數控技術在煤礦機械加工中的應用探討

任維微

（霍州煤電集團鑫鉅煤機裝備制造有限責任公司，山西 臨汾 031412）

引言

煤礦機械加工技術是保障機械裝備性能的基礎和前提[1-3]。傳統煤礦機械加工中主要通過物理機械理論對加工與裝配過程進行指導[4]。隨著科學技術水平的迅速發展，傳統的加工方法已經無法滿足煤礦機械裝備的加工與使用要求。數控技術逐漸在煤礦機械加工領域得到應用，逐漸取代了傳統的機械加工方法[5]。數控技術在對煤礦機械零部件進行加工時，存在加工精度高、質量穩定性好、重復性好等眾多優勢，使煤礦機械裝備加工制造水平得到了質的飛躍[6]。本文主要闡述了數控技術的基本概念及其應用特點，重點分析了數控技術在煤礦機械加工中的應用情況。

1 數控技術基本概念與特征

1.1 數控技術基本概念

基于傳統的煤礦機械加工方法，充分利用先進的計算機技術、編程技術、網絡技術等，實現對煤礦機械加工裝備及加工過程的數字化控制，此即為煤礦領域的數控技術。通過使用數控技術使得煤礦機械加工方式有了顛覆性變化，檢測和控制過程主要依賴計算機來完成，零件加工效率、加工質量等均有了顯著提升。

1.2 數控技術特征分析

基于先進的數控技術加工煤礦機械時，可以對工藝參數進行快速調整，使之更適應加工過程。運用數控技術的特點包括如下三點：第一，對于形狀結構相對復雜的煤礦機械零部件，利用傳統機械加工方法很難，或者加工質量偏低、效率不高。基于數控技術的煤礦機械加工能夠適應各種復雜的零件，包括曲面形狀等。第二，可以對工藝參數進行方便快捷的調整，在不同零件成批生產時，能顯著提升生產效率。第三，同一零件在完成一次裝夾后，可以同時完成多道工序的加工，降低了定位誤差。提升零件加工精度的同時，降低了裝夾的時間，提升了加工效率。

2 煤礦機械加工中數控技術的應用分析

隨著煤礦工業技術水平的不斷提升，用戶對采煤效率提出了更高的要求，煤礦機械裝備也朝著大型化、智能化方向發展，同時還要求采煤機械裝備具有很高的可靠性。煤礦機械裝備運行穩定性和可靠性與零部件的制造精度、公差等級等技術參數有緊密關系。在煤礦機械加工領域，利用先進的數控技術可以很好地解決以上問題。

2.1 數控技術在下料中的應用

在煤礦機械加工中下料是第一步，也是比較重要的環節。傳統機械加工方法中主要通過人工劃線進行下料，然后利用人工方式進行切割，這種方式不僅效率低下，而且生產精度不高，外觀也不盡如人意，嚴重時如果尺寸控制不當可能導致坯料報廢。在下料機械裝備中應用數控技術，可以有效規避人工下料中存在的很多弊端。比如生產實踐中利用數控切割機下料，不僅坯料尺寸精度高，且生產率顯著提升，最重要的是切割線條非常光滑，為后續提升焊接質量奠定了良好的基礎。如下頁圖1所示為基于數控技術的煤礦機械加工下料流程圖。另外，數控切割機械裝備還能對切縫進行補償，確保生產得到的坯料外觀尺寸與設計尺寸完全相同。

圖1 基于數控技術的煤礦機械加工下料流程圖

2.2 數控技術在焊接工藝中的應用

煤礦中使用的掘進機、挖掘機、液壓支架、刮板輸送機、帶式輸送機等重要的機械裝備中，很多裝備零部件都是通過焊接的加工工藝進行生產制作的。傳統焊接工藝主要通過人工方式進行操作，對工人的技術經驗和水平要求較高。如果控制不當會導致焊縫不均勻，影響焊接質量。基于數控技術的焊接工藝可以完全實現自動化焊接，且可以對焊縫進行實時檢測并反饋，實現焊接工藝過程工藝參數的自動化調整。不僅保障了焊縫質量、均勻性，同時焊接效率有了顯著提升。圖2為典型的焊接數控系統硬件架構圖。

圖2 典型的焊接數控系統硬件架構圖

2.3 數控技術在機加工中的應用

切削加工同樣是煤礦機械加工中必不可少的環節，對于形狀比較復雜、對精度要求比較高的零件，利用傳統機床生產時難度較高。基于數控技術的加工機床能夠很好地解決形狀復雜零部件的加工問題，且加工精度非常高。比如采煤機的搖臂、掘進機的截割臂以及行走部位的支撐輪等，這些零件中都會有密封圈安裝槽，為了提升密封效果，安裝槽都設計為曲面形狀。已有的實踐經驗表明，傳統機床基本不可能對這種復雜的曲面進行加工。但是在數控加工機床中通過編程就可以對安裝槽曲面結構進行快速加工，且形狀尺寸和公差等級等技術參數都能夠達到設計要求，密封圈的密封效果良好。

2.4 數控技術在生產管理中的應用

采煤工業領域較為特殊，每個礦井工作環境不盡相同。在生產加工采煤機裝備時，必須考慮其服役環境相關要求，所以煤礦機械呈現出多樣化的特點。因此煤礦機械在生產加工時多為小批量生產。在傳統的生產加工車間中，小批量生產模式在車間排產過程中整體上表現出效率低下的問題。基于數控技術的生產管理，可以根據銷售部門給出的訂單情況進行自動排產，提升了車間的生產效率。另外，由于實現了自動排產，在下料階段可以對下料過程進行高效控制，從而達到節省原料的效果。

3 數控技術應用時需要重點關注的問題

數控技術在煤礦機械加工中的應用主要通過編程方式實現。在程序編寫和執行過程中如果控制不當，可能達不到理想的效果。在煤礦機械加工實踐過程中應用數控技術時，需要重點關注以下幾個方面的問題：

1）利用數控機床同時加工煤礦機械中的軸類和套筒類零件時，應該首先對軸類零件進行加工，然后再對套筒類零件進行加工。這樣能夠保證套筒類零件的外圓直徑誤差和跳動度公差，否則很難保障。

2）利用數控機床對煤礦機械零件的外輪廓和內輪廓進行精加工時，為了保障零件表面加工精度，降低其粗糙度，需要首先利用G50恒線速度對表面進行加工，然后再通過G96恒線速度進行加工。

3）對于煤礦機械中使用的具有外圓錐形狀的零件，利用數控車床進行加工時，為了確保零件能夠滿足實際使用需要，應該利用專門的檢測工具對其加工精度進行檢測，然后對加工工藝過程進行調整，以保障圓錐面與其他零件之間的配合精度。

4）如果某些煤礦機械零件的加工精度要求非常高，利用數控機床也難以達到相關要求時，此時就需要進行二次精車。

4 結語

隨著煤礦領域的不斷發展，對煤礦機械的可靠性要求越來越高，這都需要零件加工精度作為保障。傳統的煤礦機械加工中，主要通過人工方式進行加工，加工精度很多時候依賴于工人的技術水平和經驗，且效率較低。當前，數控技術已經發展較為成熟，在很多領域得到廣泛應用，其中就包括煤礦機械加工領域。在煤礦機械加工中，數控技術在車間排產、下料、焊接和機加工等方面都有了很多應用。不僅顯著提升了煤礦機械加工質量，還提升了煤礦機機械加工的效率。在促進煤礦領域發展方面發揮著重要積極的作用。