傳統(tǒng)機械加工機床機電一體化改造探析

李曉娜

（德州亞太集團有限公司，山東 德州 253000）

傳統(tǒng)機械加工機床的機電一體化改造不僅可以提升傳統(tǒng)機床的加工效率，還可以有效減少傳統(tǒng)機床更新所造成的資源浪費，同時設計人員可以結(jié)合實際加工需求來進行相應的改造，使之更加貼合實際需求，因此機電一體化改造乃是大勢所趨，本文也將對此進行探析。

1 傳統(tǒng)機械加工機床機電一體化改造簡析

隨著信息化技術的不斷發(fā)展，目前機械加工過程已經(jīng)基本實現(xiàn)了自動化控制，而傳統(tǒng)機械加工機床由于自身缺乏數(shù)字化控制系統(tǒng)，因此自動化控制過程存在一定的問題，影響了機械加工效率及精度，不能很好地完成機械加工任務而逐漸被數(shù)控機床所取代。數(shù)控機床在傳統(tǒng)機床的基礎上引入了數(shù)字化控制模塊，因此其可以根據(jù)加工任務的變化自發(fā)完成加工過程的調(diào)節(jié)，而且控制過程更加精密，可以完成更加復雜的機械加工操作。

雖然數(shù)控機床較之于傳統(tǒng)機床具備明顯的優(yōu)勢，但是直接使用數(shù)控機床取代傳統(tǒng)機床卻并非解決問題的良策。這是因為目前大多數(shù)機械加工企業(yè)的規(guī)模較小，而更新數(shù)控機床成本高昂，企業(yè)難以負擔，小規(guī)模地更換數(shù)控機床對生產(chǎn)過程控制優(yōu)化作用不大，不能真正改善機械加工質(zhì)量。而且由于數(shù)控機床結(jié)構(gòu)較為復雜且需要結(jié)合實際需求進行設計，因此在進行數(shù)控機床購置時往往需要很長的時間方能交付，這樣會嚴重拖慢企業(yè)機械加工改革過程的腳步，同時影響企業(yè)的正常生產(chǎn)運行。

目前一些的機械加工企業(yè)仍以傳統(tǒng)機械加工機床為主，直接更換為數(shù)控機床原有機床的處理工作量較大，而且大部分機床工作狀態(tài)良好，這樣也會造成資源的浪費。另外在實際生產(chǎn)過程中，并非所有的加工環(huán)節(jié)都需要使用數(shù)控機床，傳統(tǒng)機械加工機床依舊可以勝任部分的加工工作，將這部分機床也更新為數(shù)控機床無疑浪費了數(shù)控機床的性能。

鑒于目前我國機械加工企業(yè)的實際狀況，直接使用數(shù)控機床取代傳統(tǒng)機械加工機床并不現(xiàn)實，因此需要尋找更為合理的解決方案，而傳統(tǒng)機械加工機床的機電一體化改造便是解決這一問題的良方。傳統(tǒng)機械加工機床的機電一體化改造指的是，在傳統(tǒng)機床的基礎上引入數(shù)字化控制技術，使其具備與數(shù)控機床相似的性能從而更好地適應當前自動化生產(chǎn)過程，實現(xiàn)機械加工過程的升級。較之于直接更換數(shù)控機床，機電一體化改造首先可以大大節(jié)約成本，其花費大約只是購置數(shù)控機床的五分之一，而且避免了閑置機床的處理工作，進一步減少了企業(yè)的資金投入。而且機電一體化改造更具針對性，改造時可以結(jié)合企業(yè)機械加工實際需求設計數(shù)字化控制模塊性能，這樣在提升了機械加工效率的同時還可以避免性能的浪費。與此同時改造周期也可以大大縮短，減少了機床更新對生產(chǎn)過程的干擾，保證了企業(yè)生產(chǎn)的正常運行。而且機電一體化改造后的機床雖然具備與數(shù)控機床相似的性能，但是其結(jié)構(gòu)卻并沒有數(shù)控機床那樣復雜，因此操作過程也相對簡單，操作人員只需要進行簡單的培訓便可以熟練操作，減少了誤操作對生產(chǎn)過程的影響。

另外目前機械加工生產(chǎn)過程通常加工環(huán)節(jié)較多，因此在進行機床升級時要考慮其與原生產(chǎn)體系的契合度，傳統(tǒng)機械加工機床機電一體化改造基于原有機床，其位置不必發(fā)生變動，因此原有的生產(chǎn)體系不會遭到破壞，而且企業(yè)生產(chǎn)布局不必發(fā)生變動。由于機電一體化改造對于傳統(tǒng)機床自身結(jié)構(gòu)改動不大，因此機床維修及保養(yǎng)工作可以順利進行，機床也可以更快地進入工作狀態(tài)。同時傳統(tǒng)機床的構(gòu)件大多為鑄造件，其強度性能也要優(yōu)于數(shù)控機床，機床的使用壽命也更長。由此可見傳統(tǒng)機械加工機床的機電一體化改造較之于直接更換數(shù)控機床有著明顯的優(yōu)勢，是目前我國傳統(tǒng)機械加工機床升級改造的有效途徑。

2 傳統(tǒng)機械加工機床機電一體化改造途徑探析

機電一體化改造可以顯著改善傳統(tǒng)機械加工機床的工作效率，因此目前機械加工企業(yè)大力推行傳統(tǒng)機械加工機床的機電一體化改造工作。但是隨著機械加工工藝的升級及人們對機械加工質(zhì)量要求的提升，現(xiàn)有的機電一體化改造模式已經(jīng)不能很好地滿足當下的實際需求，技術人員需要對改造途徑進行升級。

首先隨著信息化技術及智能化技術的發(fā)展，機床機電一體化改造需要提升自身的智能化性能，傳統(tǒng)機械加工機床上集成的數(shù)字化控制模塊不僅需要可以準確完成生產(chǎn)控制系統(tǒng)下達的指令，其還需要可以結(jié)合自身加工狀態(tài)完成生產(chǎn)過程的自發(fā)調(diào)節(jié)。當前在機床機電一體化改造過程中技術人員在數(shù)字控制模塊中加入了邏輯功能，近年來更是結(jié)合了BP神經(jīng)網(wǎng)絡等技術提升了數(shù)控模塊的模糊計算能力，讓其可以更好地應對復雜機械加工任務。及時獲取自身工作狀態(tài)是實現(xiàn)機床智能化控制的基礎，因此在機床機電一體化改造的基礎上各機械加工企業(yè)還對生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)進行了升級，提升了其對原傳統(tǒng)機床生產(chǎn)過程的監(jiān)控性能，確保改造后的機床可以及時獲取自身的加工狀態(tài)并加以調(diào)整。另外為了進一步提升機床的控制效果，還應加強其與生產(chǎn)控制系統(tǒng)的聯(lián)系，加強兩者間的信息傳遞與反饋，便于生產(chǎn)控制系統(tǒng)結(jié)合加工實際進行生產(chǎn)過程的優(yōu)化。

除了提升機電一體化改造的智能化性能之外，研究人員還針對當前機械加工工作任務的變化實現(xiàn)了機電一體化改造的個性化。由于目前機械加工過程愈發(fā)精密，因此不同的加工過程對于機床加工及控制過程的要求也存在較大的差異，這就要求傳統(tǒng)機床機電一體化改造可以真正滿足其實際加工需求。由于當前計算機技術的發(fā)展，在機電一體化改造時可以更好地結(jié)合用戶需求對數(shù)字控制模塊進行設計及優(yōu)化，使之更好地滿足實際生產(chǎn)需求，而結(jié)合客戶的個性化需求進行機床機電一體化改造意味著其改造過程更加復雜，改造后的數(shù)字控制模塊占據(jù)空間也會增加，可能影響機床的正常工作。近年來隨著相關信息技術的發(fā)展，機電一體化改造也逐漸向著微型化方向發(fā)展，這避免了改造工作對機床原有工作狀態(tài)的干擾，同時也是實現(xiàn)機電一體化個性化改造的前提。

現(xiàn)階段傳統(tǒng)機械加工機床除了自動化性能不足外，其加工效率及加工精度較之于數(shù)控機床也有著一定的差距，因此在機電一體化改造中也需要重視對機床性能的提升。首先進行機電一體化改造之后，機床的加工控制更加精確，控制錯誤的減少也使得機床可以充分發(fā)揮自身的潛能，目前機電一體化改造后的機床的運轉(zhuǎn)速度可達10000轉(zhuǎn)/分以上。但是機電一體化改造雖然可以提升傳統(tǒng)機械加工機床的加工控制精度，但仍然不能滿足部分精細加工要求，因此目前在機電一體化改造中引入了納米技術，進一步改善了機床的加工精度。為了提升加工效率及質(zhì)量在機電一體化改造時可以結(jié)合加工需要對原有機床進行相應的升級，使其性能滿足自動化控制需要。而對于部分難以改造的傳統(tǒng)機械加工機床，其加工精度存在一定的限制，在進行機電一體化改造時需要結(jié)合實際對其工作任務進行調(diào)節(jié)，避免其參與對精度要求過高的加工工作。另外在機電一體化改造時也需要結(jié)合各個機床改造后的性能優(yōu)化生產(chǎn)流程，確保機電一體化改造可以充分發(fā)揮各個機床的性能。

機電一體化的升級除了出于改善機械加工效率及精度的考慮之外，現(xiàn)階段還需要加入對環(huán)境問題的考量，讓機械加工過程更好地符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的要求。在機電一體化改造時，技術人員需要在保障機械加工效率的基礎上充分考慮污染問題，優(yōu)化傳統(tǒng)機床的加工模式以減少有害物質(zhì)排放，降低機械加工過程對環(huán)境的干擾。同時在機電一體化改造時還需要考慮加工過程中的資源浪費問題，應結(jié)合加工中出現(xiàn)的原材料浪費問題優(yōu)化控制模式。另外還需要增加機床對可循環(huán)利用材料的適應能力，通過數(shù)字化控制工作的優(yōu)化使傳統(tǒng)機械加工機床可以完成新型環(huán)保材料的加工需求，以緩解當前的資源匱乏問題。而隨著人們對于環(huán)保問題的日益重視，機電一體化改造勢必需要做出相應的調(diào)整，因此技術人員在改造時，應結(jié)合新材料及新加工工藝發(fā)展趨勢預留出一定的調(diào)整空間，保證改造后的機床可以滿足長時間使用。

3 結(jié)語

傳統(tǒng)機械加工機床的機電一體化改造可以有效提升機床的機械加工效率及精度，而且可以大大減少機床升級對正常生產(chǎn)過程的影響并節(jié)約成本。在機床機電一體化改造時，技術人員需要加強其智能化性能并結(jié)合用戶需要完成個性化改造，同時還要引入環(huán)保理念優(yōu)化改造設計，讓傳統(tǒng)機床真正滿足現(xiàn)階段生產(chǎn)需求。