數控機床在礦用機械加工中的應用

薛猛 王磊 張光玉 張強

山東能源重型裝備制造集團有限責任公司新汶分公司 山東新泰 271222

數控機床是集合電子技術、自動化、測量和電氣等技術為一體的自動化等技術為一體的自動化設備，其主要起到實時控制設備的作用，一旦設備某出現故障，機床設備就好立即停止運行，會影響生產效率。數控機床統一了機械生產系統，實現了自動化生產、制造、檢驗，一切工作都是根據系統指令完成的，自動連續加工提高了產品生產效率和質量。

1 礦用數控機床結構

數控機床主要是由控制面板、伺服、測量、CNC以及驅動等部分組成的，在數控系統中，計算機系統占據主要位置，系統會處理輸入和輸出敏玲，進而對生產加工進行操作，而在操作時，控制面板作為媒介用于程序傳輸工作。控制系統是數控機床實現信息交換的主要載體，其能夠與控制中心、機床開關實現信息傳輸，本身的信息存儲空間巨大[1]。但是，信息交換地址已經預設完成，不可隨意修改。

2 礦用機械數控機床的設計

2.1 基件選擇

普通數控機床一般使用Z80CPU，單片機則選用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 控制系統設計

在設計控制系統時，需要遵循以下要求：①完整性，保證工業生產和機器設備的需求能夠被滿足。②經濟性，產品的設計要確保簡單實用，具有較高的性價比。③可靠性，設計的控制系統運行保證穩定可靠。④發展性，對目前的生產工藝進行檢查后能夠為其后續的拓展留有空間。機床傳動可以協調不同速度下各工件的運行情況，其傳動性會影響零件生產效率及質量，因此，機床設計時需要考慮其傳動性[2]。同時，在設計時還需要要考慮機床的經濟性，利用原電動機床使機床實現傳動，提高機床的運行效率。在機械加工設計時，需要對切削轉距和電壓做出考慮，考慮到電機轉速的變化，需要加入變頻調速系統，以保證機械換擋順利，提高生產精度，確保機械零部件運行正常。

2.3 傳動、驅動系統設計

傳動系統是將系統指令傳送至工作部位，驅動系統則按照指令設定工作，所有加工處理等工作由機械完成，對于參數要求高的零件生產要根據傳動要求來設置，設置完成后由系統統一生產高標準零部件。參數設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 伺服系統設計

數控機床伺服系統包括開環、閉環和半閉環這三種，其中閉環系統優勢明顯，機床精度高，補償運動誤差很小，能夠消除間隙與干擾對機床精度產生的影響，但是，閉環系統相對于其他系統而言，操作難度高，調試維修難度大，生產成本高，在實際運行時，閉環系統使用性較低[3]。

3 礦用機械加工中數控機床的應用

3.1 產品加工上的應用

對于礦用機械加工而言，其所需要的大量產品都是由數控機床來實現的，數控機床通過自動控制系統，對生產工作進行參數設計，生產機械根據機床預設的參數開展生產工作，實現自動化生產，降低了生產制造成本，同時也提高了生產質量和效率。此外，利用數控機床也可以縮減程序調試時間以及加工設備運行準備時間，使零件的加工時間能夠得以縮減，為企業提高經濟效益起到了推動作用。此外，根據加工規律和工作人員經驗建立參數模型，數控機床利用參數模型實現產品的加工生產，提高加工工藝，同時使生產時間得以縮短。

3.2 高速加工上的應用

對于礦用機械加工人員，數控機床的應用能夠實現高速加工，使礦用機械的生產效率得到提升，同時能夠提高礦用機械的質量，完善機械設備，為礦產開發和加工處理效率提升奠定了基礎。比如，菲利普斯機械工制造公司，將傳統機床更換為數控機床后，礦用截齒產品的加工效率得到了大幅度提升。由此可見，數控機床的應用能夠提升礦用機械的加工速度，豐富機械加工的流程，實現自動化加工[4]。此外，數控機床實現了智能化生產，其通過自適應技術能夠對刀具、機床加工等工作穩定程度作出辨識，并以此調整加工參數，使設備運行穩定，加工速度和精度都能給得以提升。同時，機床智能化也實現了故障診斷和修復，其能夠根據系統故障信息進行自行檢測維修，及時解決數控機床運行錯誤，確保生產順利，在一定程度上也實現了高速加工。

3.3 產品分解上的應用

利用數控機床技術，整合光電學、計算機以及力學等學科，將其連成一個統一的整體。按照加工技術和工場規定來分解材料、產品質量以及加工精度等參數，將生產各部分參數設置好，數控機床可以自行進行生產分配，例如金屬切削機床的生產加工。此外，數控機床也實現了高精度加工生產，利用高速插補技術實現連續生產，實現精細化控制加工，對加工位置進行高精度檢測控制，實現高精度生產。

4 結語

綜上所述，隨著社會的發展，數控機床在機械加工中的應用也已經成為一種發展趨勢，其應用發展能夠實現人力資源的解放，提高生產質量和生產效率，為社會的持續發展起到一定的推動作用。而隨著數控機床的自動化、智能化發展，其對技術人員和操作人員的要求也有所提升，相較于傳統機床而言，現代機床穩定性高，故障發生率低，大多數故障都是由于人為操作不當導致的，為了保證數控機床操作的穩定和安全，需要提高工作人員的整體技術，豐富其理論知識，提高人員綜合素質，以保證其運行穩定，產品質量和效率得以提升，使生產成本能夠降低，實現自動化流水生產[5]。