傳統(tǒng)機(jī)械加工機(jī)床機(jī)電一體化改造分析

陳蓉

（江蘇省淮陰商業(yè)學(xué)校，江蘇 淮安223003）

機(jī)械加工領(lǐng)域當(dāng)前進(jìn)行機(jī)床機(jī)電一體化改造、完成自動化技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)成為發(fā)展趨勢。機(jī)電一體化主要是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行光學(xué)控制、電子技術(shù)控制等，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化、模塊化、智能化的加工模式。機(jī)電一體化改造后優(yōu)化了機(jī)械加工的產(chǎn)品精度，提升了機(jī)械加工質(zhì)量，改進(jìn)了機(jī)械加工技術(shù)，對于智能制造發(fā)展來說具有重大意義。

1 傳統(tǒng)機(jī)械加工機(jī)床機(jī)電技術(shù)改造的重要意義

機(jī)電一體化逐步發(fā)展，將傳統(tǒng)的機(jī)械加工技藝加以改造，在推廣和應(yīng)用中不斷提升機(jī)電加工工作效率，實(shí)踐證明改造具有重要意義。

改造后的機(jī)床機(jī)電一體化有智能化優(yōu)勢，通過更新軟件，利用計(jì)算機(jī)控制軟件，將機(jī)電一體化全過程實(shí)現(xiàn)智能化操作，利用智能化軟件改變傳統(tǒng)的人為操作經(jīng)驗(yàn)判斷等方法，實(shí)現(xiàn)了智能化自行篩選和自行判斷。這種基本邏輯功能模擬人類的行為，規(guī)避了傳統(tǒng)技術(shù)控制中的風(fēng)險因素。

機(jī)床機(jī)電一體化改造具有個性化優(yōu)勢，可以對機(jī)械加工的個性需求提供專業(yè)定制，適應(yīng)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)逐漸轉(zhuǎn)變和社會經(jīng)濟(jì)體制升級的特征，企業(yè)和人們對事物個性化的需求逐漸增多，而這種實(shí)際發(fā)展需求需要機(jī)電一體化改造才能完成。通過個性化加工，根據(jù)市場需求對產(chǎn)品升級，滿足智能個性化產(chǎn)品的需要[1]。

機(jī)床機(jī)電一體化改造能夠?qū)崿F(xiàn)高速運(yùn)行，如采用微控系統(tǒng)提升機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速。在傳統(tǒng)機(jī)床機(jī)電加工模式下，轉(zhuǎn)速達(dá)不到加工件的加工需求，而采用智能化改造之后，可以將原有的轉(zhuǎn)速加快2 倍以上，為整個機(jī)床加工生產(chǎn)效益優(yōu)化提供基礎(chǔ)。以納米技術(shù)為例，納米機(jī)床機(jī)電一體化的改造可實(shí)現(xiàn)更加高精度的機(jī)械加工和轉(zhuǎn)速更高的主軸運(yùn)行，達(dá)到高速加工使用效果。

機(jī)床機(jī)電一體化改造體現(xiàn)綠色環(huán)保優(yōu)勢，不僅使技術(shù)提升和效能增強(qiáng)，且可減少材料和燃料的損耗。以綠色能源為基礎(chǔ)的機(jī)電一體化機(jī)械加工機(jī)床必將成為機(jī)械加工機(jī)床改造優(yōu)化的主流趨勢。

2 傳統(tǒng)機(jī)械機(jī)床機(jī)電技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

改革開放以后，數(shù)控機(jī)床技術(shù)不斷升級，不斷向著國際水準(zhǔn)邁進(jìn)，解決了精密、小批量、多品種零件加工等問題。這是對傳統(tǒng)機(jī)械機(jī)床機(jī)電技術(shù)改造后獲得的效果，受相應(yīng)條件制約。中國在進(jìn)行傳統(tǒng)機(jī)械加工機(jī)床一體化運(yùn)行時遇到了一些問題，例如數(shù)控機(jī)床價格較高，大量的普通機(jī)床運(yùn)行難以實(shí)現(xiàn)。精密化加工需求，而重新購置數(shù)控機(jī)床交貨周期又較長，自主知識產(chǎn)權(quán)較為缺失，影響了中國機(jī)械加工一體化的改造進(jìn)程。因此針對當(dāng)前機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，提出了普通機(jī)床數(shù)控改造方案。通過對數(shù)控體系的改造，提高了工作效率，進(jìn)一步推動機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展。在進(jìn)行傳統(tǒng)機(jī)械加工機(jī)床、電一體化改造時，采用數(shù)字技術(shù)和微電腦技術(shù)的優(yōu)勢對控制系統(tǒng)予以升級，使得傳統(tǒng)機(jī)械加工機(jī)床也具備了數(shù)控加工的能力。通過數(shù)控改造將改造特征凸顯，縮短交貨期，降低購買新機(jī)床的成本，使機(jī)械性能更加可靠穩(wěn)定，改造后的機(jī)床性能好、質(zhì)量高，通過徹底改造簡化維修操作[2]。淘汰一些已經(jīng)使用多年的設(shè)備。不斷提升操作者維修和操作新機(jī)制的技能，采用最新的控制技術(shù)，按照技術(shù)改革發(fā)展要求，提升生產(chǎn)設(shè)備自動化水平，充分利用現(xiàn)有條件，將傳統(tǒng)機(jī)械機(jī)加工機(jī)床進(jìn)行一體化改造，節(jié)約了改造成本，而且縮減了生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，降低了工作人員的勞動強(qiáng)度。

3 機(jī)械加工機(jī)電機(jī)床一體化改造相關(guān)要點(diǎn)分析

機(jī)械加工機(jī)電機(jī)床一體化改造要滿足產(chǎn)品種類日益增多、質(zhì)量不斷提高的需要。針對設(shè)備老化、技術(shù)老化的問題進(jìn)行有效的技術(shù)改進(jìn)。目前中國的工業(yè)企業(yè)存在技術(shù)老化、設(shè)備老化問題，已經(jīng)成為亟待解決的大問題，采用新工藝、新設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造已經(jīng)成為一種發(fā)展趨勢。

機(jī)電機(jī)床一體化改造擁有巨大的市場前景，針對原有的質(zhì)量差、品種少、檔次低等問題，從國際市場、國內(nèi)市場的需求出發(fā)，進(jìn)行數(shù)字化改造，改變經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式中原有的思路，解決從國外引進(jìn)的設(shè)備生產(chǎn)線消化吸收不好、維護(hù)不當(dāng)?shù)膯栴}，發(fā)揮自主技術(shù)研發(fā)潛力，進(jìn)行機(jī)電改造，針對控制部分、機(jī)械部分等進(jìn)行一系列的改造提升，改進(jìn)支撐與家庭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高加速能力，縮小反向死區(qū)誤差，通過一體化改造還將加工零件程序輸入到存儲器中，提升了加工效率、精度[3]。

改造過程中，首先要注意改造的穩(wěn)定性，傳統(tǒng)的機(jī)械加工、機(jī)床加工一般采用焊接的方式，在此基礎(chǔ)上使用材料及升級技術(shù)。改變原有的加工結(jié)構(gòu)，將其改變?yōu)楦咝堋⒏呔鹊慕Y(jié)構(gòu)。例如在進(jìn)行堅(jiān)固的鑄造件改造過程中，注重鑄造的整體性，不破壞設(shè)備本身結(jié)構(gòu)，方能保證機(jī)床整體穩(wěn)定性。例如對普通車窗進(jìn)行改造，主要是將縱向橫向給進(jìn)系統(tǒng)采用微機(jī)控制的方式，將刀架改造為數(shù)控模式，切削次序和刀具按照程序自動調(diào)節(jié)和更換，總體設(shè)計(jì)考慮數(shù)控系統(tǒng)的運(yùn)動方式，選擇計(jì)算機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，使改造后的數(shù)控機(jī)床可以循環(huán)加工、螺紋加工，連續(xù)控制，保證加工精度的同時，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行[4]。

在進(jìn)行維護(hù)操作時，要實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化操作，必須做好日常的使用和維護(hù)。比如采用邏輯程序編制和計(jì)算機(jī)信息處理的方法，能夠保證維修操作的高效性和安全性。按照技術(shù)改造要求，循序漸進(jìn)地實(shí)施維護(hù)方案。

通過改造，提高設(shè)備自動化效率和水平，打破原有的技術(shù)壁壘，提升工作效率，確保精度、專業(yè)、生產(chǎn)三方面均安全穩(wěn)定運(yùn)營。充分發(fā)揮機(jī)械加工機(jī)床機(jī)電一體化的技術(shù)優(yōu)勢，采用成本控制和材料節(jié)約思路，降低企業(yè)成本。以經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床為例，通過降低成本，系統(tǒng)改造后性能良好，節(jié)約了大量的資金。使用經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床加工時，只需轉(zhuǎn)變加工程序，就可以適應(yīng)生產(chǎn)需求，降低生產(chǎn)成本。改變傳統(tǒng)手工操作的模式，對復(fù)雜零件進(jìn)行簡單處理。

4 傳統(tǒng)機(jī)械加工機(jī)床機(jī)電一體化改造發(fā)展趨勢

未來，智能化將成為機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢。產(chǎn)品具有較高的控制性，能夠模擬人類行為進(jìn)行自主決策、判斷推理和邏輯分析[5]。例如數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人結(jié)合后，可將一體化改造后的優(yōu)勢進(jìn)一步凸顯，機(jī)電一體化改造將走個性化發(fā)展道路，生產(chǎn)模式發(fā)生轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)虛擬智能和精益生產(chǎn)。微型化將成為機(jī)械加工機(jī)電機(jī)床一體化的主要特征，MEMS 微機(jī)電系統(tǒng)可以對1 cm 以下的幾何尺寸零部件進(jìn)行加工，通過激光測試儀測量出3 個軸向的誤差量和補(bǔ)償量。PLC 機(jī)械一體化技術(shù)設(shè)計(jì)借助數(shù)控機(jī)床誤差補(bǔ)償模型，提高了機(jī)器的工作效率，可迅速判斷機(jī)床系統(tǒng)的主要誤差來源，分別為機(jī)床幾何誤差、測頭預(yù)行程誤差和測頭半徑誤差，可應(yīng)對機(jī)床內(nèi)部零件愈加復(fù)雜的情況，促進(jìn)數(shù)控機(jī)床向快速化方向發(fā)展[6]。主軸轉(zhuǎn)速達(dá)到10 000 r/min，主軸快速移動，轉(zhuǎn)速加速增長，加工精度不斷提升。隨著納米級機(jī)床的推廣，未來可以達(dá)到精度為0.005～0.01 Nm 的定位，最小分布率達(dá)到1 nm，滿足精度加工的需求。

5 結(jié)束語

機(jī)械加工機(jī)床機(jī)電一體化改造后，將更大程度地利用資源，降低對生態(tài)環(huán)境的破壞。隨著技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的機(jī)械加工機(jī)床已經(jīng)難以跟上時代步伐。對機(jī)械加工機(jī)床進(jìn)行一體化改造是適應(yīng)現(xiàn)代化發(fā)展需求、提升加工功率效率的要求。今后在配置新技術(shù)、新設(shè)備方面，對于傳統(tǒng)機(jī)械加工機(jī)床如何進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)一體化技術(shù)的應(yīng)用還需加大研究力度。重點(diǎn)關(guān)注方便維修，減少使用周期，降低維護(hù)周期，真正使機(jī)械加工機(jī)電一體化為生產(chǎn)所用。