王鳳偉

【摘 要】數(shù)控機(jī)床改造市場(chǎng)具有巨大的潛力和豐厚的利潤(rùn)。我國(guó)的數(shù)控機(jī)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(duì)數(shù)控機(jī)床的認(rèn)知能力進(jìn)一步提高，對(duì)此需求也進(jìn)一步增加。機(jī)床數(shù)控化改造成為新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)行業(yè)。本文簡(jiǎn)單介紹了數(shù)控機(jī)床的改造內(nèi)容概念，闡述了機(jī)床數(shù)控化改造的必要性，最后重點(diǎn)介紹了機(jī)床數(shù)控化改造的要求。

【關(guān)鍵詞】普通機(jī)床；數(shù)控改造；具體措施；技術(shù)及人員要求

進(jìn)入新世紀(jì)以來，中國(guó)機(jī)床工具市場(chǎng)取得很大的發(fā)展，尤其數(shù)控設(shè)備成果喜人，特別是2008年金融危機(jī)以來，中國(guó)數(shù)控市場(chǎng)不冷反熱，各企業(yè)及時(shí)調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，產(chǎn)業(yè)升級(jí)，新產(chǎn)品新技術(shù)層出不窮，中高檔產(chǎn)品已成主流，大多數(shù)企業(yè)迫切希望更好地掌握國(guó)際先進(jìn)的數(shù)控技術(shù)用于機(jī)床改造。

1.歷史回顧及現(xiàn)狀

改革開發(fā)以來，中國(guó)大量的機(jī)械機(jī)床設(shè)備需要升級(jí)改造，機(jī)械加工領(lǐng)域的數(shù)控技術(shù)需要迫切，上世界80年代至今，德國(guó)西門子公司在北京等地建立工廠，著重推廣數(shù)控技術(shù)。數(shù)控機(jī)床的再制造開始于20世紀(jì)90年代，作為新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)行業(yè)，正處在黃金時(shí)代。我國(guó)金屬加工業(yè)需求層次不同，從國(guó)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(chǎng)，直至普通軸類零件的中低端需求，都對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的改造提供了廣闊的空間。

2.數(shù)控改造的內(nèi)容

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

（2）原有的數(shù)控機(jī)床升級(jí)換代。隨著機(jī)場(chǎng)的需求功能不斷完善，尤其是車間信息化的發(fā)展，數(shù)控改造不只是針對(duì)單臺(tái)機(jī)床，而是要提高整體效率。少數(shù)情況機(jī)床價(jià)格較高，機(jī)械基礎(chǔ)較好，如大中型數(shù)控銑床、臥式加工中心、高精度數(shù)控磨床、數(shù)控曲軸加工機(jī)床、數(shù)控凸輪加工機(jī)床和刀具磨床等，制造周期長(zhǎng)，技術(shù)含量高，機(jī)床原值高，但苦于數(shù)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(chǎng)已被淘汰，此時(shí)應(yīng)及時(shí)進(jìn)行新數(shù)控系統(tǒng)的升級(jí)改造，如同時(shí)對(duì)機(jī)械項(xiàng)目進(jìn)行維修，其價(jià)值會(huì)更加可觀。

（3）在現(xiàn)有的數(shù)控系統(tǒng)基礎(chǔ)上開發(fā)新的功能。機(jī)床保留基座主體，結(jié)構(gòu)有較大的進(jìn)步或改進(jìn)，如龍門銑床或龍門刨床，采用直線電機(jī)或直線導(dǎo)軌，高速電主軸等新技術(shù)，使其成為高速鐵路的導(dǎo)軌磨床；普通液壓靠模凸輪磨床的通過二次結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，數(shù)控系統(tǒng)升級(jí)，采用數(shù)控系統(tǒng)高精度輪廓控制，使之變?yōu)楦咚俑呔葦?shù)控凸輪磨床，數(shù)控車床通過局部結(jié)構(gòu)變化，安裝上帶動(dòng)力頭的數(shù)控刀架，并通過配置CS軸的分度定位功能，將其改造成數(shù)控車削中心；通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與采用數(shù)控系統(tǒng)，將普通的車床再制造成為數(shù)控旋壓機(jī)，等等。上述內(nèi)容多體現(xiàn)了如下特點(diǎn)：需要融入結(jié)構(gòu)創(chuàng)新和二次設(shè)計(jì)，大量采用系統(tǒng)的新的功能新的技術(shù)，缺點(diǎn)是技術(shù)門檻高，市場(chǎng)應(yīng)用面窄，社會(huì)需求量和供應(yīng)量不大。

3.數(shù)控改造的具體措施

我國(guó)中小型城市在上世紀(jì)90年代中期逐步開展上述工作，一般機(jī)床的改裝非常普遍，這是由我國(guó)國(guó)情所決定的。改革開發(fā)帶來的技術(shù)進(jìn)步，數(shù)控機(jī)床的高精度、高效益等優(yōu)點(diǎn)的不斷顯現(xiàn)和人們的新的認(rèn)識(shí)，促使社會(huì)積極推進(jìn)數(shù)控化進(jìn)程，外國(guó)西門子、法拉克，國(guó)產(chǎn)廣數(shù)系統(tǒng)、華中系統(tǒng)等被大量采用，大多屬于普及型或經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)。其伺服系統(tǒng)采用步進(jìn)電機(jī)，具體的改造措施一般有如下幾個(gè)方面：（1）增加或更換滾珠絲杠。原滑臺(tái)如采用液壓的則拆除，選用新的滾珠絲杠及相應(yīng)的機(jī)械連接工藝設(shè)計(jì)。（2）增加自動(dòng)刀庫。現(xiàn)在江蘇昆山產(chǎn)的臺(tái)灣盛鈺刀庫應(yīng)用較廣。（3）主軸增加交流變頻器。（4）PMC的應(yīng)用。這種改造已經(jīng)突破了原來設(shè)備的結(jié)構(gòu)限制，在不增加能源和消耗的前提下，節(jié)約了成本，為社會(huì)作出了貢獻(xiàn)。

數(shù)控改造的前提是如何真正實(shí)現(xiàn)有意義有價(jià)值的系統(tǒng)升級(jí)，而不是簡(jiǎn)單地修理和更換電路元件，通過改造融入更多的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，將新技術(shù)用于數(shù)控改造，提高原機(jī)床的性能和精度，降低能耗。

4.數(shù)控改造的技術(shù)及人員要求

對(duì)企業(yè)或用戶來說，他們希望將先進(jìn)的數(shù)控系統(tǒng)成功地應(yīng)用于終端設(shè)備上，使其發(fā)揮最大的效能，因此從事數(shù)控技術(shù)改造的人員來說就必須具備以下要求：（1）熟悉機(jī)床結(jié)構(gòu)，對(duì)機(jī)床結(jié)構(gòu)和設(shè)備的加工工藝有較深入的了解；（2）熟悉機(jī)床的生產(chǎn)工藝流程，了解客戶的個(gè)性化需求；（3）較強(qiáng)的就業(yè)和吃苦耐勞的精神；（4）有豐富的維修經(jīng)驗(yàn)，對(duì)機(jī)、電、液、工藝等方面有較強(qiáng)的理論與實(shí)踐能力，精通數(shù)控系統(tǒng)、相關(guān)機(jī)床參數(shù)及PMC程序等。具體操作方面應(yīng)注意如下幾方面：1）與用戶積極溝通，共同確定項(xiàng)目的解決方案；2）考慮方案成本提高性價(jià)比；3）應(yīng)考慮項(xiàng)目實(shí)施的可操作性；4）知識(shí)儲(chǔ)備多有經(jīng)驗(yàn)?zāi)軌蛘莆沼行У馁Y源與信息。例如，西門子數(shù)控系統(tǒng)對(duì)機(jī)床制造廠商和機(jī)床在制造人員來說要求是比較高的。從事二次開發(fā)的應(yīng)用人員，除要了解系統(tǒng)之外，更多的是要了解機(jī)床，這樣才能提供操作性能良好功能強(qiáng)大的數(shù)控機(jī)床。目前有些功能不是系統(tǒng)沒有提供，而是機(jī)床制造廠或開發(fā)人員沒有挖掘出。西門子數(shù)控系統(tǒng)是一個(gè)大的平臺(tái)，其對(duì)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(duì)系統(tǒng)缺乏理解，理論基礎(chǔ)不扎實(shí)，就會(huì)增加偶發(fā)性故障。

系統(tǒng)改造完以后，進(jìn)行調(diào)試和確定合理的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，也是技術(shù)準(zhǔn)備工作的重要一環(huán)。調(diào)試工作涉及機(jī)械、液壓、電氣、光學(xué)、控制、傳感等，因此必須由項(xiàng)目負(fù)責(zé)人進(jìn)行，其他人員配合。調(diào)試步驟可從簡(jiǎn)到繁、從小到大、從外到里進(jìn)行，也可先局部后全局、先子系統(tǒng)后整系統(tǒng)進(jìn)行。驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)是對(duì)新系統(tǒng)的考核，過高或過低的標(biāo)準(zhǔn)都會(huì)對(duì)改造工作產(chǎn)生負(fù)面影響。標(biāo)準(zhǔn)一旦確定下來，不能隨便修改，因?yàn)樗鼱可娴秸麄€(gè)改造工作的各個(gè)環(huán)節(jié)。

5.前景展望

低成本是推動(dòng)數(shù)控改造市場(chǎng)迅速膨脹的關(guān)鍵因素，現(xiàn)在不少大企業(yè)原先進(jìn)口的機(jī)床已經(jīng)遠(yuǎn)超過了“服役期”，但這些設(shè)備價(jià)值不菲，單價(jià)在幾百萬元甚至上千萬元，而且機(jī)械部分還可以使用，因此急需進(jìn)行改造。只要正確有效地將CNC、伺服系統(tǒng)、機(jī)床電氣系統(tǒng)和機(jī)械部分集成于一體，就能最終交給用戶一臺(tái)經(jīng)過改造或等于再制造的具有個(gè)性特色的專用數(shù)控機(jī)床，使企業(yè)從中獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益，使資產(chǎn)獲得有效的增值。因此該行業(yè)的前景十分遠(yuǎn)大光明。

總之，數(shù)控機(jī)床改造具有很好的發(fā)展前途，但它對(duì)數(shù)控系統(tǒng)制造商和數(shù)控機(jī)床改造者均提出較高的要求。我國(guó)的機(jī)床改造業(yè)也從老的行業(yè)進(jìn)入到以數(shù)控技術(shù)為主的新的行業(yè)。機(jī)床改造作為新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)行業(yè)，是個(gè)“永恒”的課題，必將生機(jī)盎然。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

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[3]劉永久.數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修技術(shù).機(jī)械工業(yè)出版社，2006.