機(jī)床數(shù)控化改造可行性研究

一、機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造的必要性

數(shù)控化改造是發(fā)展我國數(shù)控設(shè)備的一個重要方面。

數(shù)控機(jī)床與傳統(tǒng)機(jī)床相比有以下突出的優(yōu)越性，而且這些優(yōu)越性均來自數(shù)控系統(tǒng)計算機(jī):

一是可以加工出傳統(tǒng)機(jī)床加工不出來的曲線、曲面等復(fù)雜的零件。

二是可以實(shí)現(xiàn)加工的自動化，而且是柔性自動化，從而效率可比傳統(tǒng)機(jī)床提高3～7倍。

三是加工零件的精度高，尺寸分散度小，使裝配容易，不再需要“修配”。

四是可實(shí)現(xiàn)多工序的集中，減少零件在機(jī)床間的頻繁搬運(yùn)。

五是擁有自動報警、自動監(jiān)控、自動補(bǔ)償?shù)榷喾N自律功能，因而可實(shí)現(xiàn)長時間無人看管加工。

二、機(jī)床數(shù)控化改造的工作內(nèi)容

機(jī)床與生產(chǎn)線數(shù)控化改造的主要內(nèi)容有以下幾點(diǎn):

一是恢復(fù)原功能，對機(jī)床、生產(chǎn)線存在的故障部分進(jìn)行診斷并恢復(fù)。

二是NC化。在普通機(jī)床上加數(shù)顯裝置，或加數(shù)控系統(tǒng)，改造成NC機(jī)床、CNC機(jī)床。

三是翻新。為提高精度、效率和自動化程度，對機(jī)械、電氣部分進(jìn)行翻新，對機(jī)械部分重新裝配加工，恢復(fù)原精度;對其不滿足生產(chǎn)要求的CNC系統(tǒng)以最新CNC進(jìn)行更新。

四是技術(shù)更新或技術(shù)創(chuàng)新。為提高性能或檔次，或?yàn)榱耸褂眯鹿に嚒⑿录夹g(shù)，在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行較大規(guī)模的技術(shù)更新或技術(shù)創(chuàng)新。

三、數(shù)控化改造的優(yōu)缺點(diǎn)

1.減少投資額，交貨期短

同購置新機(jī)床相比，一般可以節(jié)省60%～80%的費(fèi)用，改造費(fèi)用低，大型、特殊機(jī)床尤其明顯。一般大型機(jī)床改造，只花新機(jī)床購置費(fèi)用的l/3，交貨期短。但有些特殊情況，如高速主軸、托盤自動交換裝置的制作與安裝過于費(fèi)工、費(fèi)錢，往往使改造成本提高2～3倍，與購置新機(jī)床相比，只能節(jié)省投資的50%左右。

2.力學(xué)性能穩(wěn)定可靠，但結(jié)構(gòu)受限

舊機(jī)床所利用的床身、立柱等基礎(chǔ)件都是重而堅固的鑄造構(gòu)件，而不是焊接構(gòu)件，改造后的機(jī)床性能高、質(zhì)量好，可以作為新設(shè)備繼續(xù)使用多年。但是受到原來機(jī)械結(jié)構(gòu)的限制，不宜做突破性的改造。

3.熟悉設(shè)備，便于操作維修

另外，由于多年使用，操作者對機(jī)床的特性早已了解，在操作使用和維修方面培訓(xùn)時間短，見效快，改造的機(jī)床一安裝好，就可以實(shí)現(xiàn)全負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。

4.可充分利用現(xiàn)有的條件

例如可以充分利用現(xiàn)有地基，不必像購入新設(shè)備時那樣需重新構(gòu)筑地基。

另外，還可根據(jù)技術(shù)革新的發(fā)展速度，及時提高生產(chǎn)設(shè)備的自動化水平和效率，提高設(shè)備質(zhì)量和檔次，將舊機(jī)床改成當(dāng)今水平的機(jī)床。

四、機(jī)床數(shù)控化改造中常見的問題

1.數(shù)控系統(tǒng)的選擇不合理

在改造過程中，有些企業(yè)為了節(jié)約成本，選擇簡易數(shù)控系統(tǒng)。這種數(shù)控系統(tǒng)價格低廉、功能簡單、壽命不高，最后影響改造后機(jī)床的使用。或者有些設(shè)備在購買時的價格較高，改造時為了和當(dāng)時的層次一致選擇了高檔數(shù)控系統(tǒng)，改造后會出現(xiàn)系統(tǒng)的功能過高，造成不必要的浪費(fèi)。

2.伺服系統(tǒng)的選擇不匹配

在數(shù)控化改造中，會有多軸的伺服系統(tǒng)的改造，此時會出現(xiàn)為了設(shè)計方便，使不同軸的伺服系統(tǒng)使用同樣的伺服系統(tǒng)。這樣會造成伺服參數(shù)的不匹配。不同的軸尤其是X/Y軸和Z軸，在機(jī)械結(jié)構(gòu)上不同，產(chǎn)生的伺服參數(shù)、機(jī)械參數(shù)和剛度都不同，選擇相同的伺服系統(tǒng)會因此而產(chǎn)生系統(tǒng)不穩(wěn)定的問題。

3.機(jī)械結(jié)構(gòu)的調(diào)整過大

在改造中切忌貪大求新的心理。因?yàn)楦脑斓臋C(jī)床都是舊機(jī)床，本身的剛度和精度都比同類型的新機(jī)床差。改造的目的是在保證原來精度的基礎(chǔ)上提高其性能水平，但是改造后的機(jī)床是不能和新數(shù)控機(jī)床相比的。因此，在機(jī)械結(jié)構(gòu)的改造中，要盡量保持原有的形式和部件，除非必要，一般不建議修改原有的機(jī)械結(jié)構(gòu)。

4.電氣系統(tǒng)的更新

機(jī)床經(jīng)過長時間的使用，其電氣系統(tǒng)已經(jīng)老化，最好通過改造的機(jī)會將其舊有的電氣系統(tǒng)更新。更換電氣元件，可以用PLC實(shí)現(xiàn)功能的，最好用PLC控制。電氣系統(tǒng)更新后要詳細(xì)畫好電氣控制圖，以便將來的修理。

5.液壓系統(tǒng)最好只做清洗工作

液壓系統(tǒng)一般藏在機(jī)床的結(jié)構(gòu)中，不便于拆卸。因此在數(shù)控化改造時，建議只對液壓系統(tǒng)進(jìn)行清洗，更換液壓介質(zhì)，不更新其液壓系統(tǒng)。

6.機(jī)床附件的選擇

隨著數(shù)控機(jī)床的深度發(fā)展，出現(xiàn)了許多機(jī)床附件，如空氣過濾器、切屑排出裝置等。一般在經(jīng)濟(jì)許可的條件下，若生產(chǎn)確實(shí)需要且不改變原有機(jī)床結(jié)構(gòu)，可以加配1～2個附件。附件的增加會使電氣控制變得更為復(fù)雜，因此在添加附件之前，要修改電氣控制方式。

(作者單位:河南省開封技師學(xué)院)