試論數(shù)學(xué)在煤礦機(jī)械加工時(shí)間計(jì)算中的運(yùn)用

胡松沁

（海南師范大學(xué)，海南 海口 571158）

隨著現(xiàn)代社會(huì)對(duì)煤礦加工的要求提高，如何通過(guò)必要的手段提高煤礦加工的效率成為企業(yè)研究和討論的重要話題。 機(jī)械加工行業(yè)本身具有特殊性，受很多因素的影響，誤差、加工時(shí)間的計(jì)算都是影響機(jī)械運(yùn)行效率的重要原因。為了解決這些問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)我國(guó)煤炭行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展， 數(shù)學(xué)概念被應(yīng)用與行業(yè)的加工時(shí)間計(jì)算上。下文我們將對(duì)其進(jìn)行具體的討論，明確數(shù)學(xué)對(duì)其誤差減小、效率提高等方面的重要作用。

1 煤礦機(jī)械加工精度、誤差對(duì)加工時(shí)間計(jì)算的影響

1.1 機(jī)械加工精度與誤差的定義

加工精度是零件在制作時(shí)設(shè)定了理想幾何參數(shù)，加工之后的實(shí)際幾何參數(shù)與其的符合情況。 由于零件在具體的加工過(guò)程中往往采用機(jī)床和各種輔助工件， 這些工件自身的誤差情況會(huì)對(duì)零件加工成型時(shí)造成影響， 所以制作完畢的零件都會(huì)有多多少少的偏差。 工作條件的不同也會(huì)對(duì)零件的制作偏差產(chǎn)生一定的影響，這些都會(huì)最終反映在工件的加工誤差上。我們一般采用的CAD/CAM 等軟件都能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)編程，而在編程的接口處基本都會(huì)提示有關(guān)的工藝問(wèn)題， 工作人員設(shè)置好具體的參數(shù)就可以完成程序設(shè)定，機(jī)床接到傳輸過(guò)來(lái)的具體數(shù)據(jù)就完成生產(chǎn)。但是機(jī)械加工所涉及的因素錯(cuò)綜復(fù)雜， 所以將數(shù)學(xué)運(yùn)用到煤礦機(jī)械加工時(shí)間的計(jì)算中的十分有必要。

1.2 加工精度與誤差的具體數(shù)學(xué)分析

我們?cè)O(shè)刀具等的偏差為Δ， 應(yīng)用工件的半徑由R 轉(zhuǎn)變?yōu)镽'，加工誤差為2δ。

（1）假設(shè)Δ 在工件的半徑方向：δ=R'-R=Δ。（2）假設(shè)Δ 在工件的切線方向：δ=R'-R=R2+Δ2-R。 具體下圖：

1.3 零件加工誤差與加工時(shí)間計(jì)算

主要從機(jī)床加工、刀具加工以及夾具的加工誤差與加工時(shí)間計(jì)算的關(guān)系三個(gè)方面進(jìn)行分析：

（1）機(jī)床加工誤差與加工時(shí)間：機(jī)床是影響工件精度的首要因素，這是因?yàn)榇蟛糠值毒叨寂c機(jī)床一體化，因此機(jī)床的精度很容易影響刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡，從而影響工件切割精度。其中較為明顯的有主軸回轉(zhuǎn)誤差和導(dǎo)軌誤差等。

（2）刀具的加工誤差與加工時(shí)間：刀具切割工件的誤差主要是指其磨損或形狀改變?cè)斐傻墓ぜ叽缙罨蜃冃巍?因此為了確保切割精度，在確保機(jī)床精度的同時(shí)，還應(yīng)對(duì)其進(jìn)行檢查，確保刀具的完整無(wú)損，在選擇刀具時(shí)也應(yīng)盡量選擇耐磨、使用壽命較長(zhǎng)的刀具。

（3）夾具的加工誤差與加工時(shí)間：夾具是為了確保刀具的運(yùn)行軌跡以及其在機(jī)床中的位置，始終保持正確的切割，因此夾具對(duì)工件的誤差的影響很大。 夾具的不同位置出現(xiàn)誤差，將對(duì)工件的不同位置產(chǎn)生影響。 如從鉆套軸心線到夾具平面出現(xiàn)誤差，那么工件孔或工件底部就會(huì)出現(xiàn)尺寸偏差。

2 數(shù)學(xué)在煤礦機(jī)械加工時(shí)間計(jì)算中的運(yùn)用

2.1 降低原始誤差的影響

對(duì)于煤礦機(jī)械設(shè)備以及其零部件的原始誤差，可以采取補(bǔ)償或均化的方式進(jìn)行處理。 利用數(shù)學(xué)公式測(cè)量和計(jì)算系統(tǒng)的原始誤差，并通過(guò)人為誤差進(jìn)行補(bǔ)償，以實(shí)現(xiàn)整體誤差的降低；同時(shí)對(duì)于需要進(jìn)行精加工的零件， 應(yīng)采取試切的方式實(shí)現(xiàn)原始誤差的均化，從而降低設(shè)備原始誤差對(duì)加工時(shí)間的影響。

2.2 合理選擇加工工藝

按照零件的加工精度要求， 將其分別進(jìn)行精加工或粗加工，同時(shí)要求選擇不同的加工設(shè)備。 即粗加工過(guò)程要選擇精度較低的機(jī)床操作，只要保證工作效率即可，而精加工過(guò)程要求所選機(jī)械設(shè)備必須達(dá)到一定的精度。 這樣充分利用了設(shè)備的特點(diǎn)，提高了機(jī)械的加工時(shí)間。 對(duì)于需要精加工的零件來(lái)說(shuō)，必須進(jìn)行消除內(nèi)應(yīng)力處理。

同時(shí)，要降低誤差，熱處理過(guò)程必不可少。 根據(jù)目的的不同，熱處理的時(shí)間也不同。 例如熱處理的目的是提高金屬的切削加工性能，則將熱處理過(guò)程放在機(jī)械加工之前；若以消除內(nèi)應(yīng)力為主，則將熱處理過(guò)程放在粗加工之后。 如其目的是為了提高機(jī)械零部件的性能， 那么熱處理過(guò)程則選擇在機(jī)械加工之后。 另外，對(duì)于較易變形的零部件來(lái)說(shuō)，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行再加工處理。

3 總結(jié)

煤礦機(jī)械設(shè)備的工作效率高低主要取決于零件誤差和加工時(shí)間。 將數(shù)學(xué)運(yùn)用到煤礦機(jī)械加工時(shí)間計(jì)算中，可以極大地提高煤礦機(jī)械設(shè)備的效率。 通過(guò)應(yīng)用實(shí)踐，我們可以清楚的發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)的應(yīng)用對(duì)操作誤差的降低效果明顯。 數(shù)學(xué)的合理應(yīng)用可以提高機(jī)械的加工精度， 同時(shí)對(duì)零件加工誤差與加工時(shí)間計(jì)算影響巨大， 其目的在于通過(guò)數(shù)學(xué)的應(yīng)用降低機(jī)械工件加工過(guò)程的誤差，提高工作效率。

[1]白海龍.煤礦生產(chǎn)數(shù)學(xué)模型的建立[J].煤炭技術(shù)，2012（10）：113-115.