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數控機床是把電子技術、自動化技術、電機技術以及測量技術集中在一起的自動化化設備,數控機床具有精度高,效率高和柔性高這三個主要的特點。數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備的控制,使全部設備都可以準確的工作。需要注意的是不論哪一部分出現了故障問題都會使得機床設備停止工作,這就造成了工作的停滯,工作停滯的出現會對生產的質量和效率都受到嚴重影響。此外,特別是當設備運用于煤礦生產中時,一定要加強注意,因為數控機床正是處于工作中的關鍵崗位,如果出現故障后沒有及時的進行維修和維護,就會造成巨大的經濟損失,所以對煤礦機械的原理和裝置進行詳細的設計是很重要的。
2、數控技術特點和發現現狀
數控技術能很方便的改變加工工藝中的工藝參數,有利于新產品的研發和換批加工。能確保加工的精度減少輔助時間,從而實現一次工作完成多道復雜的加工工序。對于普通機床難以完成的零價加工,如對復雜零件和零件曲面狀的加工能高質量的完成。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。隨著現在的微處理器的產生以及現代的SOPC技術的發展,在機械加工和和機械設備的維修檢測以及集成的程度上都有很大的提高。我國的自主創新能力不足,目前我國的數控技術只是處于對進口產品的模仿階段,在技術創新方面缺乏。歸其原因就是我們對引進的先進技術的研究不深入,最重要的是我國缺乏完善的鼓勵創新機制。還有就是我國的產品網絡程度不高,可靠性和穩定新不高。現階段我國主要的串口通訊技術和NC程序傳送技術的集成化和網絡水平有限。所以在煤礦數控技術的研究和應用的領域還有很長的路要走。
3、煤礦數控機床的結構
構成數控機床的主體結構,有控制面板、CNC裝置、伺服單元、驅動裝置和測量裝置等構成。計算機系統在煤礦機床的數控系統中占據著一個核心地位,系統通過輸入以及輸出命令的各種轉換來對數據進行處理,從而完成來對工程執行的各方面操作。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在煤礦數控機床設備中發揮著信息的交換作用,它是一個雙方面信息交換空間,不僅要實現與控制中心的信號進行交換,還要與數控機床的開關信號進行交換,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,都是已經事先設計好的地址。對煤礦數控機床的設計有三個重要的模塊,分別是主傳動數控化、傳動的數控化以及對伺服進給系統三方面的設計改造。
4、煤礦機械數控機床的設計
應綜合考慮系統應用的場合,所需控制的對象以及對系統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。應用于普通數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。電氣控制系統的目的就是為了滿足被控對象工藝,有效的促進產品的質量和生產效率的進一步提升。在設計PLC控制系統的過程中,要按照下列原則進行。
一、堅持完整性原則,也就是說,要確保可以滿足工業生產過程和機械設備的需要。
二、經濟性原則,就是產品一經設計出可以做到簡單實用。
三、可靠性原則,就是PLC控制系統在設計完成后可以穩定可靠的運行。
四、發展性原則,就是對現在已有的生產工藝進行全面的檢查后給未來的發展留出一定的空間。
通過機床的傳動實現不同的工件在不同的速度下運行時的協調。傳動的性能會對零件的質量和生產效率產生很大的影響,在設計中還要考慮其經濟性,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。在加工的設計中,考慮到變換了切削轉矩以及機床電壓,會使得電機轉速也發生變化,使得生產精度提高,其影響會直接反應在零件的表面生產。在主軸的設計中應加入變頻調速系統,用來完成機械換擋。傳動系統主要是將接受系統的指令傳輸給傳送系統需要進行工作的部分。驅動系統會根據指令進行相應設定的工作,之后會進行機械的加工處理,從而生產出符合規定要求的零件。對于精度要求很高的參數設置需要依據傳動要求進行相應的設定,同時,開環控制是對驅動系統進行改造的過程中不可缺少的環節。當現代機床與傳統的進行比較時可以發現,現代機床具有更高的穩定性,而且自身發生故障的可能性越來越低,工作中出現的故障也大多是由于人為操作失誤所引起。數控機床都是由機械和電氣等多方面的程序構成,維修人員要從內到外仔細的檢查,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,對于參數的設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。在設計中,對數據庫的整理也是很有必要的,它是遠程數據庫的基礎,網絡數據庫是將數據和資源實現共享的核心技術,然后經過本地計算機的處理完成數據的存貯和查詢。
5、煤礦數控機床伺服系統設計
數控機床的伺服系統有三種,即開環,半閉環和閉環三種。其中閉環的控制方案的優點很多也很突出,閉環的系統的機床精度很高,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。但是閉環系統的機構較其他系統復雜,使用技術難度較大,對該系統的調試和維修困難,再有就是生產的造價高,在實際的生產過程中使用閉環的控制系統沒有太大的必要性。ActiveX的其實就是一個開放的平臺。其工作內容就是給程序的開發人員和用戶,還有Web生產廠商提供在互聯網創建程序集成過程中的方向。ActiveX服務器控件能把所有的能執行的代碼還有程序融入到該服務器系統之中,并嵌入到Web中,讓用戶能通過網絡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行。
6、總結
數控技術是用數字信息對機械加工和運動過程進行控制的技術。它是集傳統的機械制造技術、計算機技術、傳感檢測技術、網絡通信技術、光機電技術于一體的現代制造業基礎技術,具有高精度、高效率、柔性自動化等特點。
目前是采用計算機控制,預先編程然后利用控制程序實現對設備的控制功能。由于計算機軟件的輔助功能替代了早期使用純硬件電路組成的數控裝置,使得輸入數據的存儲、處理、判斷、運算等功能均由現場可編輯的軟件來完成,這樣極大的增強了機械制造的靈活性,提高設備的工作效率。
2機械制造中數控技術的應用
2.1工業生產工業機器人和傳統的數控系統一樣是由控制單元、驅動單元和執行機構組成的。主要運用機器設備的生產線上,或者運用于復雜惡劣的勞動環境下下,完成人類難以完成的工作,很大程度上改善了勞動條件,保證了生產質量和人身安全。
在實際操作中,控制單元是由計算機系統組成,指揮機器人按照寫入內核的程序向驅動單元發出指令,完成預想的操作,同時同步檢測執行動作,一旦出現錯誤或發生故障,由傳感系統和檢測系統反饋到控制單元,發出報警信號和相應的保護動作。而執行機構是由伺服系統和機械構件組成。有動力部分向執行機構提供動力,使執行機構在驅動元件的作用下完成規定操作。
2.2煤礦機械現代采煤機開發速度快、品種多,都是小批量的生產,各種機殼的毛坯制造越來越多地采用焊件,傳統機械加工難以實現單件的下料問題,而使用數控氣割,代替了過去流行的仿型法,使用龍骨板程序對采煤機葉片、滾筒等下料,從而優化套料的選用方案。使其發揮了切割速度快、質量可靠的優勢,一些零件的焊接坡口可直接割出,這樣大大提高了生產效率。同時,數控氣割機裝有自動可調的切縫補償裝置。它允許對構件的實際輪廓進行程序控制,好比數控機床上對銑刀的半徑補償一樣。這樣可以通過調節切縫的補償值來精確的控制毛坯件的加工余量。
2.3汽車工業汽車工業近20年來發展尤為迅猛,在快速發展的過程中,汽車零部件的加工技術也在快速發展,數控技術的出現,更加快了復雜零部件快速制造的實現過程。
將高速加工中心和其它高速數控機床組成的高速柔性生產線集“高柔性”與“高效率”于一體,既可滿足產品不斷更新換代的要求,做到一次投資,長期受益,又有接近于組合機床剛性自動線的生產效率,從而打破汽車生產中有關“經濟規模”的傳統觀念,實現了多品種、中小批量的高效生產。數控加工技術中的快速成形制造技術在復雜的零部件加工制造中可以很輕易方便的實現,不僅如此,數控技術中的虛擬制造技術、柔性制造技術、集成制造技術等等,在汽車制造工業中都得到了廣泛深入的應用。21世紀的汽車加工制造業已經離不開數控加工技術的應用了。
2.4機床設備機械設備是機械制造中的重中之重,面對現代機械制造業的需求,具備了控制能力的機床設備是現代機電一體化產品的重要組成部分。計算機數控技術為機械制造業提供了良好的機床控制能力,即把計算機控制裝置運用到機床上,也就是用數控技術對機床的加工實施控制,這樣的機床就是數控機床。它是以代碼實現機床控制的機電一體化產品,它把刀具和工件之間的相對位置、主軸變速、刀具的選擇、冷卻泵的起停等各種操作和順序動作數字碼記錄在控制介質上,從而發出控制指令來控制機床的伺服系統或其他執行元件,使機床自動加工出所需零件。
3數控技術的發展
從第一臺數控機床開發成功到現在已有50多年的歷史,由傳統的封閉式數控系統發展到現今的開放式PC數控系統。傳統的計算機數控系統,由于采用封閉的體系結構,它的通用性、軟件移植性、功能擴展和維修都比較困難;開放式體系結構的計算機數控系統的發展,使傳統的計算機數控系統的市場正在受到挑戰。開放式計算機數控系統,采用軟件模塊化的體系結構,顯示了優良的性能,能適應各種計算機的軟件平臺,具有統一風格的用戶交互環境,操作、維護、更新換代和軟件開發都比較方便,具有較高的性能價格比,已成為數控系統發展的方向。
4結束語
機械制造技術不僅是衡量一個國家科技發展水平的重要標志,也是國際間科技競爭的重點。我國正處于經濟發展的關鍵時期,制造技術是我們的薄弱環節。PC機進入數控領域,極大的促進了數控技術的發展,也為我國在數控生產領域趕超發達國家提供了機遇。跟上發展先進數控制造技術的世界潮流,將其放在戰略優先地位,并以足夠的力度予以實施,盡快縮小與發達國家的差距,在激烈的市場競爭中立于不敗之地。同時,數控加工技術的發展孕育產生大量的數控專業技術人才,進而推動我國現代機械制造業進一步走向繁榮。
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數控技術在機械加工領域的運用,是多方面的,多領域的,多視角的。我們在探析其效能實現途徑的過程中,也應該做到具體問題具體分析。詳細來講,我們可以從以下幾個角度來進行分析:
1)工業領域中數控技術的應用。無論是輕工業食品加工,還是重工業的金屬冶煉,數控技術都能夠找到其用武之地。從整體角度來講,其發揮的效能就在于代替工作人員完成一系列的工作任務,從而使得勞動強度降低,勞動環境良化,工作人員更加安全,工作質量更加高,消耗成本更加低。在工業領域中,數控技術的操作同樣是由計算機系統去實現控制的,簡單來講,就是將事先做好的編程納入到計算機系統中去,在運行過程中發出指令,使得其處于自動運行狀態。
2)機床設備領域中數控技術的應用。在機械加工體系中,機床設備控制技術是很關鍵性的技術,其擁有控制機床設備的能力,是現代機電一體化的重要組成部分。尤其在數控技術的幫助下,不僅僅可以使得機床控制能力得以強化,還使得機床的生產效率得以全面提升。一般情況下,同樣是以代碼控制方式為主,確定刀具,工件之間的位置,選擇主軸,變速和刀具,冷卻泵的順序方案,在此基礎上計算機發出相應的指令,要求機床完成相應的動作。
3)煤礦機械加工領域中數控技術的運用。數控技術在煤礦機械加工中的應用,主要體現在采煤機的發展上。一般情況下,各個煤礦的開采環境是千差萬別的,由此導致采煤機也難以實現大批量的標準化生產模式,更多情況下是以研發速度快,品種多,小批量的生產模式。尤其在初步試件以焊件的方式運行,給予傳統機械加工造成了很大的困難,而數控技術可以輕易的對其進行切割,并且以龍骨版程序實現運作,能夠在以下幾個方面表現出其優勢:其一,切割速度變快,使得采煤的速度變快,也就是說在同等時間下可以獲得更多的勞動收益;其二,采煤質量更加穩定,能夠產出更加高質量煤炭產品;其三,規避了人力采掘的危險,使得煤礦生產處于安全的狀態下進行;其四,直接切割的操作方式,可以使得生產效率得以全面提升,是實現資源優化配置的重要途徑,能夠在生產利潤最大化方面發揮作用。
2數控技術如何更好的運用
到機械加工領域中去數控技術的確可以在機械加工領域發揮巨大的作用,但是由于現階段還存在很多制約數控技術發展的因素,使得其效能未能完全發揮出來。因此為了促進數控技術效能的發揮,我們還應該積極采取措施去促進數控技術的發展和進步。具體來講,我們可以從以下幾個角度入手:
1)明確數控技術的發展方向,建立完善的理論研究體系。從數控技術的運用實踐經驗來看,其未來的發展方向為:越來越高性能,越來越高精度,越來越高速度,越來越高柔性化,越來越模塊化,并且在這樣的發展過程中,促進制造業朝著自動化,網絡化,智能化和復合化的方向發展和進步。在數控技術發展方向確定之后,就應該建立完善的理論研究體系。具體來講,應該做好以下幾方面的工作:其一,高度重視數控技術理論研究工作,設立課題項目,注重企業與高校之間的聯合研究,不斷夯實自身的數控技術理論基礎;其二,積極學習西方數控技術應用經驗,引進先進的數控技術設備,在實踐中去總結和歸納先進數控技術的優勢,并且在此基礎上進行大膽創新,促進數控技術理論的綜合利用率提升;其三,不斷總結和歸納自身數控技術發展存在的缺陷和不足,以此為出發點進行理論研究,找到查缺補漏的環節。
2)注重工序安排和編程工作,形成高效的加工運行模式。從本質上來講,所謂的數控技術就是以程序化的語言指令去實現機械控制,使得其達到高效的運轉狀態。在此過程中的工序安排和編程工作,往往就決定了數控技術的質量和水平。因此高度重視此項工作的開展,顯得尤為重要。尤其在此方面實踐經驗不足的背景下,很容易出現忽視的問題,難以發揮數控技術的全部效能。一般情況下,會出現的問題在于:其一,加工時先加工套類工件,不能先加工軸;其二,外圓錐測量最好使用車好的內錐和內圓弧去進行測量;其三,精度控制不能單單依靠機床,應該采用二次精車的方式來保證其正確性。上述的各種問題,往往會影響到高效加工運行質量和效率。
3)培養專業化數控技術人才,形成高效的數控機械管理團隊。專業化的數控技術人才,也是發揮數控技術在機械加工領域效能的關鍵所在。對此,應該積極做好以下幾方面的工作:其一,嚴格做好企業招聘管理工作,保證進入到數控崗位的人員都是經過嚴格審查的,以保證人才隊伍整體素質處于較高水平;其二,積極開展專業化的數控知識培訓和教育,使得數控技術人員具備專業化素養和技能,以保證數控技術可以順利的運用到機械加工領域中去。
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伴隨著科技水平的不斷的提升,工程機械也在不斷的適應不斷發展的科技水平提升自身的制造水平。空調制冷技術在機械工程中的應用范圍也在逐漸的擴大,但是工程機械空調系統作為一種特殊的空調系統,相對是比較復雜的。空調制冷技術在機械工程中的應用主要是通過壓縮、冷凝、節流和蒸發這四個工作環節的不斷的循環運行,從而保持蒸發器周邊溫度保持在一個響度比較穩定的低溫度的情況下,從而實現工程機械過程中的制冷的要求。
二、空調制冷技術在工程機械中的發展應用
空調制冷技術在工程機械中的應用發展經歷了5個階段,由功能簡單向功能齊全方向發展,而工程機械空調發展雖滯后于車用空調較多,但其發展歷程與汽車空調基本相同。單一供暖,該階段空調系統多為利用發動機冷卻液通過制熱芯體將水芯加熱,用鼓風機將被加熱空氣吹入駕駛室,給駕駛室的操作人員供暖。目前國內某些企業的工程機械產品依然在使用此種空調,主要用于售價較低的小型工程機械。單一制冷,單一制冷空調技術在二戰后得到運用,在1957年開始有了加裝單一制冷空調系統的轎車。但是此空調裝置無法調節溫度,目前基本被淘汰。當前使用的單一制冷空調,幾乎都為可調型。冷暖一體化,隨著空調技術的不斷發展,冷暖一體式空調第一次在汽車上實現應用,并且已經具備了基本的制冷、制熱、除霜、通風和過濾等功能,但是需要人員控制,工作量較大,可調溫性差。目前我國工程機械多數都在使用這種空調系統。自動溫控空調系統,該種空調系統雖冷暖一體,但需要手動調節溫度,增加了操作人員的工作量,控制效果也不是非常好,但是目前此方案還是得到了用戶的認可。這種空調系統需要事先將溫度設定好,系統會在事先設定的溫度范圍內自動工作,起到調節駕駛室內空氣的目的。目前,此方案被廣泛地應用于工程機械的空調系統中。
三、空調制冷技術在工程機械中的作用
通常,工程機械工作環境比較差,操作人員的操作環境也較差,尤其在潮濕、炎熱、粉塵大、寒冷的作業地區,空調的應用就顯得尤為重要。工程機械空調的最主要的功能是對駕駛室內空氣的濕度、溫度、氣流流速和清潔度等影響因數進行調節,使操作人員感到舒適,并去除擋風玻璃上的霧、霜、雪,保證操作人員身體健康和行車安全。具體功能有以下幾點:一是調節駕駛室內空氣的溫度。夏季降溫,冬季取暖并除霜、雪,潮濕季節除濕除霧。二是調節駕駛室內空氣的濕度。三是調節駕駛室內氣流流速。四是凈化駕駛室內空氣,提供潔凈新鮮空氣。五是實現駕駛室內增壓,阻止灰塵進入駕駛室。冷暖一體化,隨著空調技術的不斷發展,冷暖一體式空調第一次在汽車上實現應用,并且已經具備了基本的制冷、制熱、除霜、通風和過濾等功能,但是需要人員控制,工作量較大,可調溫性差。目前我國工程機械多數都在使用這種空調系統。自動溫控空調系統,該種空調系統雖冷暖一體,但需要手動調節溫度,增加了操作人員的工作量,控制效果也不是非常好,但是目前此方案還是得到了用戶的認可。這種空調系統需要事先將溫度設定好,系統會在事先設定的溫度范圍內自動工作,起到調節駕駛室內空氣的目的。目前,此方案被廣泛地應用于工程機械的空調系統中。
四、在工程機械空調各個部分的安裝
(一)壓縮機選型與安裝。壓縮機是空調系統中的最重要的部分,空調系統中的壓縮機主要由兩種類型,一種是控制排量壓縮機,一種是變排量壓縮機,無論是哪種類型的壓縮機都是有著將制冷劑進行運輸送制冷的作用。定排量壓縮機指的是根據發動機的轉速進行相應比例的轉動的調整。因此定排量壓縮機有一個弊端就是不能夠根據制冷的情況來改變自身的轉速,這樣的話會導致輸出的冷氣過于集中。在實際應用中如果是連續的運轉的話一般的轉速是保持在2200-2500轉/分鐘,如果是非連續性的運轉的話一般是保持在2800轉/分鐘。變排量壓縮機其自身的功率是自動根據制冷的需求進行自動調節的。變量壓縮機具有定排量的和變換排量的雙重的性質。在實際應用中,變排量壓縮機是轉速一般設定在2200轉/分鐘。
(二)制冷劑管路的布置。制冷劑管道主要是指蒸發器到壓縮機的這段管道距離,在進行管路設置的時候管路要盡量的小,并且管路的通道的直徑應該按照能承受的最小的眼里來進行設置。制冷劑管路的通道必須要保證與發動機的排氣管的隔離。
(三)空調安裝中要保證各個部分的穩固性。在機械工程中安裝所使用的空調的時候要盡可能的保證空調中的各個部件都是要穩定牢固,這樣能夠保證在機械工程中使用空調的時候的耐沖撞和震動性。
五、結語