試析機床數控改造的內容與措施

王鳳偉

【摘 要】數控機床改造市場具有巨大的潛力和豐厚的利潤。我國的數控機床改造業(yè)正處于蓬勃的發(fā)展階段，特別是近些年來用戶對數控機床的認知能力進一步提高，對此需求也進一步增加。機床數控化改造成為新的經濟增長行業(yè)。本文簡單介紹了數控機床的改造內容概念，闡述了機床數控化改造的必要性，最后重點介紹了機床數控化改造的要求。

【關鍵詞】普通機床；數控改造；具體措施；技術及人員要求

進入新世紀以來，中國機床工具市場取得很大的發(fā)展，尤其數控設備成果喜人，特別是2008年金融危機以來，中國數控市場不冷反熱，各企業(yè)及時調整產品結構，產業(yè)升級，新產品新技術層出不窮，中高檔產品已成主流，大多數企業(yè)迫切希望更好地掌握國際先進的數控技術用于機床改造。

1.歷史回顧及現(xiàn)狀

改革開發(fā)以來，中國大量的機械機床設備需要升級改造，機械加工領域的數控技術需要迫切，上世界80年代至今，德國西門子公司在北京等地建立工廠，著重推廣數控技術。數控機床的再制造開始于20世紀90年代，作為新的經濟增長行業(yè)，正處在黃金時代。我國金屬加工業(yè)需求層次不同，從國防軍工、精密加工等高端需求到模具制造、汽車零件加工的中高端市場，直至普通軸類零件的中低端需求，都對數控系統(tǒng)的改造提供了廣闊的空間。

2.數控改造的內容

（1）普通機床改造成數控機床。數控機床的使用壽命一般是1012年，而對于已經到期的一些舊機床，尤其是一些進口機床，其機械剛性有可能還好于新機床，所以，再制造的價值非常大。比如使用光柵的數顯鉆床改造成數控鉆床，一般用步進電機；舊的光顯鏜床改造成數控鏜床，一般用半閉環(huán)交流伺服系統(tǒng)；普通車床的數控改造，等等。

（2）原有的數控機床升級換代。隨著機場的需求功能不斷完善，尤其是車間信息化的發(fā)展，數控改造不只是針對單臺機床，而是要提高整體效率。少數情況機床價格較高，機械基礎較好，如大中型數控銑床、臥式加工中心、高精度數控磨床、數控曲軸加工機床、數控凸輪加工機床和刀具磨床等，制造周期長，技術含量高，機床原值高，但苦于數控系統(tǒng)老化，備件支持匱乏，電器維修成本高，或原系統(tǒng)市場已被淘汰，此時應及時進行新數控系統(tǒng)的升級改造，如同時對機械項目進行維修，其價值會更加可觀。

（3）在現(xiàn)有的數控系統(tǒng)基礎上開發(fā)新的功能。機床保留基座主體，結構有較大的進步或改進，如龍門銑床或龍門刨床，采用直線電機或直線導軌，高速電主軸等新技術，使其成為高速鐵路的導軌磨床；普通液壓靠模凸輪磨床的通過二次結構設計，數控系統(tǒng)升級，采用數控系統(tǒng)高精度輪廓控制，使之變?yōu)楦咚俑呔葦悼赝馆喣ゴ?，數控車床通過局部結構變化，安裝上帶動力頭的數控刀架，并通過配置CS軸的分度定位功能，將其改造成數控車削中心；通過結構設計與采用數控系統(tǒng)，將普通的車床再制造成為數控旋壓機，等等。上述內容多體現(xiàn)了如下特點：需要融入結構創(chuàng)新和二次設計，大量采用系統(tǒng)的新的功能新的技術，缺點是技術門檻高，市場應用面窄，社會需求量和供應量不大。

3.數控改造的具體措施

我國中小型城市在上世紀90年代中期逐步開展上述工作，一般機床的改裝非常普遍，這是由我國國情所決定的。改革開發(fā)帶來的技術進步，數控機床的高精度、高效益等優(yōu)點的不斷顯現(xiàn)和人們的新的認識，促使社會積極推進數控化進程，外國西門子、法拉克，國產廣數系統(tǒng)、華中系統(tǒng)等被大量采用，大多屬于普及型或經濟型數控系統(tǒng)。其伺服系統(tǒng)采用步進電機，具體的改造措施一般有如下幾個方面：（1）增加或更換滾珠絲杠。原滑臺如采用液壓的則拆除，選用新的滾珠絲杠及相應的機械連接工藝設計。（2）增加自動刀庫?，F(xiàn)在江蘇昆山產的臺灣盛鈺刀庫應用較廣。（3）主軸增加交流變頻器。（4）PMC的應用。這種改造已經突破了原來設備的結構限制，在不增加能源和消耗的前提下，節(jié)約了成本，為社會作出了貢獻。

數控改造的前提是如何真正實現(xiàn)有意義有價值的系統(tǒng)升級，而不是簡單地修理和更換電路元件，通過改造融入更多的自主知識產權，將新技術用于數控改造，提高原機床的性能和精度，降低能耗。

4.數控改造的技術及人員要求

對企業(yè)或用戶來說，他們希望將先進的數控系統(tǒng)成功地應用于終端設備上，使其發(fā)揮最大的效能，因此從事數控技術改造的人員來說就必須具備以下要求：（1）熟悉機床結構，對機床結構和設備的加工工藝有較深入的了解；（2）熟悉機床的生產工藝流程，了解客戶的個性化需求；（3）較強的就業(yè)和吃苦耐勞的精神；（4）有豐富的維修經驗，對機、電、液、工藝等方面有較強的理論與實踐能力，精通數控系統(tǒng)、相關機床參數及PMC程序等。具體操作方面應注意如下幾方面：1）與用戶積極溝通，共同確定項目的解決方案；2）考慮方案成本提高性價比；3）應考慮項目實施的可操作性；4）知識儲備多有經驗能夠掌握有效的資源與信息。例如，西門子數控系統(tǒng)對機床制造廠商和機床在制造人員來說要求是比較高的。從事二次開發(fā)的應用人員，除要了解系統(tǒng)之外，更多的是要了解機床，這樣才能提供操作性能良好功能強大的數控機床。目前有些功能不是系統(tǒng)沒有提供，而是機床制造廠或開發(fā)人員沒有挖掘出。西門子數控系統(tǒng)是一個大的平臺，其對環(huán)境如溫度濕度和抗干擾等方面的要求較高，如果局限原來的走線、安裝不規(guī)范，使用者對系統(tǒng)缺乏理解，理論基礎不扎實，就會增加偶發(fā)性故障。

系統(tǒng)改造完以后，進行調試和確定合理的驗收標準，也是技術準備工作的重要一環(huán)。調試工作涉及機械、液壓、電氣、光學、控制、傳感等，因此必須由項目負責人進行，其他人員配合。調試步驟可從簡到繁、從小到大、從外到里進行，也可先局部后全局、先子系統(tǒng)后整系統(tǒng)進行。驗收標準是對新系統(tǒng)的考核，過高或過低的標準都會對改造工作產生負面影響。標準一旦確定下來，不能隨便修改，因為它牽涉到整個改造工作的各個環(huán)節(jié)。

5.前景展望

低成本是推動數控改造市場迅速膨脹的關鍵因素，現(xiàn)在不少大企業(yè)原先進口的機床已經遠超過了“服役期”，但這些設備價值不菲，單價在幾百萬元甚至上千萬元，而且機械部分還可以使用，因此急需進行改造。只要正確有效地將CNC、伺服系統(tǒng)、機床電氣系統(tǒng)和機械部分集成于一體，就能最終交給用戶一臺經過改造或等于再制造的具有個性特色的專用數控機床，使企業(yè)從中獲得更大的經濟效益，使資產獲得有效的增值。因此該行業(yè)的前景十分遠大光明。

總之，數控機床改造具有很好的發(fā)展前途，但它對數控系統(tǒng)制造商和數控機床改造者均提出較高的要求。我國的機床改造業(yè)也從老的行業(yè)進入到以數控技術為主的新的行業(yè)。機床改造作為新的經濟增長行業(yè)，是個“永恒”的課題，必將生機盎然。 [科]

【參考文獻】

[1]龔仲華.數控機床故障診斷與維修500例.機械工業(yè)出版社，2006.

[2]龔仲華.數控系統(tǒng)完全應用手冊.人民郵電出版社，2009.

[3]劉永久.數控機床故障診斷與維修技術.機械工業(yè)出版社，2006.