傳統(tǒng)機(jī)械加工機(jī)床機(jī)電一體化改造探析

李曉娜

（德州亞太集團(tuán)有限公司，山東 德州 253000）

傳統(tǒng)機(jī)械加工機(jī)床的機(jī)電一體化改造不僅可以提升傳統(tǒng)機(jī)床的加工效率，還可以有效減少傳統(tǒng)機(jī)床更新所造成的資源浪費(fèi)，同時(shí)設(shè)計(jì)人員可以結(jié)合實(shí)際加工需求來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的改造，使之更加貼合實(shí)際需求，因此機(jī)電一體化改造乃是大勢(shì)所趨，本文也將對(duì)此進(jìn)行探析。

1 傳統(tǒng)機(jī)械加工機(jī)床機(jī)電一體化改造簡(jiǎn)析

隨著信息化技術(shù)的不斷發(fā)展，目前機(jī)械加工過(guò)程已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化控制，而傳統(tǒng)機(jī)械加工機(jī)床由于自身缺乏數(shù)字化控制系統(tǒng)，因此自動(dòng)化控制過(guò)程存在一定的問題，影響了機(jī)械加工效率及精度，不能很好地完成機(jī)械加工任務(wù)而逐漸被數(shù)控機(jī)床所取代。數(shù)控機(jī)床在傳統(tǒng)機(jī)床的基礎(chǔ)上引入了數(shù)字化控制模塊，因此其可以根據(jù)加工任務(wù)的變化自發(fā)完成加工過(guò)程的調(diào)節(jié)，而且控制過(guò)程更加精密，可以完成更加復(fù)雜的機(jī)械加工操作。

雖然數(shù)控機(jī)床較之于傳統(tǒng)機(jī)床具備明顯的優(yōu)勢(shì)，但是直接使用數(shù)控機(jī)床取代傳統(tǒng)機(jī)床卻并非解決問題的良策。這是因?yàn)槟壳按蠖鄶?shù)機(jī)械加工企業(yè)的規(guī)模較小，而更新數(shù)控機(jī)床成本高昂，企業(yè)難以負(fù)擔(dān)，小規(guī)模地更換數(shù)控機(jī)床對(duì)生產(chǎn)過(guò)程控制優(yōu)化作用不大，不能真正改善機(jī)械加工質(zhì)量。而且由于數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜且需要結(jié)合實(shí)際需求進(jìn)行設(shè)計(jì)，因此在進(jìn)行數(shù)控機(jī)床購(gòu)置時(shí)往往需要很長(zhǎng)的時(shí)間方能交付，這樣會(huì)嚴(yán)重拖慢企業(yè)機(jī)械加工改革過(guò)程的腳步，同時(shí)影響企業(yè)的正常生產(chǎn)運(yùn)行。

目前一些的機(jī)械加工企業(yè)仍以傳統(tǒng)機(jī)械加工機(jī)床為主，直接更換為數(shù)控機(jī)床原有機(jī)床的處理工作量較大，而且大部分機(jī)床工作狀態(tài)良好，這樣也會(huì)造成資源的浪費(fèi)。另外在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，并非所有的加工環(huán)節(jié)都需要使用數(shù)控機(jī)床，傳統(tǒng)機(jī)械加工機(jī)床依舊可以勝任部分的加工工作，將這部分機(jī)床也更新為數(shù)控機(jī)床無(wú)疑浪費(fèi)了數(shù)控機(jī)床的性能。

鑒于目前我國(guó)機(jī)械加工企業(yè)的實(shí)際狀況，直接使用數(shù)控機(jī)床取代傳統(tǒng)機(jī)械加工機(jī)床并不現(xiàn)實(shí)，因此需要尋找更為合理的解決方案，而傳統(tǒng)機(jī)械加工機(jī)床的機(jī)電一體化改造便是解決這一問題的良方。傳統(tǒng)機(jī)械加工機(jī)床的機(jī)電一體化改造指的是，在傳統(tǒng)機(jī)床的基礎(chǔ)上引入數(shù)字化控制技術(shù)，使其具備與數(shù)控機(jī)床相似的性能從而更好地適應(yīng)當(dāng)前自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工過(guò)程的升級(jí)。較之于直接更換數(shù)控機(jī)床，機(jī)電一體化改造首先可以大大節(jié)約成本，其花費(fèi)大約只是購(gòu)置數(shù)控機(jī)床的五分之一，而且避免了閑置機(jī)床的處理工作，進(jìn)一步減少了企業(yè)的資金投入。而且機(jī)電一體化改造更具針對(duì)性，改造時(shí)可以結(jié)合企業(yè)機(jī)械加工實(shí)際需求設(shè)計(jì)數(shù)字化控制模塊性能，這樣在提升了機(jī)械加工效率的同時(shí)還可以避免性能的浪費(fèi)。與此同時(shí)改造周期也可以大大縮短，減少了機(jī)床更新對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的干擾，保證了企業(yè)生產(chǎn)的正常運(yùn)行。而且機(jī)電一體化改造后的機(jī)床雖然具備與數(shù)控機(jī)床相似的性能，但是其結(jié)構(gòu)卻并沒有數(shù)控機(jī)床那樣復(fù)雜，因此操作過(guò)程也相對(duì)簡(jiǎn)單，操作人員只需要進(jìn)行簡(jiǎn)單的培訓(xùn)便可以熟練操作，減少了誤操作對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的影響。

另外目前機(jī)械加工生產(chǎn)過(guò)程通常加工環(huán)節(jié)較多，因此在進(jìn)行機(jī)床升級(jí)時(shí)要考慮其與原生產(chǎn)體系的契合度，傳統(tǒng)機(jī)械加工機(jī)床機(jī)電一體化改造基于原有機(jī)床，其位置不必發(fā)生變動(dòng)，因此原有的生產(chǎn)體系不會(huì)遭到破壞，而且企業(yè)生產(chǎn)布局不必發(fā)生變動(dòng)。由于機(jī)電一體化改造對(duì)于傳統(tǒng)機(jī)床自身結(jié)構(gòu)改動(dòng)不大，因此機(jī)床維修及保養(yǎng)工作可以順利進(jìn)行，機(jī)床也可以更快地進(jìn)入工作狀態(tài)。同時(shí)傳統(tǒng)機(jī)床的構(gòu)件大多為鑄造件，其強(qiáng)度性能也要優(yōu)于數(shù)控機(jī)床，機(jī)床的使用壽命也更長(zhǎng)。由此可見傳統(tǒng)機(jī)械加工機(jī)床的機(jī)電一體化改造較之于直接更換數(shù)控機(jī)床有著明顯的優(yōu)勢(shì)，是目前我國(guó)傳統(tǒng)機(jī)械加工機(jī)床升級(jí)改造的有效途徑。

2 傳統(tǒng)機(jī)械加工機(jī)床機(jī)電一體化改造途徑探析

機(jī)電一體化改造可以顯著改善傳統(tǒng)機(jī)械加工機(jī)床的工作效率，因此目前機(jī)械加工企業(yè)大力推行傳統(tǒng)機(jī)械加工機(jī)床的機(jī)電一體化改造工作。但是隨著機(jī)械加工工藝的升級(jí)及人們對(duì)機(jī)械加工質(zhì)量要求的提升，現(xiàn)有的機(jī)電一體化改造模式已經(jīng)不能很好地滿足當(dāng)下的實(shí)際需求，技術(shù)人員需要對(duì)改造途徑進(jìn)行升級(jí)。

首先隨著信息化技術(shù)及智能化技術(shù)的發(fā)展，機(jī)床機(jī)電一體化改造需要提升自身的智能化性能，傳統(tǒng)機(jī)械加工機(jī)床上集成的數(shù)字化控制模塊不僅需要可以準(zhǔn)確完成生產(chǎn)控制系統(tǒng)下達(dá)的指令，其還需要可以結(jié)合自身加工狀態(tài)完成生產(chǎn)過(guò)程的自發(fā)調(diào)節(jié)。當(dāng)前在機(jī)床機(jī)電一體化改造過(guò)程中技術(shù)人員在數(shù)字控制模塊中加入了邏輯功能，近年來(lái)更是結(jié)合了BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)提升了數(shù)控模塊的模糊計(jì)算能力，讓其可以更好地應(yīng)對(duì)復(fù)雜機(jī)械加工任務(wù)。及時(shí)獲取自身工作狀態(tài)是實(shí)現(xiàn)機(jī)床智能化控制的基礎(chǔ)，因此在機(jī)床機(jī)電一體化改造的基礎(chǔ)上各機(jī)械加工企業(yè)還對(duì)生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了升級(jí)，提升了其對(duì)原傳統(tǒng)機(jī)床生產(chǎn)過(guò)程的監(jiān)控性能，確保改造后的機(jī)床可以及時(shí)獲取自身的加工狀態(tài)并加以調(diào)整。另外為了進(jìn)一步提升機(jī)床的控制效果，還應(yīng)加強(qiáng)其與生產(chǎn)控制系統(tǒng)的聯(lián)系，加強(qiáng)兩者間的信息傳遞與反饋，便于生產(chǎn)控制系統(tǒng)結(jié)合加工實(shí)際進(jìn)行生產(chǎn)過(guò)程的優(yōu)化。

除了提升機(jī)電一體化改造的智能化性能之外，研究人員還針對(duì)當(dāng)前機(jī)械加工工作任務(wù)的變化實(shí)現(xiàn)了機(jī)電一體化改造的個(gè)性化。由于目前機(jī)械加工過(guò)程愈發(fā)精密，因此不同的加工過(guò)程對(duì)于機(jī)床加工及控制過(guò)程的要求也存在較大的差異，這就要求傳統(tǒng)機(jī)床機(jī)電一體化改造可以真正滿足其實(shí)際加工需求。由于當(dāng)前計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，在機(jī)電一體化改造時(shí)可以更好地結(jié)合用戶需求對(duì)數(shù)字控制模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)及優(yōu)化，使之更好地滿足實(shí)際生產(chǎn)需求，而結(jié)合客戶的個(gè)性化需求進(jìn)行機(jī)床機(jī)電一體化改造意味著其改造過(guò)程更加復(fù)雜，改造后的數(shù)字控制模塊占據(jù)空間也會(huì)增加，可能影響機(jī)床的正常工作。近年來(lái)隨著相關(guān)信息技術(shù)的發(fā)展，機(jī)電一體化改造也逐漸向著微型化方向發(fā)展，這避免了改造工作對(duì)機(jī)床原有工作狀態(tài)的干擾，同時(shí)也是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化個(gè)性化改造的前提。

現(xiàn)階段傳統(tǒng)機(jī)械加工機(jī)床除了自動(dòng)化性能不足外，其加工效率及加工精度較之于數(shù)控機(jī)床也有著一定的差距，因此在機(jī)電一體化改造中也需要重視對(duì)機(jī)床性能的提升。首先進(jìn)行機(jī)電一體化改造之后，機(jī)床的加工控制更加精確，控制錯(cuò)誤的減少也使得機(jī)床可以充分發(fā)揮自身的潛能，目前機(jī)電一體化改造后的機(jī)床的運(yùn)轉(zhuǎn)速度可達(dá)10000轉(zhuǎn)/分以上。但是機(jī)電一體化改造雖然可以提升傳統(tǒng)機(jī)械加工機(jī)床的加工控制精度，但仍然不能滿足部分精細(xì)加工要求，因此目前在機(jī)電一體化改造中引入了納米技術(shù)，進(jìn)一步改善了機(jī)床的加工精度。為了提升加工效率及質(zhì)量在機(jī)電一體化改造時(shí)可以結(jié)合加工需要對(duì)原有機(jī)床進(jìn)行相應(yīng)的升級(jí)，使其性能滿足自動(dòng)化控制需要。而對(duì)于部分難以改造的傳統(tǒng)機(jī)械加工機(jī)床，其加工精度存在一定的限制，在進(jìn)行機(jī)電一體化改造時(shí)需要結(jié)合實(shí)際對(duì)其工作任務(wù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，避免其參與對(duì)精度要求過(guò)高的加工工作。另外在機(jī)電一體化改造時(shí)也需要結(jié)合各個(gè)機(jī)床改造后的性能優(yōu)化生產(chǎn)流程，確保機(jī)電一體化改造可以充分發(fā)揮各個(gè)機(jī)床的性能。

機(jī)電一體化的升級(jí)除了出于改善機(jī)械加工效率及精度的考慮之外，現(xiàn)階段還需要加入對(duì)環(huán)境問題的考量，讓機(jī)械加工過(guò)程更好地符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的要求。在機(jī)電一體化改造時(shí)，技術(shù)人員需要在保障機(jī)械加工效率的基礎(chǔ)上充分考慮污染問題，優(yōu)化傳統(tǒng)機(jī)床的加工模式以減少有害物質(zhì)排放，降低機(jī)械加工過(guò)程對(duì)環(huán)境的干擾。同時(shí)在機(jī)電一體化改造時(shí)還需要考慮加工過(guò)程中的資源浪費(fèi)問題，應(yīng)結(jié)合加工中出現(xiàn)的原材料浪費(fèi)問題優(yōu)化控制模式。另外還需要增加機(jī)床對(duì)可循環(huán)利用材料的適應(yīng)能力，通過(guò)數(shù)字化控制工作的優(yōu)化使傳統(tǒng)機(jī)械加工機(jī)床可以完成新型環(huán)保材料的加工需求，以緩解當(dāng)前的資源匱乏問題。而隨著人們對(duì)于環(huán)保問題的日益重視，機(jī)電一體化改造勢(shì)必需要做出相應(yīng)的調(diào)整，因此技術(shù)人員在改造時(shí)，應(yīng)結(jié)合新材料及新加工工藝發(fā)展趨勢(shì)預(yù)留出一定的調(diào)整空間，保證改造后的機(jī)床可以滿足長(zhǎng)時(shí)間使用。

3 結(jié)語(yǔ)

傳統(tǒng)機(jī)械加工機(jī)床的機(jī)電一體化改造可以有效提升機(jī)床的機(jī)械加工效率及精度，而且可以大大減少機(jī)床升級(jí)對(duì)正常生產(chǎn)過(guò)程的影響并節(jié)約成本。在機(jī)床機(jī)電一體化改造時(shí)，技術(shù)人員需要加強(qiáng)其智能化性能并結(jié)合用戶需要完成個(gè)性化改造，同時(shí)還要引入環(huán)保理念優(yōu)化改造設(shè)計(jì)，讓傳統(tǒng)機(jī)床真正滿足現(xiàn)階段生產(chǎn)需求。