數(shù)控機(jī)床維修改造系列講座

　　機(jī)床作為工作母機(jī)和維修工具猫荤，早已成為各個工業(yè)領(lǐng)域不可或缺的必要裝備描孟。數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展愧薛，更是制造高質(zhì)量酌壕、高效率掏愁、高一致性產(chǎn)品的有力保障。

　　隨著人類社會的飛速發(fā)展與進(jìn)步卵牍，各種新材料果港、新技術(shù)、新工藝陋锚、新結(jié)構(gòu)潘谴、新配件不斷涌現(xiàn)，各個領(lǐng)域不斷提出新的要求是菇，這一切都使得機(jī)床的結(jié)構(gòu)剩织、性能千變?nèi)f化。計算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展又使得機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)正在以更短的周期更新枕络。

　　面對如此的形勢硬拴，機(jī)床制造者在不斷努力跟蹤時代的步伐，機(jī)床的使用者搜澈、維修者也要努力跟上魁济。為使讀者及時了解數(shù)控機(jī)床的技術(shù)與知識，加深數(shù)控機(jī)床使用與維修理念上的認(rèn)識乏傀，組織了此講座孙已，力圖對讀者有所幫助。

　　第1講 一個新興的工業(yè)領(lǐng)域--機(jī)床大修與數(shù)控化改造

　　機(jī)械制造業(yè)在世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展中杆坪，作為基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)淋袖，具有重要的地位。為此锯梁，各國的經(jīng)濟(jì)學(xué)家和企業(yè)家在不斷探索新形勢下的各種先進(jìn)制造技術(shù)及制造業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略即碗。作為制造業(yè)核心的機(jī)床制造業(yè)則是支柱的基石，是任何行業(yè)都不可或缺的陌凳。

　　一剥懒、產(chǎn)生與發(fā)展的社會内舟、經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)

　　(1)我國現(xiàn)有的、數(shù)以萬計的陳舊初橘、落后的機(jī)床是機(jī)床大修與數(shù)控化改造行業(yè)產(chǎn)生的現(xiàn)實(shí)基 礎(chǔ)我國是一個發(fā)展中國家验游，由于長期自身機(jī)制的不適應(yīng)性，經(jīng)濟(jì)實(shí)力過低保檐、技術(shù)落后耕蝉、設(shè)備陳舊，極大地制約著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展夜只。為盡快改變我國機(jī)械制造業(yè)的落后狀態(tài)赔硫，近二十多年來，我們在艱難地發(fā)展民族機(jī)床制造業(yè)的同時盐肃，積極地引進(jìn)了世界先進(jìn)技術(shù)與設(shè)備估浴。

　　一方面與世界先進(jìn)機(jī)床制造廠合作，不斷生產(chǎn)出具有世界先進(jìn)水平的各類機(jī)床锚倦；另一方面直接購進(jìn)了大量的各類機(jī)床酒管。這一切都為我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展起到了巨大的作用。

　　但是任咨，機(jī)床長期運(yùn)轉(zhuǎn)甚至超負(fù)荷使用拌艳，同時又缺少認(rèn)真的維修與保養(yǎng)，造成機(jī)床嚴(yán)重磨損簇友，喪失了精度橙樟；有些機(jī)床則由于企業(yè)人員及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的改變，或由于技術(shù)力量不足而被長期閑置肠豺，需要使用時卻發(fā)現(xiàn)早已銹跡斑斑沸稻，電控系統(tǒng)不能起動；由于新產(chǎn)品制造的需要俐粪，原有機(jī)床性能已不能滿足使用要求所饺，急需更新升級改造；由于世界計算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展褪秀，造成數(shù)控系統(tǒng)蓄诽、驅(qū)動系統(tǒng)廠的產(chǎn)品更新加快，原有產(chǎn)品過早停產(chǎn)媒吗，給備件更換與維修帶來一定困難仑氛；況且數(shù)控系統(tǒng)的使用壽命一般在5～10年，而我國大多數(shù)機(jī)床都在超期服役闸英。這些諸多因素都需要對機(jī)床進(jìn)行大修及數(shù)控化升級改造锯岖。

　　(2)新進(jìn)的大批二手機(jī)床成為機(jī)床大修及數(shù)控化改造行業(yè)的催化劑自改革開放以來，許多企業(yè)引進(jìn)了一大批國外淘汰的舊機(jī)床自阱，雖然有一部分尚能滿足使用要求嚎莉，但是多數(shù)由于缺少經(jīng)驗、技術(shù)沛豌、資料及備件等因素趋箩，造成雖廉價購進(jìn)但卻不能繼續(xù)發(fā)揮作用而閑置的尷尬局面。其中不乏有為改造后投入使用而引進(jìn)的舊機(jī)床和生產(chǎn)線加派。這里多數(shù)的二手機(jī)床只要再有適當(dāng)?shù)馁Y金投入叫确，經(jīng)過大修改造即可發(fā)揮作用。

　　(3)顯著的經(jīng)濟(jì)效益是機(jī)床大修及數(shù)控化改造行業(yè)的發(fā)展動力 對于機(jī)床擁有者來說叁渣，只需花費(fèi)購買相同新機(jī)床30%以下的費(fèi)用即可獲得相同的使用效果玲装。根據(jù)國際該行業(yè)的記載，即使將原機(jī)床的結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行徹底改造升級溯侦，也只需花費(fèi)購買新機(jī)床60%左右的價格墅糯。

　　對于機(jī)床大修改造業(yè)內(nèi)公司來說，這不僅為他們的服務(wù)企業(yè)產(chǎn)生巨大社會經(jīng)濟(jì)效益况魔，而且也是他們自身生存和發(fā)展的根本動力况逼。

　　(4)機(jī)床大修及數(shù)控化改造的優(yōu)勢是該行業(yè)生存與發(fā)展的有利條件 舊機(jī)床的大修、翻新奢赡、升級改造與購買新機(jī)床相比了槽，具有下列優(yōu)勢：

　　①交貨期短掷暇。尤其是大型機(jī)床和特殊專用機(jī)床優(yōu)勢更加明顯蛙疗。

　　②性能更穩(wěn)定层攀。各基礎(chǔ)件經(jīng)長期時效曾蚊，幾乎不會產(chǎn)生應(yīng)力變形而影響精度；各功能部件經(jīng)長期磨合霎肯。功能穩(wěn)定性可靠性好吟税。

　　③設(shè)計風(fēng)險小姿现。新機(jī)床設(shè)計中帶來的技術(shù)肠仪、方案風(fēng)險在大修改造中幾乎不存在。

　”傅洹④可以更充分地體現(xiàn)用戶的意愿异旧。用戶與維修人員可以依照實(shí)際需要和機(jī)床長期使用情況，在大修改造中提出對機(jī)床性能提佣、操作與維修等方面的改進(jìn)(包括增吮蛹、改)意見，有權(quán)選擇機(jī)械零部件拌屏、數(shù)控系統(tǒng)等電氣設(shè)備的規(guī)格潮针、型號术荤、性能等。

　∶颗瘛⑤更有利于使用與維護(hù)瓣戚。由于用戶、維修人員不僅可以直接參與改造方案的制定搁蛤，而且可以參與改造的全過程挥痊，可以直接獲取各種技術(shù)信息，更深入地掌握機(jī)床的結(jié)構(gòu)及性能特點(diǎn)建搞，從而增強(qiáng)使用與維修的主動能力芥嫉。

　　⑥可以更快地獲取最新的更實(shí)用的備件祈岔。

　∠矢健⑦節(jié)省大量投資。

　】谥健⑧降低投資風(fēng)險浮烫。

　　(5)社會化、專業(yè)化趨勢是機(jī)床大修及數(shù)控化改造行業(yè)的必由之路 舊機(jī)床的數(shù)控化改造和翻新不僅僅是當(dāng)前經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)軌時期必要和重要的行為揉民，而且是一個企業(yè)長期發(fā)展的戰(zhàn)略措施杆荐。

　　當(dāng)前，21世紀(jì)知識經(jīng)濟(jì)時代鼎嫉，我國大多數(shù)企業(yè)正面臨著企業(yè)改制诉濒、轉(zhuǎn)軌以進(jìn)入市場經(jīng)濟(jì)，迅速融入國際競爭夕春。這就需要我們企業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)集中全部力量面對這些挑戰(zhàn)未荒。企業(yè)集團(tuán)化和集團(tuán)內(nèi)部分散網(wǎng)絡(luò)化、自治性及志、并行工作的新型組織片排、生產(chǎn)結(jié)構(gòu)、敏捷制造技術(shù)速侈、虛擬制造技術(shù)率寡、可持續(xù)制造技術(shù)、綠色制造技術(shù)等等一系列新的技術(shù)理論倚搬，都需要下大力量去研究冶共，以開發(fā)適銷對路產(chǎn)品，提高對市場的快速反應(yīng)能力每界；集中人力捅僵、財力、物力以提高本企業(yè)的市場競爭力，充分發(fā)揮自身的優(yōu)勢以最快速度創(chuàng)造出盡可能多的價值荷右。因此度堤，企業(yè)自身不可能再像過去計劃經(jīng)濟(jì)體制下?lián)碛写蠖木S修隊伍。而設(shè)備維修改造的社會化完簿、專業(yè)化也就不可避免地成為了大趨勢沙螺。

　　國外機(jī)床的改造與翻新是近期發(fā)展起來的一個新興產(chǎn)業(yè)，在先進(jìn)國家已經(jīng)形成了一定的規(guī)模和市場予售。而在我國场致，這一產(chǎn)業(yè)才剛剛興起藕龄，按照應(yīng)具備的條件來衡量還相距甚遠(yuǎn)湿斩。但是業(yè)內(nèi)有識之士正在努力塑造自己、完善自己削蕊，相信不久的將來忧埠，一批具備一定條件和一定規(guī)模的機(jī)床改造、翻新的專業(yè)化企業(yè)會成長起來元丈。

　　二坤乌、大修改造方案的選擇

　　此項工作如果能爭得大修改造企業(yè)的技術(shù)支持可能會更好、更快些显驼。

　　1.前期立項準(zhǔn)備工作

　　(1)技術(shù)可行性分析 主要是瞄準(zhǔn)改造目標(biāo)及加工對象哼御，對被改造機(jī)床進(jìn)行結(jié)構(gòu)、性能焊唬、精度等技術(shù)現(xiàn)狀的全面分析恋昼。其中包括機(jī)床原來的結(jié)構(gòu)設(shè)計是否合理；機(jī)床的基礎(chǔ)部件和結(jié)構(gòu)件是否仍然完好赶促；普通機(jī)床改為數(shù)控機(jī)床液肌，要考察各坐標(biāo)軸的機(jī)械傳動結(jié)構(gòu)及導(dǎo)軌副的形式等是否適用；

　　測量機(jī)床目前的各項精度與出廠精度進(jìn)行對比鸥滨，是否存在差距嗦哆；

　　綜合總結(jié)目前機(jī)床存在的一切故障和歷史上出現(xiàn)過的重大故障。針對上述問題婿滓，對照改造目標(biāo)和典型工件老速，編寫改造任務(wù)書，做到改造后的機(jī)床達(dá)到一定的先進(jìn)性和實(shí)用性凸主。

　　(2)經(jīng)濟(jì)可行性分析 從實(shí)際可操作性出發(fā)列出幾種應(yīng)考慮的情況：從機(jī)床自身的價值考慮烁峭，分析要達(dá)到改造目標(biāo)所需投入是否偏高；從該機(jī)床在本單位產(chǎn)品制造中的地位和重要程度來分析改造價值秕铛；從該機(jī)床的投入產(chǎn)出率估算挤毯，是否能較快收回投資，然后迅速產(chǎn)生較好效益讯完；
機(jī)床改造后提高了機(jī)床精度两漫，增加了功能汤袭，是否能使本單位產(chǎn)品提高水平，或者能有利于開發(fā)新產(chǎn)品宅集，從而獲得附加效益席栅。改造資金來源可靠。

　　(3)選擇機(jī)床改造者 這是一個很關(guān)鍵的問題拔灾。選擇得好署霸，則能順利完成改造任務(wù)，達(dá)到改造目標(biāo)继锰；選擇不好赠魂，不僅是機(jī)床改造的失敗，而且浪費(fèi)了資金和時間及窃，影響生產(chǎn)缆刁。用戶可根據(jù)后面討論的機(jī)床改造應(yīng)具備的條件來慎重選擇。

　　2.技術(shù)方案準(zhǔn)備

　　(1)機(jī)械及液壓系統(tǒng) 作為機(jī)床的最終用戶起趾，廠方必須首先要確認(rèn)诗舰，該機(jī)床機(jī)械及液壓系統(tǒng)的狀況。如：目前機(jī)床的精度训裆，機(jī)械傳動鏈的狀況眶根，絲杠、導(dǎo)軌的狀況边琉，有無重大故障等属百，以確定機(jī)床是大修、項修艺骂。如果是非數(shù)控機(jī)床要改為數(shù)控機(jī)床诸老，首先要考慮機(jī)械改裝的可行性，最重要的是導(dǎo)軌的形式及滾珠絲杠的安裝钳恕。再有就是機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)的傳動間隙與傳動剛度是否符合數(shù)控機(jī)床的要求别伏。

　　(2)電氣系統(tǒng) 在做數(shù)控機(jī)床改造方案時，用戶可以根據(jù)機(jī)床的狀態(tài)及工藝要求來選擇數(shù)控系統(tǒng)忧额。其一厘肮，是選擇數(shù)控制造廠商，目前世界上性能及信譽(yù)較好的有：西門子(德國)武帚、發(fā)那科(日本)咆杯、三菱(日本)、NUM(法國)称海、FAGOR(西班牙)等终太。用戶可在詳細(xì)了解上述廠商數(shù)控系統(tǒng)的特點(diǎn)及性能價格比等指標(biāo)的基礎(chǔ)上，與實(shí)施改造的工程公司一道，選擇一個比較適合的數(shù)控系統(tǒng)辰丛。其二滓层，是根據(jù)機(jī)床的功能要求選擇相應(yīng)控制系統(tǒng)的類型，做到既能滿足機(jī)床全部功能要求又不提高標(biāo)準(zhǔn)向酝。

　　我們建議禁糖，在選擇數(shù)控系統(tǒng)方面，要特別注意：一要盡量向一個著名廠家的型號系列靠攏盖疾。這樣既有利于維修和管理狞穗，也利于備件的購買。千萬不要把企業(yè)的數(shù)控系統(tǒng)搞成萬國牌警沧。二要清楚所選廠家在國內(nèi)的維修服務(wù)狀況民轴，以免將來后患無窮。

　　數(shù)控系統(tǒng)選定之后夹姥，用戶根據(jù)機(jī)床實(shí)際狀況杉武，決定更換或不更換驅(qū)動系統(tǒng)辙诞。若不更換辙售，則必須確認(rèn)老驅(qū)動系統(tǒng)與數(shù)控系統(tǒng)是否可以匹配。

　　對于機(jī)床測量系統(tǒng)飞涂，目前數(shù)控系統(tǒng)的要求是增量式脈沖編碼輸入旦部，所以老機(jī)床所配的感應(yīng)同步尺或旋轉(zhuǎn)變壓器等測量元件均需用增量式脈沖編碼器、光柵尺代替较店。

　　對于外圍電路士八，改造可采取的方案有兩種：“接口型改造”，即保留外圍繼電器電路梁呈，只對NC婚度、PLC進(jìn)行改造，新PLC不參與外圍電路控制官卡，只處理NC所需的指令信號蝗茁。此方案改造設(shè)計、調(diào)試工作量較小剥乍。另一種是“徹底改造”泊术，在繼電器邏輯較復(fù)雜，故障率較高斧炎，用戶又能提供清楚邏輯圖的情況下沃菩，可用新NC所帶的PLC將外圍電路全部改造，簡化了外圍電路铝寿，又合理利用了PLC的控制能力片迁。此方案可大大簡化硬件電路，大大提高可靠性，但改造設(shè)計煞肠、調(diào)試工作量較大骏芍。

　　(3)各部分安裝形式的確定 其一，控制系統(tǒng)的安裝常見的有懸掛式登鄙、柜式既憔、臺式等。安裝方式的選定骤公，直接決定各種連接電纜的走線方式和電纜長度抚官，也關(guān)系到操作與維修的方便性。其二阶捆，驅(qū)動系統(tǒng)的安裝凌节，原則上只能采取電氣柜內(nèi)安裝這一種方式，應(yīng)考慮的因素有通風(fēng)冷卻洒试，電纜走線方式及長度倍奢，對其他電器的干擾等。其三垒棋，電動機(jī)的安裝卒煞，根據(jù)機(jī)床的實(shí)際，確定電動機(jī)的安裝方式：①法蘭式叼架，②底座式畔裕，③帶底座法蘭式，再加上軸伸方向乖订、電動機(jī)接線盒的位置等扮饶，這些由電動機(jī)的訂貨輔助參數(shù)確定。其四乍构，測量系統(tǒng)的安裝惜肃，如選擇電動機(jī)內(nèi)裝編碼器的結(jié)構(gòu)方式，電動機(jī)安裝一確定仓近，它也就確定了盲狈；外裝式需要有彈性聯(lián)軸節(jié)、安裝卡子蚓绞、電纜走線方向及長度等的考慮泉疆；對于光柵尺，安裝的問題則應(yīng)重視雌吱，除安裝可行性外滑攘，定尺、動尺的安裝配合盼蝴、安裝精度超璧、溫度影響等均需考慮隙趣。

　　三、項目的實(shí)施

　　1.施工隊伍的選擇

　　機(jī)床大修改造方案設(shè)計的好壞嘴缓，大修改造成果的優(yōu)劣旱万，除了經(jīng)濟(jì)因素外，很大程度上依賴于施工隊伍的素質(zhì)吐句。這是一項很重要的工作胁后，參與項目施工的公司應(yīng)具備下列條件。

　　(1)完整嗦枢、高效的技術(shù)支持體系 關(guān)鍵是人的因素攀芯。該公司應(yīng)具備一支包括機(jī)械、電氣文虏、液壓侣诺、工藝工裝等全方位的、具有多年豐富的設(shè)計氧秘、制造年鸳、裝配、調(diào)試工作經(jīng)驗的工程師隊伍丸相，同時還應(yīng)有一支能打硬仗的現(xiàn)場施工隊伍搔确。這種工作模式是當(dāng)今市場的經(jīng)濟(jì)條件下的流行模式。

　　(2)適應(yīng)市場經(jīng)濟(jì)條件下的經(jīng)營管理模式 關(guān)鍵還是人的因素已添。擯棄計劃經(jīng)濟(jì)條件下企業(yè)管理中的一切阻礙發(fā)揮每個人積極性的組織形式和管理方法妥箕，組建起能快速響應(yīng)市場需求的企業(yè)結(jié)構(gòu)滥酥，并在市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中不斷改進(jìn)鹰觅、完善，同時還要考慮該公司的規(guī)模棍丽、資金狀況等諸多因素田蝠。

　　2.硬件定貨

　　經(jīng)過如上的全面考慮，施工隊伍已選定慈翔，技術(shù)方案的細(xì)節(jié)確定权塑，訂貨清單即可列出。用戶和工程公司可本著相互信任的態(tài)度因镊，從降低成本和保證可靠性兩方面綜合考慮托茅，確定國內(nèi)外定貨清單，并簽訂正式改造合同晋劫。在定貨進(jìn)行的同時层焚，工程人員即可開始著手進(jìn)行系統(tǒng)機(jī)械大
修、項修及電氣軟件編制怎机、實(shí)驗室調(diào)試工作岸腔。

　　3.現(xiàn)場調(diào)試

　　這是改造能否成功的關(guān)鍵環(huán)節(jié)坪江，工程人員在這一階段完成機(jī)、電聯(lián)調(diào)脑溢，數(shù)控系統(tǒng)的最終調(diào)試僵朗、驅(qū)動系統(tǒng)的參數(shù)最佳化調(diào)節(jié)等工作，并為驗收作準(zhǔn)備屑彻。

　　4.試加工驗收

　　通常有兩個內(nèi)容：標(biāo)準(zhǔn)樣件的試切削验庙，按照國際標(biāo)準(zhǔn)，不同類型的機(jī)床都有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)試切削程序社牲；機(jī)床精度的校驗壶谒，根據(jù)各廠測量水平的高低，采用相應(yīng)手段膳沽，有條件的用戶可采用激光干涉儀進(jìn)行測量汗菜，這樣機(jī)床位置測量系統(tǒng)的補(bǔ)償可采用得到的數(shù)據(jù)，從而提高機(jī)床精度挑社。

　　5.資料陨界、培訓(xùn)及保修

　　在驗收工作結(jié)束之后，還需要進(jìn)行技術(shù)資料整理痛阻、歸檔并提供給用戶菌瘪，還要對用戶進(jìn)行技術(shù) 培訓(xùn)及保修工作。

　　舊機(jī)床的數(shù)控化改造事業(yè)方興未艾音拢，在我國目前形勢下將大批故障機(jī)床尤其是一大批進(jìn)口的數(shù)控機(jī)床莱芥、精密機(jī)床和二手設(shè)備進(jìn)行改造、升級丈蛇，以較小的投入盡快使這些設(shè)備在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮效能娩证、創(chuàng)造效益，的確是許多企業(yè)的一項不可忽視的課題抬宽。

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