曹敏曼，辛志杰

(中北大學(xué)山西省深孔加工工程技術(shù)研究中心，太原 030051)

0 引言

自20世紀(jì)90年代以來，中國面臨著資源枯竭、環(huán)境污染的嚴(yán)峻局勢，再制造業(yè)在國內(nèi)迅速發(fā)展起來［1］。對廢舊機床進行再制造的費用低于新品的價格，并且節(jié)約資源，減少能源浪費。我國機床總數(shù)大約有600萬臺左右，在機床維修與報廢的高峰期，廢舊機床再次對再制造提出需求，再制造具有良好的市場前景［2］。機床零件的再制造是機床再制造的主要內(nèi)容，對機床進行再制造性評估，并研究機床再制造的主要過程對機床零件的再制造有一定的理論指導(dǎo)作用，滿足現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展所提倡的節(jié)約能源，減少污染的要求。隨著人們對再制造的不斷認識以及政府的大力支持和企業(yè)的參與，我國再制造必將在未來建設(shè)循環(huán)經(jīng)濟的過程中發(fā)揮重要的作用［3］。

1 機床再制造前期準(zhǔn)備

對機床進行再制造要把握好再制造開始的時間。機床在使用過程中分別會在開始階段、使用中期、使用后期發(fā)生故障，產(chǎn)品的生命周期過程發(fā)生故障規(guī)律可用“浴盆曲線”［4］來表示，如圖1所示。從圖中看出，機床在使用中期發(fā)生故障的頻率低并且穩(wěn)定，由于機床在使用過程中逐漸磨損，因此在使用后期發(fā)生故障率高，為使機床不影響工作的進行，應(yīng)該在A線處開始進行再制造，使得機床在不到故障高峰期就能夠進入第二次生命周期。

圖1 機床的浴盆曲線

在對機床進行再制造前，應(yīng)掌握機床在使用壽命中所處的位置，如果機床的零部件很快進入發(fā)生故障率較高的第三個階段，就應(yīng)該進行再制造，這樣能夠使機床今早進入第二次生命循環(huán)，保證機床的可靠性。

2 機床再制造過程研究

2.1 機床再制造性評估

在對老舊機床進行再制造前，先判斷是否值得再制造。如果機床的核心部件已發(fā)生嚴(yán)重的損壞和變形，那么對其進行再制造的成本必然很高，就沒有再制造的價值與意義，對于此類機床應(yīng)直接廢棄，或進行回爐冶煉［5］。對于核心部件沒有發(fā)生嚴(yán)重損壞的機床，需要分析機床的再制造性。機床再制造可行性分析主要從技術(shù)和經(jīng)濟的角度對再制造機床進行分析，判斷機床是否有必要進行再制造。機床再制造流程如圖2所示。

圖2 機床再制造流程

2.1.1 技術(shù)可行性分析

廢舊機床再制造技術(shù)可行性主要包括拆解性(Vd)、清洗性(Vc)、分類檢查性(Vi)、零件修復(fù)可行性(Vr)、升級性(Vu)、重新裝配性(Va)。

這6 個因素的權(quán)重分別表示為：w=(wd，wc，wi，wr，wu，wa)，機床的技術(shù)可行性表示為：R=wd*Vd+wc*Vc+wi*Vi+wr*Vr+wu*Vu+wa*Va。

用AHP法確定6個因素的權(quán)重值。首先確定6個因素之間的兩兩比較矩陣為：

技術(shù)可行性的6個方面分別按如下方法進行確定：

(2)清洗性：用廢舊機床的清洗難易程度表示清洗性。用λj、μj分別表示清洗手段以及清洗的難易程度，如表1所示。

表1 清洗手段及其難易程度

(3)分類檢查性：通過嚴(yán)格的檢查將零件劃分為可重新使用零件、修復(fù)后可重新使用零件、不可重新使用零件。通過專家評定的方法判定，評價結(jié)果表示為 Vi={0.95，0.80，0.65，0.40}。

因此機床升級性表示為Vu=ν*wT，w為νi的權(quán)重。

(6)裝配性：在裝配過程中存在許多不確定因素，采用專家評定的方法判斷裝配性。裝配性可被劃分為4 個檔次，即 Va={0.95，0.80，0.65，0.40}。

2.1.2 經(jīng)濟可行性分析

2.2 零件拆解

在對廢舊機床進行拆解前，應(yīng)掌握各個零件的結(jié)構(gòu)特點以及連接件的關(guān)系，保證零件的質(zhì)量。拆解前，要做好準(zhǔn)備工作，制定拆解方案［7］。在拆解階段，將零件進行分類，并制定合理的拆解工藝。拆解下來的零件，避免隨意堆放，以免零件生銹影響再制造性。

2.3 零件清洗

對于能夠進行再制造的零件，在進行再制造前應(yīng)進行清洗。機床經(jīng)過長期使用后，零件表面會有大量油污及銹痕，如果不進行正確的清洗，很難判斷零件的磨損情況以及其他缺陷。可以采用機械、物理、化學(xué)的方法去除零件表面的污垢，為零件再制造做好準(zhǔn)備。

2.4 廢舊機床再制造

機床不同部件或零件采用不同的修復(fù)手段。

機床床身、立柱、工作臺：在經(jīng)過長期的使用后，保持了較高的形狀精度，因此進行簡單的機械加工后即可重新使用。

箱體：機床長期使用后，可能存在漏油或密封不當(dāng)?shù)葐栴}，因此也可采用機械加工法進行恢復(fù)。

機床床面：長期使用表面會有細小缺陷，采用微脈沖電阻焊技術(shù)進行修復(fù)。微脈沖電阻焊技術(shù)能夠?qū)α慵木植繐p傷進行修復(fù)。常用的微脈沖電阻焊設(shè)備為 GM-3450A，其主要技術(shù)參數(shù)為［8］：：電源為220V，頻率為50HZ;單個脈沖的最大輸出能量為125～250J，一次的最大儲能為125J;脈沖間隔為250～300ms。

機床導(dǎo)軌：普通機床導(dǎo)軌屬于鑄造零件，舊的機床導(dǎo)軌對出現(xiàn)劃傷現(xiàn)象。對于劃傷的導(dǎo)軌，先將表層的劃傷痕跡磨削后，再采用微脈沖電阻焊技術(shù)進行修復(fù)，為提高機床導(dǎo)軌的耐磨性及防腐性，可用電刷鍍技術(shù)在其表面鍍上金屬水溶液。采用電刷鍍技術(shù)的工藝流程［9］為：鍍前準(zhǔn)備—電凈—一次活化—二次活化—鍍后處理。

機床主軸：主軸是長期使用后會出現(xiàn)磨損與變形的情況，影響主軸的旋轉(zhuǎn)精度以及直線度。因此在對主軸進行再制造時主要校正其直線度與旋轉(zhuǎn)精度，對于軸承座孔的磨損情況，采用電刷鍍技術(shù)進行修復(fù)。主軸屬于精密件，在進行再制造時要注意主軸的圓角半徑以及其表面粗糙度，否則會影響主軸的性能與壽命。

3 質(zhì)量檢測

在對機床各個部分再制造修復(fù)后，要對再制造機床進行驗收［10］。首先，機床的各項安全性能必須達到國家標(biāo)準(zhǔn)，保證人身安全以及財產(chǎn)安全，這是機床再制造后必須遵循的原則;其次，機床的各項性能及精度滿足客戶的需求，可能某些精度達不到新品的標(biāo)準(zhǔn)，只要不影響客戶的使用即可;再次，再制造機床壽命是客戶關(guān)注的一個方面，在對機床各個零件進行再制造修復(fù)時，要嚴(yán)格遵循工藝流程，只有這樣，才能保證再制造機床的壽命。

4 結(jié)論

機床再制造是充分利用資源環(huán)境的機床制造新模式。①提出廢舊機床再制造閉環(huán)流程，對機床再制造過程有借鑒作用;②設(shè)計廢舊機床再制造性評估方法判斷廢舊機床是否值得再制造，并闡述廢舊機床再制造過程;③針對廢舊機床不同零件提出了合理的再制造修復(fù)工藝及方法。

［1］張小芬，何慶.廢舊機床的綠色再制造及表面工程技術(shù)［J］.綠色制造技術(shù)，2009(10)：33－35.

［2］曹華軍.廢舊機床再制造關(guān)鍵技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用［J］.中國設(shè)備工程，2010：7－9.

［3］胡耀嶺.機床再制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展國際比較及啟示［J］.再生資源與循環(huán)經(jīng)濟，2012，5(2)：41 －44.

［4］朱勝，姚巨坤.再制造設(shè)計理論及應(yīng)用［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2009.

［5］史家迎.機床再制造技術(shù)研究［D］.山東：山東大學(xué)，2009.

［6］朱勝，姚巨坤.再制造技術(shù)與工藝［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2010.

［7］Yanbin Du.An integrated method for evaluating the remanufacturability of used machine tool［J］.Journal of Cleaner Production，2012：82－91.

［8］趙中敏.機床各系統(tǒng)部件的再制造實踐［J］.中國設(shè)備工程，2010：18－19.

［9］董文.電弧噴涂技術(shù)在機床主軸中的應(yīng)用［J］.機械制造，2009，47(540)：70 －71.

［10］劉飛，曹華軍，張華，等.綠色制造的理論與技術(shù)［M］.北京：科學(xué)出版社，2005.