煤礦機械制造中數控技術探析

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摘要:煤礦機械制造與數控技術的結合，改變了過去數控系統的封閉模式，轉向系統開放的網絡化數控技術。模塊化的體系架構強化了煤礦機械的組裝性能和整體穩定性，煤礦機械加工制造效率得以提升。數控技術經歷了不同的發展階段，應用于煤礦機械制造，可充分發揮其技術優勢。尋找最有效的應用方式，實現煤礦機械制造效率和質量的同步提升。

關鍵詞:數控技術;煤礦機械;皮帶裝置;支架機械

1數控技術的發展歷程及應用特性

數控技術的發展大體經歷了5個主要階段，即電子管數控階段、晶體管數控階段、中小規模IC(IntegratedCircuit，集成電路)階段、小型計算機數控階段、嵌入式MUC(微處理器)數控階段。數控設備體積持續縮小，控制資源能力持續提升，向超大規模IC、單片機、PLC、嵌入式技術方向發展，上位機平臺同步開發，核心控制邏輯在專業應用軟件中得到實現。設備硬件性能和數控系統的共同提升與結合，使得數控技術的應用領域和深度提升到新的發展階段。數控技術與機械設備在2個層面進行結合:一是設備功能執行的自動化控制;二是設備制造加工生產線的數字化控制。數控技術提供完整的自動化控制方案，加工精度與生產效率提升，憑借數控技術的加持，煤礦機械設備從機械時代跨入自動化生產階段。傳統機床加工復雜零件是十分困難的，數控機床能夠進行三軸、四軸，甚至五軸加工，將三維模型數據導入，便可快速完成整個加工過程。加工工藝參數數據同步存儲，便于實時修正和后期工序優化。數控技術對標準工具進行模塊化分類，縮短換刀和對刀時間，使加工設備運行效率提升。數控技術與工業物聯網技術的結合，使煤礦機械制造流程由單設備自動化向設備間聯合協作過渡，系統級的數控技術應運而生。

2煤礦機械制造中數控技術的應用概況

2．1數控技術應用于煤礦機械制造的技術優勢

煤礦開采屬于效率與安全并重的行業，開采模式的合理性、作業設備的先進性與煤礦企業整體效能相關聯。煤礦機械設備制造具有組部件種類多、加工生產工序多、工藝復雜的特點，數控技術以其高精度和連續生產的穩定性，適用于毛坯鑄(鍛)造、零部件下料和焊接成產流程。以煤礦設備生產時的切割技術為例，掘進葉片和滾筒的切割要求高精度，人工操作具有一定技術難度，數控技術的應用突破了過去的仿形加工模式，三軸或四軸數控加工中心可以進行高精度的快速切割，提升煤礦機械成品的作業性能水平。另一方面，數控技術與生產線的結合，降低了生產安全事故率，生產設備制造企業的市場競爭力得到提升。

2．2煤礦機械制造中應用的數控技術面臨升級需求

面對市場競爭的日益激烈化局面，數控技術被引入煤礦開采機械設計、生產和運行關節，使煤礦企業獲得更大的經濟效益。煤礦開采企業效益的直接影響因素包括技術創新、人員素質提升、設備質量提升等。數字化、信息化應用程度直接決定了煤礦企業的工業化水平和整體競爭力。數控加工機床的選取應適應煤礦機械設備制造特點，在實際工程中，通常采用現有普通機床的數控化升級或同等功能數控機床的整體替換。生產模式和組織形式隨之發生改變，產線的穩定性和加工質量提升。從技術經濟性視角看，改造現有機床是可行的，基于對數控技術和普通機床結構的掌握程度，通過現有技術和資源，對使用中的國產或進口機床設備進行整體改造，可從改造難度較小的國產設備入手。數控技術的便捷操作性能，尤其適用于復雜工藝生產流程。

2．3數控技術與工業物聯網的結合

數控技術也在不斷自我升級，由單個設備的數控自動化改造向多個設備互聯、數據共享、協同控制轉變。煤礦機械設備生產加工流程數控技術升級，通過精準定位、數據共享、互聯協同，不僅使整個生產流程更連貫，縮短生產環節用時;同時保證了更高的零部件加工尺寸精度和表面質量。對生產線各工藝流程情況進行匯總，通過MES(ManufacturingExecutionSystem，制造執行系統)協調各工序生產進度，由調度平臺向各終端設備下發操作指令，啟動終端的嵌入式子程序，完成對應工序的加工內容。數控技術與工業物聯網的結合，使繁雜的調度協調工作變得簡單高效，數控技術進入新的發展階段。

3煤礦機械制造過程中數控技術具體應用

3．1皮帶輸送裝置

皮帶輸送是煤礦生產現場的典型的輸送方式之一，輸送距離長、效率高，進行連續不間斷作業。皮帶輸送屬于機電一體化設備，數控技術優化電動機磁通控制能力，降低無功損耗。通過對電動機標量和矢量的持續優化，皮帶輸送系統速率得到提升，獲得更高的投入產出比。但煤礦機械作業環境惡劣，電動機運行參數對溫度敏感，對傳送效率產生影響。變頻技術改變正弦波頻率，產生諧波磁場，轉子與定子鐵損增加，因此，電動機參數的優化須簡化機械結構，在連接驅動與滾筒的基礎上，保證機械設備穩定安全運行。

3．2支架機械結構自動化

支架結構是煤礦挖掘機械的幾大部件之一，展開時為整個車體提供穩定支撐，移動時可以方便地收起，由機械結構和控制系統組成。支架結構受控于機電一體化PLC系統，自動化支架具有更好的支護效果，收放效率提升。自動支架采用液壓系統，依靠乳化液泵獲得足夠的動力源，相比常規液壓系統，具有更大的液體量和壓力支撐。同時具備對乳化液濃度實施監測能力，當油箱油量異常時，故障診斷系統自動運行，向運維人員反饋狀態信息和故障數據。

3．3煤礦采掘機械設備數控技術應用

根據相關報道，歐美部分國家嘗試將電牽引設備應用于煤礦開采，并取得了明顯的效果。數控技術的關鍵是算法的實現，傳感器技術、故障識別與診斷完成設備狀態數據采集、分析與處理，執行機構完成數控預期動作。數控技術的應用，是煤礦開采設備發展階段的一個分水嶺，機械助力人工階段向人工助力機械階段過渡，有助于煤礦機械制造自動化水平提升，為煤礦開采產業提供更具適用性的機械設備。

3．4數控技術與煤礦機械設備生產工藝流程的結合

煤礦機械設備生產加工包含多個流程，涉及多種加工工藝，數控技術與工藝流程的結合可以縮短生產加工時間，工藝改進是一個持續深入的過程。工藝流程的改進與生產方式相關聯，在現有生產模式基礎上改造，數控技術的自動化基因注入傳統機械加工生產線，工人的加工制造水平呈現階梯式躍升。機械設備改造關注人機交互的友好性，促進生產技術與作業條件同步提升。數控技術與煤礦機械設備制造環節的結合體現在2個方面:一是數控技術在設備生產工藝流程的直接應用，數控技術提升現有加工設備的自動化、智能化水平，生產線的加工效率和質量得到共同提升;二是數控技術應用于零部件生產車間，零部件故障率的降低，使煤礦機械設備的整體可靠性得到提升，因為設備可靠性是其組成零部件可靠性的乘積。煤礦機械產品質量的好壞直接影響煤礦生產效率與作業安全，以人為本理念的推行，強化了安全生產的重要性。

4結語

數控技術是機械制造技術、精密測量、電氣傳動、自動控制、計算機技術、網絡通信技術的集合，在工業物聯網架構中，單設備數控向設備集群協調聯控轉型升級。煤礦機械與開采作業效率緊密相關，其生產制造環節直接影響機械設備整體工作性能，與數控技術的深度融合是產業升級的內在命題。數控技術是通用的，但與機械設備的結合是有個體差異的，進行有效的結合是煤礦機械制造水平提升持續努力的方向。

參考文獻:

［1］林．機械自動化在煤礦機械制造中的應用探索［J］．中國設備工程，2020(8):196－197．

［2］楊濤．數控技術在機械制造中的應用［J］．河北農機，2020(11):41+43．

作者:鄭俊祥 單位:久益環球(天津)裝備制造有限公司