低成本改造普通機床方法初探

為了適應中職院校的發展，提高自身實踐能力，我參加了某電機廠對該企業一臺雙柱立式車床φ2500的數控化改造。通過這次實踐，使我對普通機床低成本數控改造有了深入認識。為了進一步交流經驗，有必要總結這次工作經歷。

機床數控化改造的目的

一般說來，數控機床比傳統機床有以下突出的優越性。

(1)可以加工出傳統機床加工不出來的曲線、曲面等復雜的零件。特別是過去需要幾個零件或幾道工序組合成的構件，現在有可能一次加工出來，大大提高了工效，降低了成本。

(2)可以實現加工的自動化，而且是柔性自動化，從而效率可比傳統機床提高3～7倍。由于客戶對于電機產品的特殊性能要求越來越多，企業為適應市場需要，往往要在標準型號之外再開發一系列派生型號，以適應客戶特殊需求，這就要求車間能適應小批量多品種加工任務。要實現這個目的，數控化改造是必由之路。

(3)加工零件的精度高，尺寸分散度小，使零部件之間的互換性提高，減少了裝配難度。

(4)可實現多工序的集中，減少零件在機床間的頻繁搬運。

(5)擁有自動報警、自動監控等多種自律功能，因而可實現長時間無人看管加工。

(6)降低了工人的勞動強度，節省了勞動力(一個人可以看管多臺機床)，減少了工裝，縮短了新產品試制周期和生產周期，可對市場需求作出快速反應。

機床數控化改造的主要形式有以下幾點：

其一是恢復原功能，對機床、生產線存在的故障部分進行診斷并恢復；其二是NC化，在普通機床上加數控系統，改造成NC機床、CNC機床；其三是翻新，為提高精度、效率和自動化程度，對機械、電氣部分進行翻新，對機械部分重新裝配加工，恢復原精度；對其不滿足生產要求的CNC系統以最新CNC進行更新；其四是技術更新或技術創新，為提高性能或檔次，或為了使用新工藝、新技術，在原有基礎上進行較大規模的技術更新或技術創新，較大幅度地提高水平和檔次的更新改造。這次改造的對象屬于第二種情況。

機床改造的優點

(1)減少投資額、交貨期短，同購置新機床相比，改造費用低。特別是大型、特殊機床尤其明顯。

(2)機械性能穩定可靠，所利用的床身、立柱等基礎件都是重而堅固的鑄造構件，而不是那種焊接構件，改造后的機床性能高、質量好，可以作為新設備繼續使用多年。但是受到原來機械結構的限制，不宜做突破性的改造。

(3)用戶熟悉了解設備、便于操作維修。購買新設備時，不了解新設備是否能滿足其工藝要求。改造則不然，可以精確地計算出機床的加工能力；另外，由于多年使用，操作者對機床的特性早已了解，在操作使用和維修方面培訓時間短，見效快。改造的機床一安裝好，就可以實現全負荷運轉。

(4)可充分利用現有地基，不像購入新設備時那樣需重新構筑地基。像φ2500普通立車，地基安裝的經費相當于這次改造成本的1/3，改造原有車床省了這筆經費，為企業最大限度創造效益。

(5)可以采用最新的控制技術，可根據技術革新的發展速度，及時地提高生產設備的自動化水平和效率，提高設備質量和檔次，將舊機床改成當今水平的機床。

改造方案的確定

這次改造的可行性分析通過總工程師審核以后，就開始對中型立式雙柱車床φ2500的現況進行詳細調查并確定改造方案，過程包括：

1、機械修理與電氣改造相結合。一般來說，需進行數控改造的機床，都需進行機械修理。要確定修理的要求、范圍、內容；也要確定因數控改造而需進行機械結構改造的要求、內容。機械性能的完好是數控改造成功的基礎。為配合數控改造而需進行的機械大修改造的測量、計算、設計、繪圖、零件制作等應先期完成。同時對停機后需拆、改、加工的部分等應事先規劃完畢，提出明確要求，與整個改造工作銜接得當。

2、新舊系統接口的轉換設計。根據每臺設備改造范圍不同，需事先設計接口部分轉換，若全部改造的，應設計機電轉換接口、操作面板控制與配置、互聯部分接點、參數測量點、維修位置等，局部改造的，還需要考慮新舊系統的性能匹配、電壓極性與大小變換、安裝位置、數模轉換等，必要時需自行制作轉換接口。

3、合理的驗收標準，也是技術準備工作的重要一環。改造工作涉及機械、液壓、電氣、控制、傳感等，標準一旦確定下來，不能輕易修改，因為它牽涉到整個改造工作的各個環節。

改造方案的實施

準備工作就緒后，即可進入改造的實施階段。實施階段內容按時間順序分為：

1、原機床的全面保養。機床經長期使用后，會不同程度地在機械、液壓、潤滑、清潔等方面存在缺陷，所以首先要進行全面保養。其次，應對機床作一次改前的幾何精度、尺寸精度測量，記錄在案，以便在程序中加入間隙補償參數。

2、原系統拆除。原系統的拆除必須對照原圖紙，仔細進行，及時在圖紙上作出標記，防止遺漏或過拆(局部改造情況下)。在拆的過程中也會發現一些新系統設計中的欠缺之處，應及時補充與修正，拆下的系統及零件應分門別類，妥善保管。

3、改造的實施與調試。調試必須按事先確定的步驟和要求進行。調試人員應頭腦冷靜，隨時記錄，以便發現和解決問題。調試中首先試安全保護系統靈敏度，防止人身、設備事故發生。調試現場必須清理干凈，無多余物品；各運動坐標拖板處于全行程中心位置；能空載試驗的，先空載后加載；能模擬試驗的，先模擬后實動；能手動的，先手動后自動。我們保留原有的主軸系統和冷卻系統，改造的兩軸在機械上采用了滾珠絲杠直聯傳動機構；保留原刀架結構不變，潤滑采用手動泵注入。

改造成果驗收

驗收工作由企業工藝部門負責人和相關科室、車間共同參與，驗收項目主要包括：

1、機床機械性能驗收。經過機械修理和改造以及全面保養，機床的各項機械性能應達到要求，幾何精度應在規定的范圍內。

2、電氣控制功能和控制精度驗收。電氣控制的各項功能必須達到動作正常，靈敏可靠。控制精度應用系統本身的功能(如步進尺寸等)與標準計量器具(如激光干涉儀、坐標測量儀等)對照檢查，達到精度范圍之內。

3、試件切削驗收。可以參照國內外有關數控機床切削試件標準，在有資格的操作工、編程人員配合下進行試切削。改造后的機床性能：x和z軸進給軸的重復定位精度<0.040mm/300mm。切削速度為5～600mm/min，手動進給速度為最大移動速度的10％～150％，最大移動速度12000mm/min。

總結。通過這次實踐活動掌握了機床技術改造的基本過程和思路，培養了動手能力，也對企業的人才與技術需求情況有所了解，為今后教學研究工作提供了有益地借鑒經驗。