煤礦機(jī)械制造中數(shù)控技術(shù)探析

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摘要:煤礦機(jī)械制造與數(shù)控技術(shù)的結(jié)合，改變了過去數(shù)控系統(tǒng)的封閉模式，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)開放的網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控技術(shù)。模塊化的體系架構(gòu)強(qiáng)化了煤礦機(jī)械的組裝性能和整體穩(wěn)定性，煤礦機(jī)械加工制造效率得以提升。數(shù)控技術(shù)經(jīng)歷了不同的發(fā)展階段，應(yīng)用于煤礦機(jī)械制造，可充分發(fā)揮其技術(shù)優(yōu)勢(shì)。尋找最有效的應(yīng)用方式，實(shí)現(xiàn)煤礦機(jī)械制造效率和質(zhì)量的同步提升。

關(guān)鍵詞:數(shù)控技術(shù);煤礦機(jī)械;皮帶裝置;支架機(jī)械

1數(shù)控技術(shù)的發(fā)展歷程及應(yīng)用特性

數(shù)控技術(shù)的發(fā)展大體經(jīng)歷了5個(gè)主要階段，即電子管數(shù)控階段、晶體管數(shù)控階段、中小規(guī)模IC(IntegratedCircuit，集成電路)階段、小型計(jì)算機(jī)數(shù)控階段、嵌入式MUC(微處理器)數(shù)控階段。數(shù)控設(shè)備體積持續(xù)縮小，控制資源能力持續(xù)提升，向超大規(guī)模IC、單片機(jī)、PLC、嵌入式技術(shù)方向發(fā)展，上位機(jī)平臺(tái)同步開發(fā)，核心控制邏輯在專業(yè)應(yīng)用軟件中得到實(shí)現(xiàn)。設(shè)備硬件性能和數(shù)控系統(tǒng)的共同提升與結(jié)合，使得數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域和深度提升到新的發(fā)展階段。數(shù)控技術(shù)與機(jī)械設(shè)備在2個(gè)層面進(jìn)行結(jié)合:一是設(shè)備功能執(zhí)行的自動(dòng)化控制;二是設(shè)備制造加工生產(chǎn)線的數(shù)字化控制。數(shù)控技術(shù)提供完整的自動(dòng)化控制方案，加工精度與生產(chǎn)效率提升，憑借數(shù)控技術(shù)的加持，煤礦機(jī)械設(shè)備從機(jī)械時(shí)代跨入自動(dòng)化生產(chǎn)階段。傳統(tǒng)機(jī)床加工復(fù)雜零件是十分困難的，數(shù)控機(jī)床能夠進(jìn)行三軸、四軸，甚至五軸加工，將三維模型數(shù)據(jù)導(dǎo)入，便可快速完成整個(gè)加工過程。加工工藝參數(shù)數(shù)據(jù)同步存儲(chǔ)，便于實(shí)時(shí)修正和后期工序優(yōu)化。數(shù)控技術(shù)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)工具進(jìn)行模塊化分類，縮短換刀和對(duì)刀時(shí)間，使加工設(shè)備運(yùn)行效率提升。數(shù)控技術(shù)與工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的結(jié)合，使煤礦機(jī)械制造流程由單設(shè)備自動(dòng)化向設(shè)備間聯(lián)合協(xié)作過渡，系統(tǒng)級(jí)的數(shù)控技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

2煤礦機(jī)械制造中數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用概況

2．1數(shù)控技術(shù)應(yīng)用于煤礦機(jī)械制造的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

煤礦開采屬于效率與安全并重的行業(yè)，開采模式的合理性、作業(yè)設(shè)備的先進(jìn)性與煤礦企業(yè)整體效能相關(guān)聯(lián)。煤礦機(jī)械設(shè)備制造具有組部件種類多、加工生產(chǎn)工序多、工藝復(fù)雜的特點(diǎn)，數(shù)控技術(shù)以其高精度和連續(xù)生產(chǎn)的穩(wěn)定性，適用于毛坯鑄(鍛)造、零部件下料和焊接成產(chǎn)流程。以煤礦設(shè)備生產(chǎn)時(shí)的切割技術(shù)為例，掘進(jìn)葉片和滾筒的切割要求高精度，人工操作具有一定技術(shù)難度，數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用突破了過去的仿形加工模式，三軸或四軸數(shù)控加工中心可以進(jìn)行高精度的快速切割，提升煤礦機(jī)械成品的作業(yè)性能水平。另一方面，數(shù)控技術(shù)與生產(chǎn)線的結(jié)合，降低了生產(chǎn)安全事故率，生產(chǎn)設(shè)備制造企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力得到提升。

2．2煤礦機(jī)械制造中應(yīng)用的數(shù)控技術(shù)面臨升級(jí)需求

面對(duì)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈化局面，數(shù)控技術(shù)被引入煤礦開采機(jī)械設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和運(yùn)行關(guān)節(jié)，使煤礦企業(yè)獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益。煤礦開采企業(yè)效益的直接影響因素包括技術(shù)創(chuàng)新、人員素質(zhì)提升、設(shè)備質(zhì)量提升等。數(shù)字化、信息化應(yīng)用程度直接決定了煤礦企業(yè)的工業(yè)化水平和整體競(jìng)爭(zhēng)力。數(shù)控加工機(jī)床的選取應(yīng)適應(yīng)煤礦機(jī)械設(shè)備制造特點(diǎn)，在實(shí)際工程中，通常采用現(xiàn)有普通機(jī)床的數(shù)控化升級(jí)或同等功能數(shù)控機(jī)床的整體替換。生產(chǎn)模式和組織形式隨之發(fā)生改變，產(chǎn)線的穩(wěn)定性和加工質(zhì)量提升。從技術(shù)經(jīng)濟(jì)性視角看，改造現(xiàn)有機(jī)床是可行的，基于對(duì)數(shù)控技術(shù)和普通機(jī)床結(jié)構(gòu)的掌握程度，通過現(xiàn)有技術(shù)和資源，對(duì)使用中的國(guó)產(chǎn)或進(jìn)口機(jī)床設(shè)備進(jìn)行整體改造，可從改造難度較小的國(guó)產(chǎn)設(shè)備入手。數(shù)控技術(shù)的便捷操作性能，尤其適用于復(fù)雜工藝生產(chǎn)流程。

2．3數(shù)控技術(shù)與工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合

數(shù)控技術(shù)也在不斷自我升級(jí)，由單個(gè)設(shè)備的數(shù)控自動(dòng)化改造向多個(gè)設(shè)備互聯(lián)、數(shù)據(jù)共享、協(xié)同控制轉(zhuǎn)變。煤礦機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)加工流程數(shù)控技術(shù)升級(jí)，通過精準(zhǔn)定位、數(shù)據(jù)共享、互聯(lián)協(xié)同，不僅使整個(gè)生產(chǎn)流程更連貫，縮短生產(chǎn)環(huán)節(jié)用時(shí);同時(shí)保證了更高的零部件加工尺寸精度和表面質(zhì)量。對(duì)生產(chǎn)線各工藝流程情況進(jìn)行匯總，通過MES(ManufacturingExecutionSystem，制造執(zhí)行系統(tǒng))協(xié)調(diào)各工序生產(chǎn)進(jìn)度，由調(diào)度平臺(tái)向各終端設(shè)備下發(fā)操作指令，啟動(dòng)終端的嵌入式子程序，完成對(duì)應(yīng)工序的加工內(nèi)容。數(shù)控技術(shù)與工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合，使繁雜的調(diào)度協(xié)調(diào)工作變得簡(jiǎn)單高效，數(shù)控技術(shù)進(jìn)入新的發(fā)展階段。

3煤礦機(jī)械制造過程中數(shù)控技術(shù)具體應(yīng)用

3．1皮帶輸送裝置

皮帶輸送是煤礦生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的典型的輸送方式之一，輸送距離長(zhǎng)、效率高，進(jìn)行連續(xù)不間斷作業(yè)。皮帶輸送屬于機(jī)電一體化設(shè)備，數(shù)控技術(shù)優(yōu)化電動(dòng)機(jī)磁通控制能力，降低無功損耗。通過對(duì)電動(dòng)機(jī)標(biāo)量和矢量的持續(xù)優(yōu)化，皮帶輸送系統(tǒng)速率得到提升，獲得更高的投入產(chǎn)出比。但煤礦機(jī)械作業(yè)環(huán)境惡劣，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)對(duì)溫度敏感，對(duì)傳送效率產(chǎn)生影響。變頻技術(shù)改變正弦波頻率，產(chǎn)生諧波磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子與定子鐵損增加，因此，電動(dòng)機(jī)參數(shù)的優(yōu)化須簡(jiǎn)化機(jī)械結(jié)構(gòu)，在連接驅(qū)動(dòng)與滾筒的基礎(chǔ)上，保證機(jī)械設(shè)備穩(wěn)定安全運(yùn)行。

3．2支架機(jī)械結(jié)構(gòu)自動(dòng)化

支架結(jié)構(gòu)是煤礦挖掘機(jī)械的幾大部件之一，展開時(shí)為整個(gè)車體提供穩(wěn)定支撐，移動(dòng)時(shí)可以方便地收起，由機(jī)械結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)組成。支架結(jié)構(gòu)受控于機(jī)電一體化PLC系統(tǒng)，自動(dòng)化支架具有更好的支護(hù)效果，收放效率提升。自動(dòng)支架采用液壓系統(tǒng)，依靠乳化液泵獲得足夠的動(dòng)力源，相比常規(guī)液壓系統(tǒng)，具有更大的液體量和壓力支撐。同時(shí)具備對(duì)乳化液濃度實(shí)施監(jiān)測(cè)能力，當(dāng)油箱油量異常時(shí)，故障診斷系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行，向運(yùn)維人員反饋狀態(tài)信息和故障數(shù)據(jù)。

3．3煤礦采掘機(jī)械設(shè)備數(shù)控技術(shù)應(yīng)用

根據(jù)相關(guān)報(bào)道，歐美部分國(guó)家嘗試將電牽引設(shè)備應(yīng)用于煤礦開采，并取得了明顯的效果。數(shù)控技術(shù)的關(guān)鍵是算法的實(shí)現(xiàn)，傳感器技術(shù)、故障識(shí)別與診斷完成設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)采集、分析與處理，執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成數(shù)控預(yù)期動(dòng)作。數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用，是煤礦開采設(shè)備發(fā)展階段的一個(gè)分水嶺，機(jī)械助力人工階段向人工助力機(jī)械階段過渡，有助于煤礦機(jī)械制造自動(dòng)化水平提升，為煤礦開采產(chǎn)業(yè)提供更具適用性的機(jī)械設(shè)備。

3．4數(shù)控技術(shù)與煤礦機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)工藝流程的結(jié)合

煤礦機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)加工包含多個(gè)流程，涉及多種加工工藝，數(shù)控技術(shù)與工藝流程的結(jié)合可以縮短生產(chǎn)加工時(shí)間，工藝改進(jìn)是一個(gè)持續(xù)深入的過程。工藝流程的改進(jìn)與生產(chǎn)方式相關(guān)聯(lián)，在現(xiàn)有生產(chǎn)模式基礎(chǔ)上改造，數(shù)控技術(shù)的自動(dòng)化基因注入傳統(tǒng)機(jī)械加工生產(chǎn)線，工人的加工制造水平呈現(xiàn)階梯式躍升。機(jī)械設(shè)備改造關(guān)注人機(jī)交互的友好性，促進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)與作業(yè)條件同步提升。數(shù)控技術(shù)與煤礦機(jī)械設(shè)備制造環(huán)節(jié)的結(jié)合體現(xiàn)在2個(gè)方面:一是數(shù)控技術(shù)在設(shè)備生產(chǎn)工藝流程的直接應(yīng)用，數(shù)控技術(shù)提升現(xiàn)有加工設(shè)備的自動(dòng)化、智能化水平，生產(chǎn)線的加工效率和質(zhì)量得到共同提升;二是數(shù)控技術(shù)應(yīng)用于零部件生產(chǎn)車間，零部件故障率的降低，使煤礦機(jī)械設(shè)備的整體可靠性得到提升，因?yàn)樵O(shè)備可靠性是其組成零部件可靠性的乘積。煤礦機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量的好壞直接影響煤礦生產(chǎn)效率與作業(yè)安全，以人為本理念的推行，強(qiáng)化了安全生產(chǎn)的重要性。

4結(jié)語

數(shù)控技術(shù)是機(jī)械制造技術(shù)、精密測(cè)量、電氣傳動(dòng)、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的集合，在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)中，單設(shè)備數(shù)控向設(shè)備集群協(xié)調(diào)聯(lián)控轉(zhuǎn)型升級(jí)。煤礦機(jī)械與開采作業(yè)效率緊密相關(guān)，其生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)直接影響機(jī)械設(shè)備整體工作性能，與數(shù)控技術(shù)的深度融合是產(chǎn)業(yè)升級(jí)的內(nèi)在命題。數(shù)控技術(shù)是通用的，但與機(jī)械設(shè)備的結(jié)合是有個(gè)體差異的，進(jìn)行有效的結(jié)合是煤礦機(jī)械制造水平提升持續(xù)努力的方向。

參考文獻(xiàn):

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作者:鄭俊祥 單位:久益環(huán)球(天津)裝備制造有限公司