關(guān)于數(shù)控機(jī)床改造方案的方法選擇及設(shè)計(jì)

周瑋

(廣州數(shù)控信息科技有限公司,廣東廣州 510530)

關(guān)于數(shù)控機(jī)床改造方案的方法選擇及設(shè)計(jì)

周瑋

(廣州數(shù)控信息科技有限公司,廣東廣州 510530)

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展、基礎(chǔ)材料工藝的生產(chǎn)工藝不斷改善,消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量的要求也在隨著時(shí)間的推移而增加,但是作為加工儀器部件、機(jī)械零件的主要工具,機(jī)床的數(shù)控化率水平相比于發(fā)達(dá)國(guó)家還是有很大的差距,目前我國(guó)加工機(jī)床的數(shù)控化率在3%左右。非數(shù)控化機(jī)床加工產(chǎn)品精度差、質(zhì)量難以保證、種類少、勞動(dòng)強(qiáng)度高、效率低。在我國(guó)勞動(dòng)力成本不斷增加、國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇的情況下,加工企業(yè)在國(guó)內(nèi)、國(guó)際市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力不斷下降,這中情況對(duì)企業(yè)的生存和發(fā)展是巨大的威脅,機(jī)床數(shù)控化普及已經(jīng)到了迫在眉睫的階段。本文簡(jiǎn)單介紹機(jī)床數(shù)控化改革的方法和不同機(jī)床的改造方案的確定。

數(shù)控機(jī)床 改造措施 意義

1 數(shù)控機(jī)床改造的歷史背景

進(jìn)入21世紀(jì)后，我國(guó)每年生產(chǎn)的數(shù)控機(jī)床在10000臺(tái)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(shè)備是傳統(tǒng)的機(jī)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(jī)床數(shù)量眾多，而且多數(shù)機(jī)床機(jī)械加工部分尚可使用，這使得數(shù)控機(jī)床改造有非常廣闊的市場(chǎng)。

2 數(shù)控機(jī)床改造的條件

現(xiàn)行使用的機(jī)床只有部分適合對(duì)其進(jìn)行數(shù)控改造，至少應(yīng)具備下列條件：一、現(xiàn)有機(jī)床的基礎(chǔ)機(jī)械部件基本完好，具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，在升級(jí)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(jià)值。二、改造機(jī)床的整體費(fèi)用要適當(dāng)。在升級(jí)改造之前需要對(duì)機(jī)床性能評(píng)估和改造項(xiàng)目整體費(fèi)用進(jìn)行預(yù)算，對(duì)于性價(jià)比比較低的升級(jí)改造項(xiàng)目要妥善考慮甚至放棄升級(jí)改造計(jì)劃，以達(dá)到整體收益最大化的目標(biāo)。三、改造升級(jí)的技術(shù)要成熟。國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的數(shù)控技術(shù)經(jīng)過多年實(shí)踐，已經(jīng)具備了一定的技術(shù)基礎(chǔ)，在進(jìn)行項(xiàng)目升級(jí)改造的過程中可以適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行借鑒，以減少升級(jí)過程中的技術(shù)難度。

3 機(jī)床數(shù)控改造的方向

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

(2)對(duì)于因長(zhǎng)期使用產(chǎn)生磨損的機(jī)械部件進(jìn)行修配、再加工，甚至更換新的部件，以達(dá)到甚至超過機(jī)床原有精度。

(3)使用創(chuàng)新技術(shù)?，F(xiàn)有機(jī)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(qiáng)，可以采用新的模塊進(jìn)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(jī)床改造的方法

4.1 修復(fù)主軸精度

主軸是機(jī)床的重要組成部分，在機(jī)床工作是靠主軸加持加工件利用刀具進(jìn)行切削等工藝處理。因此，一臺(tái)機(jī)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(duì)于精度較好的主軸應(yīng)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(zhuǎn)中心一致等技術(shù)指標(biāo)。各項(xiàng)指標(biāo)完成后還應(yīng)對(duì)主軸的間隙進(jìn)行調(diào)整，使預(yù)應(yīng)力對(duì)加工的影響降低。將主軸重新裝配后應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)棒和千分表進(jìn)行檢驗(yàn)，使主軸錐孔和回轉(zhuǎn)中心重合，如不重合還應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整使之達(dá)標(biāo)。

4.2 檢修機(jī)床導(dǎo)軌

機(jī)床導(dǎo)軌是機(jī)床在加工工件時(shí)橫向進(jìn)給的方向，起到承重和導(dǎo)向的雙重作用，所以機(jī)床導(dǎo)軌應(yīng)該具有一定的精度方能滿足加工精度需求。

但經(jīng)過長(zhǎng)期使用的機(jī)床導(dǎo)軌都有一定量的磨損和應(yīng)力變形。在機(jī)床改造時(shí)必須回復(fù)導(dǎo)軌精度方能滿足整體要求。

針對(duì)不同材料的導(dǎo)軌應(yīng)采用不同的處理方式或采用綜合治理的辦法。如鑄鐵導(dǎo)軌經(jīng)過長(zhǎng)期使用會(huì)造成回轉(zhuǎn)中心一側(cè)磨損較為嚴(yán)重，可以將導(dǎo)軌重新進(jìn)行切削加工，使之表面平整度達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)；也可以采用合金涂劑進(jìn)行填補(bǔ)，將表面機(jī)械強(qiáng)度和摩擦系數(shù)達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)。

4.3 更新絲杠

現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床超過半數(shù)都采用了精度更高的滾珠絲杠，可以實(shí)現(xiàn)高靈敏性、更長(zhǎng)的使用壽命、加工效率更高的目標(biāo)。因?yàn)榻z杠長(zhǎng)時(shí)間使用后會(huì)造成滾珠橫向余量滾動(dòng)，雖然可以進(jìn)行反向間隙補(bǔ)償，但對(duì)與精密加工是很大的隱患，所以數(shù)控機(jī)床的改造原則上應(yīng)該更換新型、精度更高的滾珠絲杠，使機(jī)床加工精度得到保障。

4.4 數(shù)控模塊的升級(jí)

目前，數(shù)控模塊的生產(chǎn)已經(jīng)打破了國(guó)外的技術(shù)壁壘，可供選擇的公司也越來越多元化，國(guó)外老牌數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家有德國(guó)SIEMENS公司、日本三菱公司、西班牙FARGO公司等等；國(guó)內(nèi)近年來也有不少?gòu)S家通過引進(jìn)技術(shù)、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(shè)備有限公司、華中數(shù)控有限公司等。

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

4.5 電氣系統(tǒng)升級(jí)

現(xiàn)有機(jī)床的電源模塊、PLC模塊、驅(qū)動(dòng)模塊服役年限基本到期，其功能也不滿足升級(jí)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(hào)控制的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)無干擾、快速傳輸，保證加工精度。伺服電機(jī)可以考慮更換為更為先進(jìn)的直流電機(jī)，降低熱應(yīng)力所導(dǎo)致的金屬部件變形，造成產(chǎn)品不合格的幾率。

根據(jù)機(jī)床加工產(chǎn)品的運(yùn)動(dòng)方式進(jìn)行編程，使數(shù)控系統(tǒng)、動(dòng)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(jī)床改造方案的優(yōu)勢(shì)

現(xiàn)有的部分機(jī)床因?yàn)樗欧到y(tǒng)是上世紀(jì)九十年代從國(guó)外引進(jìn)，經(jīng)過多年發(fā)展，許多廠家已經(jīng)停止對(duì)一些老舊的系統(tǒng)進(jìn)行更新服務(wù)，造成了我國(guó)許多機(jī)床機(jī)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(fèi)，數(shù)控機(jī)床改造升級(jí)可以合理的解決這一問題。

還有一些企業(yè)隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，對(duì)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(jī)床，不能滿足日益增長(zhǎng)的需求，使用現(xiàn)有機(jī)床進(jìn)行升級(jí)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(jié)語(yǔ)

經(jīng)過我國(guó)進(jìn)行的實(shí)踐證明數(shù)控機(jī)床改造具有一定的經(jīng)濟(jì)效益、可行性和必要性。 數(shù)控機(jī)床改造涉及到機(jī)械制造、電氣控制、計(jì)算機(jī)編程等領(lǐng)域，是一項(xiàng)理論加實(shí)踐的綜合項(xiàng)目。在進(jìn)行數(shù)控改造時(shí)，應(yīng)該做好改造前的技術(shù)評(píng)估。結(jié)合實(shí)際情況，采用不同的技術(shù)方案進(jìn)行合適改造，以達(dá)到預(yù)期目的。

[1]孫漢卿.數(shù)控機(jī)床維修技術(shù).機(jī)械工程出版社,2000.

[2]鄭曉峰.數(shù)控技術(shù)及應(yīng)用.機(jī)械工程出版社,2004.

[3]吳寶平,范四立,葉靜.淺談舊機(jī)床數(shù)控化改造.中國(guó)設(shè)備工程, 2003.