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(tǒng)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(fā)展，傳統(tǒng)的加工方法已經(jīng)無法滿足煤礦機械裝備的加工與使用要求。數(shù)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(tǒng)的機械加工方法[5]。數(shù)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(zhì)量穩(wěn)定性好、重復性好等眾多優(yōu)勢，使煤礦機械裝備加工制造水平得到了質(zhì)的飛躍[6]。本文主要闡述了數(shù)控技術的基本概念及其應用特點，重點分析了數(shù)控技術在煤礦機械加工中的應用情況。

1 數(shù)控技術基本概念與特征

1.1 數(shù)控技術基本概念

基于傳統(tǒng)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(wǎng)絡技術等，實現(xiàn)對煤礦機械加工裝備及加工過程的數(shù)字化控制，此即為煤礦領域的數(shù)控技術。通過使用數(shù)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(zhì)量等均有了顯著提升。

1.2 數(shù)控技術特征分析

基于先進的數(shù)控技術加工煤礦機械時，可以對工藝參數(shù)進行快速調(diào)整，使之更適應加工過程。運用數(shù)控技術的特點包括如下三點：第一，對于形狀結(jié)構相對復雜的煤礦機械零部件，利用傳統(tǒng)機械加工方法很難，或者加工質(zhì)量偏低、效率不高?；跀?shù)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(shù)進行方便快捷的調(diào)整，在不同零件成批生產(chǎn)時，能顯著提升生產(chǎn)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(shù)控技術的應用分析

隨著煤礦工業(yè)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(fā)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(wěn)定性和可靠性與零部件的制造精度、公差等級等技術參數(shù)有緊密關系。在煤礦機械加工領域，利用先進的數(shù)控技術可以很好地解決以上問題。

2.1 數(shù)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(huán)節(jié)。傳統(tǒng)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(chǎn)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(shù)控技術，可以有效規(guī)避人工下料中存在的很多弊端。比如生產(chǎn)實踐中利用數(shù)控切割機下料，不僅坯料尺寸精度高，且生產(chǎn)率顯著提升，最重要的是切割線條非常光滑，為后續(xù)提升焊接質(zhì)量奠定了良好的基礎。如下頁圖1所示為基于數(shù)控技術的煤礦機械加工下料流程圖。另外，數(shù)控切割機械裝備還能對切縫進行補償，確保生產(chǎn)得到的坯料外觀尺寸與設計尺寸完全相同。

圖1 基于數(shù)控技術的煤礦機械加工下料流程圖

2.2 數(shù)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(chǎn)制作的。傳統(tǒng)焊接工藝主要通過人工方式進行操作，對工人的技術經(jīng)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(zhì)量?；跀?shù)控技術的焊接工藝可以完全實現(xiàn)自動化焊接，且可以對焊縫進行實時檢測并反饋，實現(xiàn)焊接工藝過程工藝參數(shù)的自動化調(diào)整。不僅保障了焊縫質(zhì)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(shù)控系統(tǒng)硬件架構圖。

圖2 典型的焊接數(shù)控系統(tǒng)硬件架構圖

2.3 數(shù)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(huán)節(jié)，對于形狀比較復雜、對精度要求比較高的零件，利用傳統(tǒng)機床生產(chǎn)時難度較高?；跀?shù)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(jīng)驗表明，傳統(tǒng)機床基本不可能對這種復雜的曲面進行加工。但是在數(shù)控加工機床中通過編程就可以對安裝槽曲面結(jié)構進行快速加工，且形狀尺寸和公差等級等技術參數(shù)都能夠達到設計要求，密封圈的密封效果良好。

2.4 數(shù)控技術在生產(chǎn)管理中的應用

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

3 數(shù)控技術應用時需要重點關注的問題

數(shù)控技術在煤礦機械加工中的應用主要通過編程方式實現(xiàn)。在程序編寫和執(zhí)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(shù)控技術時，需要重點關注以下幾個方面的問題：

1）利用數(shù)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(shù)控機床對煤礦機械零件的外輪廓和內(nèi)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(shù)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(diào)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(shù)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(jié)語

隨著煤礦領域的不斷發(fā)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(tǒng)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(jīng)驗，且效率較低。當前，數(shù)控技術已經(jīng)發(fā)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(shù)控技術在車間排產(chǎn)、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(zhì)量，還提升了煤礦機機械加工的效率。在促進煤礦領域發(fā)展方面發(fā)揮著重要積極的作用。