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機床數(shù)控改造的內(nèi)容及措施
摘 要: 數(shù)控機床改造市場具有巨大的潛力和豐厚的利潤。我國的數(shù)控機床改造業(yè)正處于蓬勃的發(fā)展階段,特別是近些年來用戶對數(shù)控機床的認知能力進一步提高,對此需求也進一步增加。機床數(shù)控化改造成為新的經(jīng)濟增長行業(yè)。本文簡單介紹了數(shù)控機床的改造內(nèi)容概念,闡述了機床數(shù)控化改造的必要性,最后重點介紹了機床數(shù)控化改造的要求。
關(guān)鍵詞: 普通機床 數(shù)控改造 具體措施 技術(shù)及人員要求
進入新世紀以來,中國機床工具市場取得很大的發(fā)展,尤其數(shù)控設(shè)備成果喜人,特別是2008年金融危機以來,中國數(shù)控市場不冷反熱,各企業(yè)及時調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu),產(chǎn)業(yè)升級,新產(chǎn)品新技術(shù)層出不窮,中高檔產(chǎn)品已成主流,大多數(shù)企業(yè)迫切希望更好地掌握國際先進的數(shù)控技術(shù)用于機床改造。我從事數(shù)控技術(shù)工作多年,深有感觸,現(xiàn)就著重探討普通機床的數(shù)控改造方面的問題。
一、歷史回顧及現(xiàn)狀
改革開發(fā)以來,中國大量的機械機床設(shè)備需要升級改造,機械加工領(lǐng)域的數(shù)控技術(shù)需要迫切,上世界80年代至今,德國西門子公司在北京等地建立工廠,著重推廣數(shù)控技術(shù)。數(shù)控機床的再制造開始于20世紀90年代,作為新的經(jīng)濟增長行業(yè),正處在黃金時代。我國金屬加工業(yè)需求層次不同,從國防軍工、精密加工等高端需求到模具制造、汽車零件加工的中高端市場,直至普通軸類零件的中低端需求,都對數(shù)控系統(tǒng)的改造提供了廣闊的空間。
二、數(shù)控改造的內(nèi)容
1.普通機床改造成數(shù)控機床。數(shù)控機床的使用壽命一般是10―12年,而對于已經(jīng)到期的一些舊機床,尤其是一些進口機床,其機械剛性有可能還好于新機床,所以,再制造的價值非常大。比如使用光柵的數(shù)顯鉆床改造成數(shù)控鉆床,一般用步進電機;舊的光顯鏜床改造成數(shù)控鏜床,一般用半閉環(huán)交流伺服系統(tǒng);普通車床的數(shù)控改造,等等。
2.原有的數(shù)控機床升級換代。隨著機場的需求功能不斷完善,尤其是車間信息化的發(fā)展,數(shù)控改造不只是針對單臺機床,而是要提高整體效率。比如我校數(shù)控實習車間原有三臺2000年前買的舊版華中數(shù)控系統(tǒng)立式銑床,電器系統(tǒng)已經(jīng)老化無法使用,2010年春學期我們就新購了法拉克0i-C型系統(tǒng)加以全面改造,既鍛煉了老師和學生的實際動手能力,又讓這三臺舊機床煥發(fā)了青春,為學校節(jié)約了很大的設(shè)備投入經(jīng)費,取得了良好的社會效果。少數(shù)情況機床價格較高,機械基礎(chǔ)較好,如大中型數(shù)控銑床、臥式加工中心、高精度數(shù)控磨床、數(shù)控曲軸加工機床、數(shù)控凸輪加工機床和刀具磨床等,制造周期長,技術(shù)含量高,機床原值高,但苦于數(shù)控系統(tǒng)老化,備件支持匱乏,電器維修成本高,或原系統(tǒng)市場已被淘汰,此時應(yīng)及時進行新數(shù)控系統(tǒng)的升級改造,如同時對機械項目進行維修,其價值會更加可觀。
3.在現(xiàn)有的數(shù)控系統(tǒng)基礎(chǔ)上開發(fā)新的功能。機床保留基座主體,結(jié)構(gòu)有較大的進步或改進,如龍門銑床或龍門刨床,采用直線電機或直線導軌,高速電主軸等新技術(shù),使其成為高速鐵路的導軌磨床;普通液壓靠模凸輪磨床的通過二次結(jié)構(gòu)設(shè)計,數(shù)控系統(tǒng)升級,采用數(shù)控系統(tǒng)高精度輪廓控制,使之變?yōu)楦咚俑呔葦?shù)控凸輪磨床,數(shù)控車床通過局部結(jié)構(gòu)變化,安裝上帶動力頭的數(shù)控刀架,并通過配置CS軸的分度定位功能,將其改造成數(shù)控車削中心;通過結(jié)構(gòu)設(shè)計與采用數(shù)控系統(tǒng),將普通的車床再制造成為數(shù)控旋壓機,等等。上述內(nèi)容多體現(xiàn)了如下特點:需要融入結(jié)構(gòu)創(chuàng)新和二次設(shè)計,大量采用系統(tǒng)的新的功能新的技術(shù),缺點是技術(shù)門檻高,市場應(yīng)用面窄,社會需求量和供應(yīng)量不大。
三、數(shù)控改造的具體措施
我國中小型城市在上世紀90年代中期逐步開展上述工作,一般機床的改裝非常普遍,這是由我國國情所決定的。改革開發(fā)帶來的技術(shù)進步,數(shù)控機床的高精度、高效益等優(yōu)點的不斷顯現(xiàn)和人們的新的認識,促使社會積極推進數(shù)控化進程,外國西門子、法拉克,國產(chǎn)廣數(shù)系統(tǒng)、華中系統(tǒng)等被大量采用,大多屬于普及型或經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)。其伺服系統(tǒng)采用步進電機,具體的改造措施一般有如下幾個方面:1.增加或更換滾珠絲杠。原滑臺如采用液壓的則拆除,選用新的滾珠絲杠及相應(yīng)的機械連接工藝設(shè)計。2.增加自動刀庫�，F(xiàn)在江蘇昆山產(chǎn)的臺灣盛鈺刀庫應(yīng)用較廣。3.主軸增加交流變頻器。4.PMC的應(yīng)用。這種改造已經(jīng)突破了原來設(shè)備的結(jié)構(gòu)限制,在不增加能源和消耗的前提下,節(jié)約了成本,為社會作出了貢獻。
數(shù)控改造的前提是如何真正實現(xiàn)有意義有價值的系統(tǒng)升級,而不是簡單地修理和更換電路元件,通過改造融入更多的自主知識產(chǎn)權(quán),將新技術(shù)用于數(shù)控改造,提高原機床的性能和精度,降低能耗。
四、數(shù)控改造的技術(shù)及人員要求
對企業(yè)或用戶來說,他們希望將先進的數(shù)控系統(tǒng)成功地應(yīng)用于終端設(shè)備上,使其發(fā)揮最大的效能,因此從事數(shù)控技術(shù)改造的人員來說就必須具備以下要求:1.熟悉機床結(jié)構(gòu),對機床結(jié)構(gòu)和設(shè)備的加工工藝有較深入的了解;2.熟悉機床的生產(chǎn)工藝流程,了解客戶的個性化需求;3.較強的就業(yè)和吃苦耐勞的精神;4.有豐富的維修經(jīng)驗,對機、電、液、工藝等方面有較強的理論與實踐能力,精通數(shù)控系統(tǒng)、相關(guān)機床參數(shù)及PMC程序等。具體操作方面應(yīng)注意如下幾方面:1.與用戶積極溝通,共同確定項目的解決方案;2.考慮方案成本提高性價比;3.應(yīng)考慮項目實施的可操作性;4.知識儲備多有經(jīng)驗能夠掌握有效的資源與信息。例如,西門子數(shù)控系統(tǒng)對機床制造廠商和機床在制造人員來說要求是比較高的。從事二次開發(fā)的應(yīng)用人員,除要了解系統(tǒng)之外,更多的是要了解機床,這樣才能提供操作性能良好功能強大的數(shù)控機床。目前有些功能不是系統(tǒng)沒有提供,而是機床制造廠或開發(fā)人員沒有挖掘出。西門子數(shù)控系統(tǒng)是一個大的平臺,其對環(huán)境如溫度濕度和抗干擾等方面的要求較高,如果局限原來的走線、安裝不規(guī)范,使用者對系統(tǒng)缺乏理解,理論基礎(chǔ)不扎實,就會增加偶發(fā)性故障。
系統(tǒng)改造完以后,進行調(diào)試和確定合理的驗收標準,也是技術(shù)準備工作的重要一環(huán)。調(diào)試工作涉及機械、液壓、電氣、光學、控制、傳感等,因此必須由項目負責人進行,其他人員配合。調(diào)試步驟可從簡到繁、從小到大、從外到里進行,也可先局部后全局、先子系統(tǒng)后整系統(tǒng)進行。驗收標準是對新系統(tǒng)的考核,過高或過低的標準都會對改造工作產(chǎn)生負面影響。標準一旦確定下來,不能隨便修改,因為它牽涉到整個改造工作的各個環(huán)節(jié)。
五、前景展望
低成本是推動數(shù)控改造市場迅速膨脹的關(guān)鍵因素,現(xiàn)在不少大企業(yè)原先進口的機床已經(jīng)遠超過了“服役期”,但這些設(shè)備價值不菲,單價在幾百萬元甚至上千萬元,而且機械部分還可以使用,因此急需進行改造。只要正確有效地將CNC、伺服系統(tǒng)、機床電氣系統(tǒng)和機械部分集成于一體,就能最終交給用戶一臺經(jīng)過改造或等于再制造的具有個性特色的專用數(shù)控機床,使企業(yè)從中獲得更大的經(jīng)濟效益,使資產(chǎn)獲得有效的增值。因此該行業(yè)的前景十分遠大光明。
總之,數(shù)控機床改造具有很好的發(fā)展前途,但它對數(shù)控系統(tǒng)制造商和數(shù)控機床改造者均提出較高的要求。我國的機床改造業(yè)也從老的行業(yè)進入到以數(shù)控技術(shù)為主的新的行業(yè)。機床改造作為新的經(jīng)濟增長行業(yè),是個“永恒”的課題,必將生機盎然。
參考文獻:
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[3]劉永久.數(shù)控機床故障診斷與維修技術(shù).機械工業(yè)出版社,2006.
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