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1、引言

數(shù)控機(jī)床是把電子技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、電機(jī)技術(shù)以及測(cè)量技術(shù)集中在一起的自動(dòng)化化設(shè)備，數(shù)控機(jī)床具有精度高，效率高和柔性高這三個(gè)主要的特點(diǎn)。數(shù)控機(jī)床屬于過程控制裝備的一種，它需要每一時(shí)刻都要做好對(duì)設(shè)備的控制，使全部設(shè)備都可以準(zhǔn)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(huì)使得機(jī)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(huì)對(duì)生產(chǎn)的質(zhì)量和效率都受到嚴(yán)重影響。此外，特別是當(dāng)設(shè)備運(yùn)用于煤礦生產(chǎn)中時(shí)，一定要加強(qiáng)注意，因?yàn)閿?shù)控機(jī)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(shí)的進(jìn)行維修和維護(hù)，就會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，所以對(duì)煤礦機(jī)械的原理和裝置進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)是很重要的。

2、數(shù)控技術(shù)特點(diǎn)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(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)一次工作完成多道復(fù)雜的加工工序。對(duì)于普通機(jī)床難以完成的零價(jià)加工，如對(duì)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(shí)間，另一方面又提高了工具的管理水平和提高了工具的標(biāo)準(zhǔn)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(jī)械加工和和機(jī)械設(shè)備的維修檢測(cè)以及集成的程度上都有很大的提高。我國(guó)的自主創(chuàng)新能力不足，目前我國(guó)的數(shù)控技術(shù)只是處于對(duì)進(jìn)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(duì)引進(jìn)的先進(jìn)技術(shù)的研究不深入，最重要的是我國(guó)缺乏完善的鼓勵(lì)創(chuàng)新機(jī)制。還有就是我國(guó)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(guó)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(zhǎng)的路要走。

3、煤礦數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)

構(gòu)成數(shù)控機(jī)床的主體結(jié)構(gòu)，有控制面板、CNC裝置、伺服單元、驅(qū)動(dòng)裝置和測(cè)量裝置等構(gòu)成。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在煤礦機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)中占據(jù)著一個(gè)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(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，從而完成來對(duì)工程執(zhí)行的各方面操作。在操作工程中，控制面板充當(dāng)了一個(gè)人機(jī)交換的媒介，傳輸各種各樣的程序。PLC在煤礦數(shù)控機(jī)床設(shè)備中發(fā)揮著信息的交換作用，它是一個(gè)雙方面信息交換空間，不僅要實(shí)現(xiàn)與控制中心的信號(hào)進(jìn)行交換，還要與數(shù)控機(jī)床的開關(guān)信號(hào)進(jìn)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(jì)好的地址。對(duì)煤礦數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)有三個(gè)重要的模塊，分別是主傳動(dòng)數(shù)控化、傳動(dòng)的數(shù)控化以及對(duì)伺服進(jìn)給系統(tǒng)三方面的設(shè)計(jì)改造。

4、煤礦機(jī)械數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)

應(yīng)綜合考慮系統(tǒng)應(yīng)用的場(chǎng)合，所需控制的對(duì)象以及對(duì)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(jī)的CPU是目前我國(guó)常用的CPU芯片。有時(shí)候也選用8位機(jī)的CPU，例如8080，8031，Z80等。應(yīng)用于普通數(shù)控機(jī)床改造的一般是Z80CPU以及MCS一51單片機(jī)。選擇它們主要是看重了配套芯片比較廉價(jià)，而且實(shí)用性和普及都是很強(qiáng)的，此外，對(duì)于它們的制造和維修也都是很方便的。這些特點(diǎn)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(duì)象工藝，有效的促進(jìn)產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率的進(jìn)一步提升。在設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)的過程中，要按照下列原則進(jìn)行。

一、堅(jiān)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(jī)械設(shè)備的需要。

二、經(jīng)濟(jì)性原則，就是產(chǎn)品一經(jīng)設(shè)計(jì)出可以做到簡(jiǎn)單實(shí)用。

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

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

通過機(jī)床的傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)不同的工件在不同的速度下運(yùn)行時(shí)的協(xié)調(diào)。傳動(dòng)的性能會(huì)對(duì)零件的質(zhì)量和生產(chǎn)效率產(chǎn)生很大的影響，在設(shè)計(jì)中還要考慮其經(jīng)濟(jì)性，利用原來的電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)機(jī)床的傳動(dòng)，達(dá)到機(jī)床的正常高效率運(yùn)行。在加工的設(shè)計(jì)中，考慮到變換了切削轉(zhuǎn)矩以及機(jī)床電壓，會(huì)使得電機(jī)轉(zhuǎn)速也發(fā)生變化，使得生產(chǎn)精度提高，其影響會(huì)直接反應(yīng)在零件的表面生產(chǎn)。在主軸的設(shè)計(jì)中應(yīng)加入變頻調(diào)速系統(tǒng)，用來完成機(jī)械換擋。傳動(dòng)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(jìn)行工作的部分。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)會(huì)根據(jù)指令進(jìn)行相應(yīng)設(shè)定的工作，之后會(huì)進(jìn)行機(jī)械的加工處理，從而生產(chǎn)出符合規(guī)定要求的零件。對(duì)于精度要求很高的參數(shù)設(shè)置需要依據(jù)傳動(dòng)要求進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)定，同時(shí)，開環(huán)控制是對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行改造的過程中不可缺少的環(huán)節(jié)。當(dāng)現(xiàn)代機(jī)床與傳統(tǒng)的進(jìn)行比較時(shí)可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)代機(jī)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(jī)床都是由機(jī)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(xì)的檢查，最大限度的排除因?yàn)殡S意的卸載造成的機(jī)床性能降低。此外，對(duì)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(dòng)的剛度。在設(shè)計(jì)中，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的整理也是很有必要的，它是遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)是將數(shù)據(jù)和資源實(shí)現(xiàn)共享的核心技術(shù)，然后經(jīng)過本地計(jì)算機(jī)的處理完成數(shù)據(jù)的存貯和查詢。

5、煤礦數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)

數(shù)控機(jī)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(diǎn)很多也很突出，閉環(huán)的系統(tǒng)的機(jī)床精度很高，在補(bǔ)償機(jī)械運(yùn)動(dòng)中的誤差小，能減小甚至消除干擾與間隙等因素對(duì)精度的影響。但是閉環(huán)系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)較其他系統(tǒng)復(fù)雜，使用技術(shù)難度較大，對(duì)該系統(tǒng)的調(diào)試和維修困難，再有就是生產(chǎn)的造價(jià)高，在實(shí)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(shí)就是一個(gè)開放的平臺(tái)。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(yuǎn)程的客戶端就能進(jìn)行遠(yuǎn)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(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力，煤礦機(jī)械的設(shè)計(jì)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(duì)煤礦的機(jī)械化程度起到了很大的促進(jìn)作用，但是不得不承認(rèn)，當(dāng)應(yīng)用于實(shí)際工作中還存在著很多不足。在煤礦生產(chǎn)作業(yè)中機(jī)械加工是一個(gè)重要環(huán)節(jié)，如果出現(xiàn)故障就會(huì)造成安全事故，對(duì)經(jīng)濟(jì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。本文通過對(duì)煤礦數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)和功能，具體的討論了煤礦機(jī)床的設(shè)計(jì)，分析了各種加工設(shè)計(jì)思路的優(yōu)勢(shì)和缺陷，為今后的發(fā)展提供幫助。

作者：強(qiáng)志陽單位：神華寧煤礦山機(jī)械制造維修分公司