數(shù)控機(jī)床在礦用機(jī)械加工中的應(yīng)用

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(dòng)化、測(cè)量和電氣等技術(shù)為一體的自動(dòng)化等技術(shù)為一體的自動(dòng)化設(shè)備，其主要起到實(shí)時(shí)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(yùn)行，會(huì)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(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化生產(chǎn)、制造、檢驗(yàn)，一切工作都是根據(jù)系統(tǒng)指令完成的，自動(dòng)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(cè)量、CNC以及驅(qū)動(dòng)等部分組成的，在數(shù)控系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)占據(jù)主要位置，系統(tǒng)會(huì)處理輸入和輸出敏玲，進(jìn)而對(duì)生產(chǎn)加工進(jìn)行操作，而在操作時(shí)，控制面板作為媒介用于程序傳輸工作。控制系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床實(shí)現(xiàn)信息交換的主要載體，其能夠與控制中心、機(jī)床開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)信息傳輸，本身的信息存儲(chǔ)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(jì)

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(jià)格比較低，但是普及性和實(shí)用性比較高，便于維修和制造。

2.2 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí)，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(jì)要確保簡(jiǎn)單實(shí)用，具有較高的性價(jià)比。③可靠性，設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)運(yùn)行保證穩(wěn)定可靠。④發(fā)展性，對(duì)目前的生產(chǎn)工藝進(jìn)行檢查后能夠?yàn)槠浜罄m(xù)的拓展留有空間。機(jī)床傳動(dòng)可以協(xié)調(diào)不同速度下各工件的運(yùn)行情況，其傳動(dòng)性會(huì)影響零件生產(chǎn)效率及質(zhì)量，因此，機(jī)床設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮其傳動(dòng)性[2]。同時(shí)，在設(shè)計(jì)時(shí)還需要要考慮機(jī)床的經(jīng)濟(jì)性，利用原電動(dòng)機(jī)床使機(jī)床實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)，提高機(jī)床的運(yùn)行效率。在機(jī)械加工設(shè)計(jì)時(shí)，需要對(duì)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(yùn)行正常。

2.3 傳動(dòng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

傳動(dòng)系統(tǒng)是將系統(tǒng)指令傳送至工作部位，驅(qū)動(dòng)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(duì)于參數(shù)要求高的零件生產(chǎn)要根據(jù)傳動(dòng)要求來(lái)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(dòng)剛度。

2.4 伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)

數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)包括開(kāi)環(huán)、閉環(huán)和半閉環(huán)這三種，其中閉環(huán)系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)明顯，機(jī)床精度高，補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)誤差很小，能夠消除間隙與干擾對(duì)機(jī)床精度產(chǎn)生的影響，但是，閉環(huán)系統(tǒng)相對(duì)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(shí)際運(yùn)行時(shí)，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(duì)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(lái)實(shí)現(xiàn)的，數(shù)控機(jī)床通過(guò)自動(dòng)控制系統(tǒng)，對(duì)生產(chǎn)工作進(jìn)行參數(shù)設(shè)計(jì)，生產(chǎn)機(jī)械根據(jù)機(jī)床預(yù)設(shè)的參數(shù)開(kāi)展生產(chǎn)工作，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，降低了生產(chǎn)制造成本，同時(shí)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(shí)間以及加工設(shè)備運(yùn)行準(zhǔn)備時(shí)間，使零件的加工時(shí)間能夠得以縮減，為企業(yè)提高經(jīng)濟(jì)效益起到了推動(dòng)作用。此外，根據(jù)加工規(guī)律和工作人員經(jīng)驗(yàn)建立參數(shù)模型，數(shù)控機(jī)床利用參數(shù)模型實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的加工生產(chǎn)，提高加工工藝，同時(shí)使生產(chǎn)時(shí)間得以縮短。

3.2 高速加工上的應(yīng)用

對(duì)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(shí)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(kāi)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(jiàn)，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(shí)現(xiàn)自動(dòng)化加工[4]。此外，數(shù)控機(jī)床實(shí)現(xiàn)了智能化生產(chǎn)，其通過(guò)自適應(yīng)技術(shù)能夠?qū)Φ毒?、機(jī)床加工等工作穩(wěn)定程度作出辨識(shí)，并以此調(diào)整加工參數(shù)，使設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，加工速度和精度都能給得以提升。同時(shí)，機(jī)床智能化也實(shí)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(cè)維修，及時(shí)解決數(shù)控機(jī)床運(yùn)行錯(cuò)誤，確保生產(chǎn)順利，在一定程度上也實(shí)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(jì)算機(jī)以及力學(xué)等學(xué)科，將其連成一個(gè)統(tǒng)一的整體。按照加工技術(shù)和工場(chǎng)規(guī)定來(lái)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(shí)現(xiàn)了高精度加工生產(chǎn)，利用高速插補(bǔ)技術(shù)實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化控制加工，對(duì)加工位置進(jìn)行高精度檢測(cè)控制，實(shí)現(xiàn)高精度生產(chǎn)。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著社會(huì)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(shì)，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(huì)的持續(xù)發(fā)展起到一定的推動(dòng)作用。而隨著數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)化、智能化發(fā)展，其對(duì)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(shí)，提高人員綜合素質(zhì)，以保證其運(yùn)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)化流水生產(chǎn)[5]。