間隙與干擾對機(jī)床精度產(chǎn)生的影響，但是，閉環(huán)系統(tǒng)相對于其他系統(tǒng)而言，操作難度高，調(diào)試維修難度大，生產(chǎn)成本高，在實際運行時，閉環(huán)系統(tǒng)使用性較低[3]。

3 礦用機(jī)械加工中數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用

3.1 產(chǎn)品加工上的應(yīng)用

對于礦用機(jī)械加工而言，其所需要的大量產(chǎn)品都是由數(shù)控機(jī)床來實現(xiàn)的，數(shù)控機(jī)床通過自動控制系統(tǒng)，對生產(chǎn)工作進(jìn)行參數(shù)設(shè)計，生產(chǎn)機(jī)械根據(jù)機(jī)床預(yù)設(shè)的參數(shù)開展生產(chǎn)工作，實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，降低了生產(chǎn)制造成本，同時也提高了生產(chǎn)質(zhì)量和效率。此外，利用數(shù)控機(jī)床也可以縮減程序調(diào)試時間以及加工設(shè)備運行準(zhǔn)備時間，使零件的加工時間能夠得以縮減，為企業(yè)提高經(jīng)濟(jì)效益起到了推動作用。此外，根據(jù)加工規(guī)律和工作人員經(jīng)驗建立參數(shù)模型，數(shù)控機(jī)床利用參數(shù)模型實現(xiàn)產(chǎn)品的加工生產(chǎn)，提高加工工藝，同時使生產(chǎn)時間得以縮短。

3.2 高速加工上的應(yīng)用

對于礦用機(jī)械加工人員，數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)高速加工，使礦用機(jī)械的生產(chǎn)效率得到提升，同時能夠提高礦用機(jī)械的質(zhì)量，完善機(jī)械設(shè)備，為礦產(chǎn)開發(fā)和加工處理效率提升奠定了基礎(chǔ)。比如，菲利普斯機(jī)械工制造公司，將傳統(tǒng)機(jī)床更換為數(shù)控機(jī)床后，礦用截齒產(chǎn)品的加工效率得到了大幅度提升。由此可見，數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用能夠提升礦用機(jī)械的加工速度，豐富機(jī)械加工的流程，實現(xiàn)自動化加工[4]。此外，數(shù)控機(jī)床實現(xiàn)了智能化生產(chǎn)，其通過自適應(yīng)技術(shù)能夠?qū)Φ毒摺C(jī)床加工等工作穩(wěn)定程度作出辨識，并以此調(diào)整加工參數(shù)，使設(shè)備運行穩(wěn)定，加工速度和精度都能給得以提升。同時，機(jī)床智能化也實現(xiàn)了故障診斷和修復(fù)，其能夠根據(jù)系統(tǒng)故障信息進(jìn)行自行檢測維修，及時解決數(shù)控機(jī)床運行錯誤，確保生產(chǎn)順利，在一定程度上也實現(xiàn)了高速加工。

3.3 產(chǎn)品分解上的應(yīng)用

利用數(shù)控機(jī)床技術(shù)，整合光電學(xué)、計算機(jī)以及力學(xué)等學(xué)科，將其連成一個統(tǒng)一的整體。按照加工技術(shù)和工場規(guī)定來分解材料、產(chǎn)品質(zhì)量以及加工精度等參數(shù)，將生產(chǎn)各部分參數(shù)設(shè)置好，數(shù)控機(jī)床可以自行進(jìn)行生產(chǎn)分配，例如金屬切削機(jī)床的生產(chǎn)加工。此外，數(shù)控機(jī)床也實現(xiàn)了高精度加工生產(chǎn)，利用高速插補(bǔ)技術(shù)實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，實現(xiàn)精細(xì)化控制加工，對加工位置進(jìn)行高精度檢測控制，實現(xiàn)高精度生產(chǎn)。

4 結(jié)語

綜上所述，隨著社會的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床在機(jī)械加工中的應(yīng)用也已經(jīng)成為一種發(fā)展趨勢，其應(yīng)用發(fā)展能夠?qū)崿F(xiàn)人力資源的解放，提高生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率，為社會的持續(xù)發(fā)展起到一定的推動作用。而隨著數(shù)控機(jī)床的自動化、智能化發(fā)展，其對技術(shù)人員和操作人員的要求也有所提升，相較于傳統(tǒng)機(jī)床而言，現(xiàn)代機(jī)床穩(wěn)定性高，故障發(fā)生率低，大多數(shù)故障都是由于人為操作不當(dāng)導(dǎo)致的，為了保證數(shù)控機(jī)床操作的穩(wěn)定和安全，需要提高工作人員的整體技術(shù)，豐富其理論知識，提高人員綜合素質(zhì)，以保證其運行穩(wěn)定，產(chǎn)品質(zhì)量和效率得以提升，使生產(chǎn)成本能夠降低，實現(xiàn)自動化流水生產(chǎn)[5]。