煤矿机械制造中的数控技术探析

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摘要:煤矿机械制造与数控技术的结合，改变了过去数控系统的封闭模式，转向系统开放的网络化数控技术。模块化的体系架构强化了煤矿机械的组装性能和整体稳定性，煤矿机械加工制造效率得以提升。数控技术经历了不同的发展阶段，应用于煤矿机械制造，可充分发挥其技术优势。寻找最有效的应用方式，实现煤矿机械制造效率和质量的同步提升。

关键词:数控技术;煤矿机械;皮带装置;支架机械

1数控技术的发展历程及应用特性

数控技术的发展大体经历了5个主要阶段，即电子管数控阶段、晶体管数控阶段、中小规模IC(IntegratedCircuit，集成电路)阶段、小型计算机数控阶段、嵌入式MUC(微处理器)数控阶段。数控设备体积持续缩小，控制资源能力持续提升，向超大规模IC、单片机、PLC、嵌入式技术方向发展，上位机平台同步开发，核心控制逻辑在专业应用软件中得到实现。设备硬件性能和数控系统的共同提升与结合，使得数控技术的应用领域和深度提升到新的发展阶段。数控技术与机械设备在2个层面进行结合:一是设备功能执行的自动化控制;二是设备制造加工生产线的数字化控制。数控技术提供完整的自动化控制方案，加工精度与生产效率提升，凭借数控技术的加持，煤矿机械设备从机械时代跨入自动化生产阶段。传统机床加工复杂零件是十分困难的，数控机床能够进行三轴、四轴，甚至五轴加工，将三维模型数据导入，便可快速完成整个加工过程。加工工艺参数数据同步存储，便于实时修正和后期工序优化。数控技术对标准工具进行模块化分类，缩短换刀和对刀时间，使加工设备运行效率提升。数控技术与工业物联网技术的结合，使煤矿机械制造流程由单设备自动化向设备间联合协作过渡，系统级的数控技术应运而生。

2煤矿机械制造中数控技术的应用概况

2．1数控技术应用于煤矿机械制造的技术优势

煤矿开采属于效率与安全并重的行业，开采模式的合理性、作业设备的先进性与煤矿企业整体效能相关联。煤矿机械设备制造具有组部件种类多、加工生产工序多、工艺复杂的特点，数控技术以其高精度和连续生产的稳定性，适用于毛坯铸(锻)造、零部件下料和焊接成产流程。以煤矿设备生产时的切割技术为例，掘进叶片和滚筒的切割要求高精度，人工操作具有一定技术难度，数控技术的应用突破了过去的仿形加工模式，三轴或四轴数控加工中心可以进行高精度的快速切割，提升煤矿机械成品的作业性能水平。另一方面，数控技术与生产线的结合，降低了生产安全事故率，生产设备制造企业的市场竞争力得到提升。

2．2煤矿机械制造中应用的数控技术面临升级需求

面对市场竞争的日益激烈化局面，数控技术被引入煤矿开采机械设计、生产和运行关节，使煤矿企业获得更大的经济效益。煤矿开采企业效益的直接影响因素包括技术创新、人员素质提升、设备质量提升等。数字化、信息化应用程度直接决定了煤矿企业的工业化水平和整体竞争力。数控加工机床的选取应适应煤矿机械设备制造特点，在实际工程中，通常采用现有普通机床的数控化升级或同等功能数控机床的整体替换。生产模式和组织形式随之发生改变，产线的稳定性和加工质量提升。从技术经济性视角看，改造现有机床是可行的，基于对数控技术和普通机床结构的掌握程度，通过现有技术和资源，对使用中的国产或进口机床设备进行整体改造，可从改造难度较小的国产设备入手。数控技术的便捷操作性能，尤其适用于复杂工艺生产流程。

2．3数控技术与工业物联网的结合

数控技术也在不断自我升级，由单个设备的数控自动化改造向多个设备互联、数据共享、协同控制转变。煤矿机械设备生产加工流程数控技术升级，通过精准定位、数据共享、互联协同，不仅使整个生产流程更连贯，缩短生产环节用时;同时保证了更高的零部件加工尺寸精度和表面质量。对生产线各工艺流程情况进行汇总，通过MES(ManufacturingExecutionSystem，制造执行系统)协调各工序生产进度，由调度平台向各终端设备下发操作指令，启动终端的嵌入式子程序，完成对应工序的加工内容。数控技术与工业物联网的结合，使繁杂的调度协调工作变得简单高效，数控技术进入新的发展阶段。

3煤矿机械制造过程中数控技术具体应用

3．1皮带输送装置

皮带输送是煤矿生产现场的典型的输送方式之一，输送距离长、效率高，进行连续不间断作业。皮带输送属于机电一体化设备，数控技术优化电动机磁通控制能力，降低无功损耗。通过对电动机标量和矢量的持续优化，皮带输送系统速率得到提升，获得更高的投入产出比。但煤矿机械作业环境恶劣，电动机运行参数对温度敏感，对传送效率产生影响。变频技术改变正弦波频率，产生谐波磁场，转子与定子铁损增加，因此，电动机参数的优化须简化机械结构，在连接驱动与滚筒的基础上，保证机械设备稳定安全运行。

3．2支架机械结构自动化

支架结构是煤矿挖掘机械的几大部件之一，展开时为整个车体提供稳定支撑，移动时可以方便地收起，由机械结构和控制系统组成。支架结构受控于机电一体化PLC系统，自动化支架具有更好的支护效果，收放效率提升。自动支架采用液压系统，依靠乳化液泵获得足够的动力源，相比常规液压系统，具有更大的液体量和压力支撑。同时具备对乳化液浓度实施监测能力，当油箱油量异常时，故障诊断系统自动运行，向运维人员反馈状态信息和故障数据。

3．3煤矿采掘机械设备数控技术应用

根据相关报道，欧美部分国家尝试将电牵引设备应用于煤矿开采，并取得了明显的效果。数控技术的关键是算法的实现，传感器技术、故障识别与诊断完成设备状态数据采集、分析与处理，执行机构完成数控预期动作。数控技术的应用，是煤矿开采设备发展阶段的一个分水岭，机械助力人工阶段向人工助力机械阶段过渡，有助于煤矿机械制造自动化水平提升，为煤矿开采产业提供更具适用性的机械设备。

3．4数控技术与煤矿机械设备生产工艺流程的结合

煤矿机械设备生产加工包含多个流程，涉及多种加工工艺，数控技术与工艺流程的结合可以缩短生产加工时间，工艺改进是一个持续深入的过程。工艺流程的改进与生产方式相关联，在现有生产模式基础上改造，数控技术的自动化基因注入传统机械加工生产线，工人的加工制造水平呈现阶梯式跃升。机械设备改造关注人机交互的友好性，促进生产技术与作业条件同步提升。数控技术与煤矿机械设备制造环节的结合体现在2个方面:一是数控技术在设备生产工艺流程的直接应用，数控技术提升现有加工设备的自动化、智能化水平，生产线的加工效率和质量得到共同提升;二是数控技术应用于零部件生产车间，零部件故障率的降低，使煤矿机械设备的整体可靠性得到提升，因为设备可靠性是其组成零部件可靠性的乘积。煤矿机械产品质量的好坏直接影响煤矿生产效率与作业安全，以人为本理念的推行，强化了安全生产的重要性。

4结语

数控技术是机械制造技术、精密测量、电气传动、自动控制、计算机技术、网络通信技术的集合，在工业物联网架构中，单设备数控向设备集群协调联控转型升级。煤矿机械与开采作业效率紧密相关，其生产制造环节直接影响机械设备整体工作性能，与数控技术的深度融合是产业升级的内在命题。数控技术是通用的，但与机械设备的结合是有个体差异的，进行有效的结合是煤矿机械制造水平提升持续努力的方向。

参考文献:

［1］林．机械自动化在煤矿机械制造中的应用探索［J］．中国设备工程，2020(8):196－197．

［2］杨涛．数控技术在机械制造中的应用［J］．河北农机，2020(11):41+43．

作者：郑俊祥  单位：久益环球( 天津) 装备制造有限公司