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1、引言

數(shù)控機床是把電子技術(shù)、自動化技術(shù)、電機技術(shù)以及測量技術(shù)集中在一起的自動化化設(shè)備，數(shù)控機床具有精度高，效率高和柔性高這三個主要的特點。數(shù)控機床屬于過程控制裝備的一種，它需要每一時刻都要做好對設(shè)備的控制，使全部設(shè)備都可以準確的工作。需要注意的是不論哪一部分出現(xiàn)了故障問題都會使得機床設(shè)備停止工作，這就造成了工作的停滯，工作停滯的出現(xiàn)會對生產(chǎn)的質(zhì)量和效率都受到嚴重影響。此外，特別是當設(shè)備運用于煤礦生產(chǎn)中時，一定要加強注意，因為數(shù)控機床正是處于工作中的關(guān)鍵崗位，如果出現(xiàn)故障后沒有及時的進行維修和維護，就會造成巨大的經(jīng)濟損失，所以對煤礦機械的原理和裝置進行詳細的設(shè)計是很重要的。

2、數(shù)控技術(shù)特點和發(fā)現(xiàn)現(xiàn)狀

數(shù)控技術(shù)能很方便的改變加工工藝中的工藝參數(shù)，有利于新產(chǎn)品的研發(fā)和換批加工。能確保加工的精度減少輔助時間，從而實現(xiàn)一次工作完成多道復(fù)雜的加工工序。對于普通機床難以完成的零價加工，如對復(fù)雜零件和零件曲面狀的加工能高質(zhì)量的完成。采用的是模塊化的工具，一方面減少了安裝和換刀的時間，另一方面又提高了工具的管理水平和提高了工具的標準化。隨著現(xiàn)在的微處理器的產(chǎn)生以及現(xiàn)代的SOPC技術(shù)的發(fā)展，在機械加工和和機械設(shè)備的維修檢測以及集成的程度上都有很大的提高。我國的自主創(chuàng)新能力不足，目前我國的數(shù)控技術(shù)只是處于對進口產(chǎn)品的模仿階段，在技術(shù)創(chuàng)新方面缺乏。歸其原因就是我們對引進的先進技術(shù)的研究不深入，最重要的是我國缺乏完善的鼓勵創(chuàng)新機制。還有就是我國的產(chǎn)品網(wǎng)絡(luò)程度不高，可靠性和穩(wěn)定新不高?，F(xiàn)階段我國主要的串口通訊技術(shù)和NC程序傳送技術(shù)的集成化和網(wǎng)絡(luò)水平有限。所以在煤礦數(shù)控技術(shù)的研究和應(yīng)用的領(lǐng)域還有很長的路要走。

3、煤礦數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)

構(gòu)成數(shù)控機床的主體結(jié)構(gòu)，有控制面板、CNC裝置、伺服單元、驅(qū)動裝置和測量裝置等構(gòu)成。計算機系統(tǒng)在煤礦機床的數(shù)控系統(tǒng)中占據(jù)著一個核心地位，系統(tǒng)通過輸入以及輸出命令的各種轉(zhuǎn)換來對數(shù)據(jù)進行處理，從而完成來對工程執(zhí)行的各方面操作。在操作工程中，控制面板充當了一個人機交換的媒介，傳輸各種各樣的程序。PLC在煤礦數(shù)控機床設(shè)備中發(fā)揮著信息的交換作用，它是一個雙方面信息交換空間，不僅要實現(xiàn)與控制中心的信號進行交換，還要與數(shù)控機床的開關(guān)信號進行交換，所以它的信息存量特別大。信息交換的地址不能隨意的刪除或者更換，都是已經(jīng)事先設(shè)計好的地址。對煤礦數(shù)控機床的設(shè)計有三個重要的模塊，分別是主傳動數(shù)控化、傳動的數(shù)控化以及對伺服進給系統(tǒng)三方面的設(shè)計改造。

4、煤礦機械數(shù)控機床的設(shè)計

應(yīng)綜合考慮系統(tǒng)應(yīng)用的場合，所需控制的對象以及對系統(tǒng)提出的基本要求這些因素之后，再選擇使用合適的CPU。8088，8086，80386，8098，80286，8096等16位機的CPU是目前我國常用的CPU芯片。有時候也選用8位機的CPU，例如8080，8031，Z80等。應(yīng)用于普通數(shù)控機床改造的一般是Z80CPU以及MCS一51單片機。選擇它們主要是看重了配套芯片比較廉價，而且實用性和普及都是很強的，此外，對于它們的制造和維修也都是很方便的。這些特點使得它們完全符合改造需求。電氣控制系統(tǒng)的目的就是為了滿足被控對象工藝，有效的促進產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率的進一步提升。在設(shè)計PLC控制系統(tǒng)的過程中，要按照下列原則進行。

一、堅持完整性原則，也就是說，要確?？梢詽M足工業(yè)生產(chǎn)過程和機械設(shè)備的需要。

二、經(jīng)濟性原則，就是產(chǎn)品一經(jīng)設(shè)計出可以做到簡單實用。

三、可靠性原則，就是PLC控制系統(tǒng)在設(shè)計完成后可以穩(wěn)定可靠的運行。

四、發(fā)展性原則，就是對現(xiàn)在已有的生產(chǎn)工藝進行全面的檢查后給未來的發(fā)展留出一定的空間。

通過機床的傳動實現(xiàn)不同的工件在不同的速度下運行時的協(xié)調(diào)。傳動的性能會對零件的質(zhì)量和生產(chǎn)效率產(chǎn)生很大的影響，在設(shè)計中還要考慮其經(jīng)濟性，利用原來的電動機拖動機床的傳動，達到機床的正常高效率運行。在加工的設(shè)計中，考慮到變換了切削轉(zhuǎn)矩以及機床電壓，會使得電機轉(zhuǎn)速也發(fā)生變化，使得生產(chǎn)精度提高，其影響會直接反應(yīng)在零件的表面生產(chǎn)。在主軸的設(shè)計中應(yīng)加入變頻調(diào)速系統(tǒng)，用來完成機械換擋。傳動系統(tǒng)主要是將接受系統(tǒng)的指令傳輸給傳送系統(tǒng)需要進行工作的部分。驅(qū)動系統(tǒng)會根據(jù)指令進行相應(yīng)設(shè)定的工作，之后會進行機械的加工處理，從而生產(chǎn)出符合規(guī)定要求的零件。對于精度要求很高的參數(shù)設(shè)置需要依據(jù)傳動要求進行相應(yīng)的設(shè)定，同時，開環(huán)控制是對驅(qū)動系統(tǒng)進行改造的過程中不可缺少的環(huán)節(jié)。當現(xiàn)代機床與傳統(tǒng)的進行比較時可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)代機床具有更高的穩(wěn)定性，而且自身發(fā)生故障的可能性越來越低，工作中出現(xiàn)的故障也大多是由于人為操作失誤所引起。數(shù)控機床都是由機械和電氣等多方面的程序構(gòu)成，維修人員要從內(nèi)到外仔細的檢查，最大限度的排除因為隨意的卸載造成的機床性能降低。此外，對于參數(shù)的設(shè)置也要能夠起到將滾珠絲杠螺母副之間的軸向間隙減小甚至消除的作用，這樣的操作可以更加有效地提高傳動的剛度。在設(shè)計中，對數(shù)據(jù)庫的整理也是很有必要的，它是遠程數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫是將數(shù)據(jù)和資源實現(xiàn)共享的核心技術(shù)，然后經(jīng)過本地計算機的處理完成數(shù)據(jù)的存貯和查詢。

5、煤礦數(shù)控機床伺服系統(tǒng)設(shè)計

數(shù)控機床的伺服系統(tǒng)有三種，即開環(huán)，半閉環(huán)和閉環(huán)三種。其中閉環(huán)的控制方案的優(yōu)點很多也很突出，閉環(huán)的系統(tǒng)的機床精度很高，在補償機械運動中的誤差小，能減小甚至消除干擾與間隙等因素對精度的影響。但是閉環(huán)系統(tǒng)的機構(gòu)較其他系統(tǒng)復(fù)雜，使用技術(shù)難度較大，對該系統(tǒng)的調(diào)試和維修困難，再有就是生產(chǎn)的造價高，在實際的生產(chǎn)過程中使用閉環(huán)的控制系統(tǒng)沒有太大的必要性。ActiveX的其實就是一個開放的平臺。其工作內(nèi)容就是給程序的開發(fā)人員和用戶，還有Web生產(chǎn)廠商提供在互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)建程序集成過程中的方向。ActiveX服務(wù)器控件能把所有的能執(zhí)行的代碼還有程序融入到該服務(wù)器系統(tǒng)之中，并嵌入到Web中，讓用戶能通過網(wǎng)絡(luò)就能得到想要的程序，不需要遠程的客戶端就能進行遠程的執(zhí)行。

6、總結(jié)

由于現(xiàn)在煤礦事業(yè)的發(fā)展前景越來越好，所以為了加強競爭力，煤礦機械的設(shè)計在精度方面的提高備受重視。盡管科技的發(fā)展水平有了很大的提升，對煤礦的機械化程度起到了很大的促進作用，但是不得不承認，當應(yīng)用于實際工作中還存在著很多不足。在煤礦生產(chǎn)作業(yè)中機械加工是一個重要環(huán)節(jié)，如果出現(xiàn)故障就會造成安全事故，對經(jīng)濟造成巨大的經(jīng)濟損失。本文通過對煤礦數(shù)控機床的特點和功能，具體的討論了煤礦機床的設(shè)計，分析了各種加工設(shè)計思路的優(yōu)勢和缺陷，為今后的發(fā)展提供幫助。

作者：強志陽單位：神華寧煤礦山機械制造維修分公司