李嵩松

（北京第一機(jī)床廠，北京 101300）

機(jī)床再制造是機(jī)床維修與改造的高級(jí)階段。從上 世紀(jì)90年代末開(kāi)始，我國(guó)再制造產(chǎn)業(yè)已經(jīng)有10多年的發(fā)展歷程。特別是進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，低碳環(huán)保、節(jié)能減排成為全世界的共識(shí)，循環(huán)經(jīng)濟(jì)、綠色制造已成為全社會(huì)的熱點(diǎn)，再制造越來(lái)越受到廣泛的關(guān)注和期待。

再制造商回收廢舊機(jī)床，評(píng)估價(jià)值、重新設(shè)計(jì)，制造完成后打上“再制造”標(biāo)簽，重新進(jìn)入市場(chǎng)銷(xiāo)售。歐美發(fā)達(dá)國(guó)家機(jī)床再制造已成為再制造產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，具有一定的規(guī)模和市場(chǎng)，形成了較完善的體系。而在我國(guó)，舊機(jī)床的再制造仍然需要機(jī)床制造商不斷努力來(lái)完善。

1 大型機(jī)床的再制造總述

國(guó)內(nèi)很多裝備制造業(yè)企業(yè)都有些20世紀(jì)八九十年代進(jìn)口的大型機(jī)床，這些機(jī)床在當(dāng)時(shí)是先進(jìn)的設(shè)備，多年來(lái)也一直都是企業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備，但隨著設(shè)備使用年限增加和現(xiàn)代工業(yè)水平的不斷提高，這些設(shè)備出現(xiàn)了許多問(wèn)題，通常包括機(jī)床幾何精度降低，液壓系統(tǒng)損壞，原有電氣控制裝置已淘汰，關(guān)鍵零部件和控制板無(wú)法采購(gòu)等問(wèn)題，嚴(yán)重制約了企業(yè)的發(fā)展，所以對(duì)設(shè)備實(shí)施再制造是使這些關(guān)鍵設(shè)備煥發(fā)新生的唯一方法。

對(duì)于機(jī)床的再制造，可以根據(jù)實(shí)際情況分為3類(lèi)。第一類(lèi)為較大規(guī)模的機(jī)床再制造，是指通過(guò)更換機(jī)床主要功能部件，使原有機(jī)床功能大大增加的再制造。例如整體更換溜板滑枕功能部件組、進(jìn)給系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)等關(guān)鍵核心部件。第二類(lèi)為一般規(guī)模機(jī)床再制造，此類(lèi)機(jī)床再制造主要包括:①根據(jù)機(jī)床的實(shí)際情況，更換主軸電動(dòng)機(jī)、進(jìn)給電動(dòng)機(jī)、液壓站等完善機(jī)床已有功能的機(jī)床再制造;②針對(duì)機(jī)床實(shí)際使用過(guò)程中表現(xiàn)出的突出問(wèn)題進(jìn)行改進(jìn)并增加一些新功能的再制造，如給龍門(mén)鏜銑床橫梁進(jìn)給系統(tǒng)增加雙邊電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)、雙邊位置檢測(cè)、液壓站雙通道單獨(dú)過(guò)濾、冷卻等功能。第三類(lèi)為較小規(guī)模機(jī)床再制造，僅更換一些機(jī)床的常用零件，增加一些簡(jiǎn)單的功能，從而達(dá)到完善機(jī)床功能的目的。

2 大型機(jī)床較大規(guī)模的再制造

目前國(guó)內(nèi)大部分機(jī)床再制造企業(yè)對(duì)大型機(jī)床的再制造還只是通過(guò)對(duì)電氣改造使得老舊機(jī)床在某些方面得到改善，很少有企業(yè)能夠?qū)C(jī)床進(jìn)行機(jī)械、液壓、電氣全方位的再制造。要想使老舊機(jī)床恢復(fù)使用，就要進(jìn)行全方位的機(jī)床再制造，這樣不僅可以徹底改造機(jī)床，還能夠優(yōu)化原有機(jī)床的一些結(jié)構(gòu)，使其更具先進(jìn)性，優(yōu)越性。

2．1 再制造機(jī)床規(guī)格介紹

如四川德陽(yáng)市某公司的原裝進(jìn)口德國(guó)Schiess公司的龍門(mén)移動(dòng)式鏜銑床，加工長(zhǎng)度為14.5 m，高度為4.2 m，寬度為6.9 m，X/Y軸進(jìn)給速度為12 m/min，Z軸進(jìn)給速度為5 m/min，W軸進(jìn)給速度為8 m/min。該機(jī)床配置西門(mén)子880G2數(shù)控及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，是一臺(tái)重型、精密數(shù)控龍門(mén)移動(dòng)式鏜銑床，具備7軸數(shù)控及5軸聯(lián)動(dòng)能力，能夠一次裝夾工件實(shí)現(xiàn)五面加工，它是該公司加工葉片等大型工件不可替代的關(guān)鍵設(shè)備。

2．2 再制造機(jī)床難點(diǎn)分析

隨著這臺(tái)機(jī)床服役年限的增加出現(xiàn)了機(jī)床故障率增加，機(jī)械整機(jī)精度差，定位精度下降，導(dǎo)軌研傷，液壓、電氣備件采購(gòu)困難等老舊機(jī)床的普遍問(wèn)題，所以對(duì)這臺(tái)設(shè)備進(jìn)行再制造勢(shì)在必行。

該設(shè)備再制造的難點(diǎn)是機(jī)床原有制造商Schiess公司現(xiàn)已不存在，機(jī)床使用、維護(hù)缺乏有力的技術(shù)支持。尤其是Schiess公司自行開(kāi)發(fā)的一些技術(shù)及其備件便成為維護(hù)中的難點(diǎn)。

若要對(duì)上述機(jī)床進(jìn)行再制造，一般分為3步:第一步，對(duì)機(jī)床進(jìn)行全面分析，找出影響機(jī)床性能的關(guān)鍵點(diǎn);第二步，再制造承接方和設(shè)備所有方一起協(xié)商確定改造方案;第三步，實(shí)施機(jī)床再制造工作。

再制造時(shí)要針對(duì)這臺(tái)機(jī)床進(jìn)行全面分析。第一，原有機(jī)床中滑枕鏜銑頭、溜板、附件銑頭等核心部件存在零件磨損、老化等問(wèn)題。第二，原機(jī)床大部分液壓元件現(xiàn)已淘汰。第三，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)原有機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)為X軸采用雙齒輪齒條副驅(qū)動(dòng)龍門(mén)框架移動(dòng)，Y軸采用雙齒輪齒條副驅(qū)動(dòng)溜板移動(dòng)，進(jìn)給傳動(dòng)部分均為進(jìn)給電動(dòng)機(jī)通過(guò)齒輪箱驅(qū)動(dòng)進(jìn)給齒輪運(yùn)動(dòng)，W軸、Z軸采用滾珠絲杠副驅(qū)動(dòng)橫梁和滑枕銑頭運(yùn)動(dòng)，由于原有齒輪箱結(jié)構(gòu)復(fù)雜，齒輪加工精度要求高，隨著機(jī)床使用年限的增加，齒輪、齒條、絲杠、軸承等零件磨損嚴(yán)重，特別是Y軸、Z軸進(jìn)給箱尤為突出。第四，床身、立柱、橫梁的導(dǎo)軌面有研傷。第五，此臺(tái)數(shù)控機(jī)床為上世紀(jì)90年代生產(chǎn)的數(shù)控機(jī)床，所用的數(shù)控系統(tǒng)已淘汰。

2．3 確定機(jī)床再制造方案并實(shí)施

經(jīng)過(guò)分析確定機(jī)床再制造方案，機(jī)床再制造方案為:第一，針對(duì)機(jī)床核心功能模塊組溜板、滑枕、附件銑頭及Y向進(jìn)給箱、Z向進(jìn)給箱結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜且磨損嚴(yán)重的情況，需重新設(shè)計(jì)一套核心功能模塊組。第二，針對(duì)液壓系統(tǒng)的問(wèn)題，需要重新設(shè)計(jì)機(jī)床液壓系統(tǒng)，使其滿(mǎn)足再制造機(jī)床所需的液壓控制功能。第三，針對(duì)導(dǎo)軌研傷問(wèn)題，需要對(duì)原有機(jī)床的床身、立柱、橫梁進(jìn)行測(cè)繪，測(cè)繪后根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行精加工或刮研處理。第四，針對(duì)數(shù)控問(wèn)題更換數(shù)控系統(tǒng)，以原有數(shù)控系統(tǒng)為參考配置再制造所需數(shù)控系統(tǒng)，同時(shí)更換系統(tǒng)所需的主軸電動(dòng)機(jī)、進(jìn)給電動(dòng)機(jī)、電纜、強(qiáng)電柜、弱電柜，并且更換全部光柵尺。

尤其設(shè)計(jì)此臺(tái)再制造機(jī)床的核心功能部件組是此次再制造的重點(diǎn)，由于原有機(jī)床為五坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)機(jī)床，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，并且進(jìn)行機(jī)床再制造不能減少原有機(jī)床功能，所以采用了技術(shù)嫁接的方法，參考德國(guó)科堡公司M2系列C軸連續(xù)回轉(zhuǎn)滑枕銑頭和B軸連續(xù)運(yùn)動(dòng)擺角銑頭的技術(shù)，重新設(shè)計(jì)了再制造所用的滑枕銑頭和附件銑頭，同時(shí)配套設(shè)計(jì)了溜板和Z軸進(jìn)給箱。針對(duì)原有機(jī)床Y軸進(jìn)給箱，結(jié)構(gòu)復(fù)雜雙齒輪傳動(dòng)消隙功能實(shí)現(xiàn)困難等問(wèn)題，采用阿爾法行星齒輪減速機(jī)代替原有復(fù)雜的齒輪箱，同時(shí)應(yīng)用雙電動(dòng)機(jī)消隙的方法來(lái)代替原有機(jī)械消隙。X向進(jìn)給系統(tǒng)更換齒條，W向進(jìn)給系統(tǒng)更換滾珠絲杠，最后根據(jù)新設(shè)計(jì)的核心功能部件組對(duì)液壓系統(tǒng)的需求和原有機(jī)床的液壓系統(tǒng)，設(shè)計(jì)一套符合再制造機(jī)床所需的液壓系統(tǒng)，完成對(duì)機(jī)床核心功能部件組的設(shè)計(jì)。在實(shí)施的過(guò)程中還要注意一些配套件更換及裝配，例如防護(hù)罩、排屑器等，以保證再制造后的機(jī)床，能全面恢復(fù)使用功能。

2．4 機(jī)床再制造后的效果

這臺(tái)瀕臨淘汰的德國(guó)原裝機(jī)床，通過(guò)機(jī)床一系列的再制造徹底解決了多年來(lái)積累的問(wèn)題，為企業(yè)節(jié)省了大量資金。

3 大型機(jī)床的一般規(guī)模再制造

當(dāng)原有機(jī)床的結(jié)構(gòu)較為可靠、功能較為完善、設(shè)備所有方在使用過(guò)程中，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)明顯不足的機(jī)床，只需要進(jìn)行一般規(guī)模的再制造。

3．1 針對(duì)機(jī)床常規(guī)問(wèn)題的機(jī)床再制造

例如山西太原某公司的一臺(tái)德國(guó)科堡公司原裝的龍門(mén)移動(dòng)式鏜銑床，加工長(zhǎng)度為20 m，高度為4 m，寬度為5 m，X軸進(jìn)給速度為10 m/min，Y軸進(jìn)給速度為8 m/min，Z軸進(jìn)給速度為4.5 m/min，W軸進(jìn)給速度為2 m/min。此臺(tái)機(jī)床溜板，滑枕，橫梁及X向、Y向，Z向、W向進(jìn)給箱為科堡制造;床身、滑座、立柱、連接梁，操作走臺(tái)等由國(guó)內(nèi)制造。此設(shè)備為上世紀(jì)80年代末交付用戶(hù)使用，至今已使用20余年，設(shè)備出現(xiàn)的主要問(wèn)題有:數(shù)控系統(tǒng)及液壓、電氣元件老化;齒輪、滾珠絲杠副等零件磨損，備件價(jià)格昂貴，但其他部件運(yùn)轉(zhuǎn)較好，所以需要設(shè)計(jì)的方案為機(jī)床一般規(guī)模再制造。

這臺(tái)設(shè)備再制造時(shí)要與使用單位協(xié)商，確定改造方案。方案如下:將原有西門(mén)子8M數(shù)控系統(tǒng)更換為西門(mén)子840D數(shù)控系統(tǒng)，將原有凱斯勒主軸電動(dòng)機(jī)更換為西門(mén)子主軸電動(dòng)機(jī)，將原有進(jìn)給電動(dòng)機(jī)更換為與西門(mén)子系統(tǒng)配套的進(jìn)給電動(dòng)機(jī)。

在更換主軸電動(dòng)機(jī)和進(jìn)給電動(dòng)機(jī)時(shí)，要對(duì)更換的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行必要的核算。但由于原有電機(jī)與相關(guān)箱體的結(jié)合面尺寸不盡相同，所以要配置過(guò)渡箱體和過(guò)渡軸，以保證能順利為機(jī)床更換電動(dòng)機(jī)。如圖1所示，更換進(jìn)給電動(dòng)機(jī)時(shí)，將過(guò)渡箱體2、過(guò)渡軸3、軸承4等裝配在進(jìn)給電動(dòng)機(jī)1上，軸承4可以選擇免維護(hù)軸承，將組裝好的改造電動(dòng)機(jī)裝配在相關(guān)進(jìn)給箱上，還要對(duì)改造后的進(jìn)給箱進(jìn)行全面的試運(yùn)轉(zhuǎn)，不能出現(xiàn)異響、振動(dòng)等不良現(xiàn)象。

針對(duì)這臺(tái)機(jī)床的液壓系統(tǒng)出現(xiàn)的元件老化、備件難采購(gòu)等現(xiàn)象，在進(jìn)行再制造時(shí)，將原有液壓站進(jìn)行了徹底的更換，選用國(guó)內(nèi)便于采購(gòu)的液壓元件、溫控油箱、電柜空調(diào)等系統(tǒng)輔件，便于今后的維護(hù)或更換。

由于機(jī)床使用年限較長(zhǎng)，調(diào)平裝置所用的電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)和調(diào)平杠等均出現(xiàn)了損壞，而且備件采購(gòu)困難，所以在機(jī)床再制造過(guò)程中進(jìn)行了功能上的改進(jìn)。根據(jù)更換后的數(shù)控系統(tǒng)新功能，將原有單邊檢測(cè)機(jī)械調(diào)平，改為雙邊檢測(cè)電氣調(diào)平的結(jié)構(gòu)。在原有機(jī)床結(jié)構(gòu)中增加一套光柵尺，并對(duì)需要安裝光柵的立柱進(jìn)行加工以滿(mǎn)足裝配要求，最后由電氣調(diào)試人員進(jìn)行調(diào)試。

機(jī)床再制造過(guò)程中還發(fā)現(xiàn)此臺(tái)機(jī)床的滑枕銑頭和附件銑頭主軸端面上用于刀具緊固的螺紋孔出現(xiàn)了損壞，難以修復(fù)，所以采用鋼絲螺紋套鑲嵌進(jìn)行修復(fù)，效果很好。通過(guò)機(jī)床再制造，這臺(tái)已使用20余年的老設(shè)備全面滿(mǎn)足了用戶(hù)的使用要求，用戶(hù)對(duì)再制造后的機(jī)床非常滿(mǎn)意。

3．2 針對(duì)機(jī)床突出問(wèn)題的再制造

例如遼寧沈陽(yáng)某公司一臺(tái)德國(guó)科堡原裝機(jī)床，出現(xiàn)問(wèn)題主要為再制造機(jī)床常見(jiàn)問(wèn)題，其中液壓系統(tǒng)部分問(wèn)題較為突出，由于此臺(tái)機(jī)床X、Y向?qū)к墳殪o壓導(dǎo)軌，原有機(jī)床總液壓站為單一液壓站。使用的是單通道油溫控制機(jī)和單通道濾油器，這樣會(huì)造成許多問(wèn)題:第一，易受污染的油品隨環(huán)境溫度變化大的靜壓導(dǎo)軌、靜壓蝸桿等開(kāi)式液壓系統(tǒng)所用油品，與機(jī)床其他閉式液壓系統(tǒng)所用油品相混合;第二，油溫控制機(jī)無(wú)法準(zhǔn)確控制液壓系統(tǒng)的溫度;第三，濾油器過(guò)濾負(fù)擔(dān)過(guò)重等。進(jìn)而造成:第一，機(jī)床閉式液壓系統(tǒng)中液壓元件的損壞;第二，開(kāi)式系統(tǒng)油溫不穩(wěn)定、靜壓導(dǎo)軌精度下降等一系列液壓系統(tǒng)問(wèn)題;第三，加快了用戶(hù)更換油品及濾油器濾芯的頻率，造成用戶(hù)不必要的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。所以在機(jī)床再制造時(shí)針對(duì)這一系列問(wèn)題進(jìn)行了徹底改造，將原有單一液壓系統(tǒng)改為雙液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。將靜壓導(dǎo)軌、靜壓蝸桿等開(kāi)式系統(tǒng)所用液壓油，與機(jī)床其他閉式液壓控制系統(tǒng)所用液壓油分開(kāi)。兩組液壓站分別配備濾油裝置及油溫控制裝置，做到了兩組液壓系統(tǒng)單獨(dú)過(guò)濾、單獨(dú)控制溫度，使機(jī)床整體液壓系統(tǒng)更加穩(wěn)定，控制更為便捷，避免了油液互相影響造成的液壓元件不必要的損壞。由于開(kāi)式液壓系統(tǒng)所用油品與機(jī)床其他閉式液壓系統(tǒng)所用油品分開(kāi)，用戶(hù)可根據(jù)使用情況，分別更換油品及過(guò)濾器的濾芯，方便用戶(hù)的使用。

4 大型機(jī)床較小規(guī)模再制造

機(jī)床較小規(guī)模再制造在一定程度上可以等同于機(jī)床大修，只更換機(jī)床一些常規(guī)的零件，如主軸軸承、進(jìn)給箱軸承、齒輪、相關(guān)密封圈、各向?qū)к壏雷o(hù)罩等，同時(shí)根據(jù)用戶(hù)現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行一些小規(guī)模的機(jī)械、電氣及機(jī)床所用工裝夾具等的改進(jìn)。

機(jī)械部分改進(jìn)例如為機(jī)床中垂直運(yùn)動(dòng)軸增加斷電保護(hù)裝置。一些機(jī)床垂直運(yùn)動(dòng)軸雖然選擇了帶有制動(dòng)器的進(jìn)給電動(dòng)機(jī)，但在進(jìn)給電動(dòng)機(jī)樣本中提到電動(dòng)機(jī)所帶制動(dòng)器為保持型制動(dòng)器，不建議作為失電制動(dòng)器使用，所以為了避免發(fā)生危險(xiǎn)，要根據(jù)原有機(jī)床的實(shí)際情況增加失電制動(dòng)器，以保證機(jī)床操作人員、機(jī)床和被加工工件的安全。增加失電制動(dòng)器要根據(jù)原有機(jī)床的實(shí)際情況增加。如圖2所示，原有機(jī)床進(jìn)給電動(dòng)機(jī)使用方式為IM V19［2］，所以根據(jù)實(shí)際情況，在原有進(jìn)給齒輪箱1的電動(dòng)機(jī)軸頂部增加失電制動(dòng)2，同時(shí)增加制動(dòng)器防護(hù)罩3。如圖3原有機(jī)床進(jìn)給電機(jī)使用方式為IM V18，所以根據(jù)實(shí)際情況，在原有進(jìn)給齒輪箱1的電動(dòng)機(jī)軸底部增加失電制動(dòng)器2，同時(shí)增加制動(dòng)器防護(hù)罩3。

再說(shuō)說(shuō)電氣控制部分和機(jī)床所用工裝夾具部分的改進(jìn)。例如某公司從荷蘭進(jìn)口二手機(jī)床，需要搬遷并進(jìn)行簡(jiǎn)單的改進(jìn)。其中一臺(tái)斯柯達(dá)落地鏜銑床的原有設(shè)備有一個(gè)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，但未在數(shù)控系統(tǒng)中體現(xiàn)，實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中使用很不方便。此次搬遷改造過(guò)程中需要將其增加至數(shù)控系統(tǒng)中。由于此臺(tái)搬遷機(jī)床主要用于螺旋槳的加工，屬于曲面加工，機(jī)床為五坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)機(jī)床，所用的螺旋槳夾具已經(jīng)出現(xiàn)損壞，原有夾具為液壓夾具需要配置液壓系統(tǒng)，而再制造時(shí)可以選用德國(guó)AM公司制造的柔性?shī)A緊單元代替原有液壓夾具，這樣不僅降低生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間，減少故障隱患，還使機(jī)床更具先進(jìn)性和可靠性。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著節(jié)約資源和綠色制造理念的深入，對(duì)大型機(jī)床進(jìn)行再制造是節(jié)約資源的重要途徑之一，生產(chǎn)制造一臺(tái)全新大型設(shè)備，機(jī)床制造廠需要投入很多的人力物力財(cái)力，而且制造周期較長(zhǎng)，如果選擇機(jī)床再制造，企業(yè)原有老舊設(shè)備能夠再次達(dá)到使用要求，起到節(jié)約資金、節(jié)約能源、提高生產(chǎn)效率的作用。

［1］機(jī)床設(shè)計(jì)編寫(xiě)組編．機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)第三冊(cè)［M］．北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1986．

［2］德國(guó)西門(mén)子公司．西門(mén)子產(chǎn)品樣本［Z］．2008．