關于數(shù)控機床改造方案的方法選擇及設計

周瑋

(廣州數(shù)控信息科技有限公司,廣東廣州 510530)

關于數(shù)控機床改造方案的方法選擇及設計

周瑋

(廣州數(shù)控信息科技有限公司,廣東廣州 510530)

隨著我國科學技術的不斷發(fā)展、基礎材料工藝的生產(chǎn)工藝不斷改善,消費者對產(chǎn)品的質(zhì)量的要求也在隨著時間的推移而增加,但是作為加工儀器部件、機械零件的主要工具,機床的數(shù)控化率水平相比于發(fā)達國家還是有很大的差距,目前我國加工機床的數(shù)控化率在3%左右。非數(shù)控化機床加工產(chǎn)品精度差、質(zhì)量難以保證、種類少、勞動強度高、效率低。在我國勞動力成本不斷增加、國際市場競爭加劇的情況下,加工企業(yè)在國內(nèi)、國際市場的競爭力不斷下降,這中情況對企業(yè)的生存和發(fā)展是巨大的威脅,機床數(shù)控化普及已經(jīng)到了迫在眉睫的階段。本文簡單介紹機床數(shù)控化改革的方法和不同機床的改造方案的確定。

數(shù)控機床 改造措施 意義

1 數(shù)控機床改造的歷史背景

進入21世紀后，我國每年生產(chǎn)的數(shù)控機床在10000臺左右，數(shù)控化率在8%上下。但多數(shù)的加工制造企業(yè)的加工、生產(chǎn)設備是傳統(tǒng)的機床，而且使用多年，加工效率和質(zhì)量得不到保障。但是這類機床數(shù)量眾多，而且多數(shù)機床機械加工部分尚可使用，這使得數(shù)控機床改造有非常廣闊的市場。

2 數(shù)控機床改造的條件

現(xiàn)行使用的機床只有部分適合對其進行數(shù)控改造，至少應具備下列條件：一、現(xiàn)有機床的基礎機械部件基本完好，具有足夠的機械強度，在升級改造完成之后能夠繼續(xù)服役一定年限，有能力為企業(yè)創(chuàng)造一定價值。二、改造機床的整體費用要適當。在升級改造之前需要對機床性能評估和改造項目整體費用進行預算，對于性價比比較低的升級改造項目要妥善考慮甚至放棄升級改造計劃，以達到整體收益最大化的目標。三、改造升級的技術要成熟。國內(nèi)外先進的數(shù)控技術經(jīng)過多年實踐，已經(jīng)具備了一定的技術基礎，在進行項目升級改造的過程中可以適當?shù)倪M行借鑒，以減少升級過程中的技術難度。

3 機床數(shù)控改造的方向

(1)對現(xiàn)有機床進行評估，可以正常使用但生產(chǎn)效率低、加工精度不夠的進行模塊化改造；對于現(xiàn)有數(shù)控系統(tǒng)整體癱瘓、伺服器停止更新致使機床無法正常使用的考慮數(shù)控系統(tǒng)整體升級，引進國外近年來先進成熟的系統(tǒng)與現(xiàn)有機床進行匹配。

(2)對于因長期使用產(chǎn)生磨損的機械部件進行修配、再加工，甚至更換新的部件，以達到甚至超過機床原有精度。

(3)使用創(chuàng)新技術。現(xiàn)有機床很多都是十年之前使用的老一代數(shù)控系統(tǒng)，加工程序單一、生產(chǎn)控制能力不強，可以采用新的模塊進行編程，增加不同的加工工藝參數(shù)，使加工的產(chǎn)品更加多樣化。

4 數(shù)控機床改造的方法

4.1 修復主軸精度

主軸是機床的重要組成部分，在機床工作是靠主軸加持加工件利用刀具進行切削等工藝處理。因此，一臺機床的主軸精度直接影響著加工出來的產(chǎn)品精度和質(zhì)量。

對于精度較好的主軸應該卸下后用激光干涉儀檢查，主軸的錐孔中心線是否與回轉中心一致等技術指標。各項指標完成后還應對主軸的間隙進行調(diào)整，使預應力對加工的影響降低。將主軸重新裝配后應用標準棒和千分表進行檢驗，使主軸錐孔和回轉中心重合，如不重合還應進行相應調(diào)整使之達標。

4.2 檢修機床導軌

機床導軌是機床在加工工件時橫向進給的方向，起到承重和導向的雙重作用，所以機床導軌應該具有一定的精度方能滿足加工精度需求。

但經(jīng)過長期使用的機床導軌都有一定量的磨損和應力變形。在機床改造時必須回復導軌精度方能滿足整體要求。

針對不同材料的導軌應采用不同的處理方式或采用綜合治理的辦法。如鑄鐵導軌經(jīng)過長期使用會造成回轉中心一側磨損較為嚴重，可以將導軌重新進行切削加工，使之表面平整度達到預期標準；也可以采用合金涂劑進行填補，將表面機械強度和摩擦系數(shù)達到預期標準。

4.3 更新絲杠

現(xiàn)代數(shù)控機床超過半數(shù)都采用了精度更高的滾珠絲杠，可以實現(xiàn)高靈敏性、更長的使用壽命、加工效率更高的目標。因為絲杠長時間使用后會造成滾珠橫向余量滾動，雖然可以進行反向間隙補償，但對與精密加工是很大的隱患，所以數(shù)控機床的改造原則上應該更換新型、精度更高的滾珠絲杠，使機床加工精度得到保障。

4.4 數(shù)控模塊的升級

目前，數(shù)控模塊的生產(chǎn)已經(jīng)打破了國外的技術壁壘，可供選擇的公司也越來越多元化，國外老牌數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家有德國SIEMENS公司、日本三菱公司、西班牙FARGO公司等等；國內(nèi)近年來也有不少廠家通過引進技術、自我創(chuàng)新，也有了很多數(shù)控模塊生產(chǎn)廠家，例如廣州數(shù)控設備有限公司、華中數(shù)控有限公司等。

數(shù)控系統(tǒng)升級要根據(jù)現(xiàn)有機床級別匹配適合的高中低檔的數(shù)控系統(tǒng)，雖然現(xiàn)在國內(nèi)數(shù)控公司的技術也在不停地進步，但是在一些較為先進的線程方面和國外老牌公司還有一定距離，但是國內(nèi)數(shù)控系統(tǒng)具有價格適中、服務便捷等特點。所以一些高檔機床可以采用國外先進數(shù)控系統(tǒng)，雖然價格昂貴，但故障率底、可以編制復雜程序、綜合性能穩(wěn)定；一些中低檔機床可以考慮國內(nèi)機床數(shù)控系統(tǒng)升級，使綜合收益最大化。

4.5 電氣系統(tǒng)升級

現(xiàn)有機床的電源模塊、PLC模塊、驅動模塊服役年限基本到期，其功能也不滿足升級后的整體需要，所以需要整體更換。使用新一代的正弦波信號控制的驅動系統(tǒng)，可以實現(xiàn)信號無干擾、快速傳輸，保證加工精度。伺服電機可以考慮更換為更為先進的直流電機，降低熱應力所導致的金屬部件變形，造成產(chǎn)品不合格的幾率。

根據(jù)機床加工產(chǎn)品的運動方式進行編程，使數(shù)控系統(tǒng)、動力系統(tǒng)和加工中心協(xié)調(diào)一致，滿足加工需求。

5 數(shù)控機床改造方案的優(yōu)勢

現(xiàn)有的部分機床因為伺服系統(tǒng)是上世紀九十年代從國外引進，經(jīng)過多年發(fā)展，許多廠家已經(jīng)停止對一些老舊的系統(tǒng)進行更新服務，造成了我國許多機床機械加工部分尚可使用，但因數(shù)控系統(tǒng)問題無法使用，造成資源浪費，數(shù)控機床改造升級可以合理的解決這一問題。

還有一些企業(yè)隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，對生產(chǎn)的產(chǎn)品的工藝和質(zhì)量要求也越來越高，但由于是使用的老式機床，不能滿足日益增長的需求，使用現(xiàn)有機床進行升級既可以避免資源閑置，又可以使用較少的資金滿足企業(yè)需求。

6 結語

經(jīng)過我國進行的實踐證明數(shù)控機床改造具有一定的經(jīng)濟效益、可行性和必要性。 數(shù)控機床改造涉及到機械制造、電氣控制、計算機編程等領域，是一項理論加實踐的綜合項目。在進行數(shù)控改造時，應該做好改造前的技術評估。結合實際情況，采用不同的技術方案進行合適改造，以達到預期目的。

[1]孫漢卿.數(shù)控機床維修技術.機械工程出版社,2000.

[2]鄭曉峰.數(shù)控技術及應用.機械工程出版社,2004.

[3]吳寶平,范四立,葉靜.淺談舊機床數(shù)控化改造.中國設備工程, 2003.