(一)數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展簡史及趨勢

　　1946年誕生了世界上第一臺電子計(jì)算機(jī)瑞佩，這表明人類創(chuàng)造了可增強(qiáng)和部分代替腦力勞動(dòng)的工具阻桅。它與人類在農(nóng)業(yè)己倾、工業(yè)社會中創(chuàng)造的那些只是增強(qiáng)體力勞動(dòng)的工具相比，起了質(zhì)的飛躍核看，為人類進(jìn)入信息社會奠定了基礎(chǔ)。

　　6年后蔫卦，即在1952年券豺，計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到了機(jī)床上，在美國誕生了第一臺數(shù)控機(jī)床桨座。從此读黑，傳統(tǒng)機(jī)床產(chǎn)生了質(zhì)的變化。近半個(gè)世紀(jì)以來破讨，數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)歷了兩個(gè)階段和六代的發(fā)展丛晦。

　　數(shù)控(NC)階段(1952～1970年)

　　早期計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度低，對當(dāng)時(shí)的科學(xué)計(jì)算和數(shù)據(jù)處理影響還不大提陶，但不能適應(yīng)機(jī)床實(shí)時(shí)控制的要求烫沙。人們不得不采用數(shù)字邏輯電路搭成一臺機(jī)床專用計(jì)算機(jī)作為數(shù)控系統(tǒng)，被稱為硬件連接數(shù)控(HARD-WIRED NC)隙笆，簡稱為數(shù)控(NC)锌蓄。隨著元器件的發(fā)展，這個(gè)階段歷經(jīng)了三代撑柔，即1952年的第一代--電子管瘸爽；1959年的第二代--晶體管您访；1965年的第三代--小規(guī)模集成電路。

　　計(jì)算機(jī)數(shù)控(CNC)階段(1970年～現(xiàn)在)

　　到1970年剪决，通用小型計(jì)算機(jī)業(yè)已出現(xiàn)并成批生產(chǎn)灵汪。于是將它移植過來作為數(shù)控系統(tǒng)的核心部件，從此進(jìn)入了計(jì)算機(jī)數(shù)控(CNC)階段(把計(jì)算機(jī)前面應(yīng)有的通用兩個(gè)字省略了)昼捍。到1971年驮尘，美國INTEL公司在世界上第一次將計(jì)算機(jī)的兩個(gè)最核心的部件--運(yùn)算器和控制器，采用大規(guī)模集成電路技術(shù)集成在一塊芯片上央匀，稱之為微處理器(MICROPROCESSOR)温辉，又可稱為中央處理單元(簡稱CPU)。

　　到1974年微處理器被應(yīng)用于數(shù)控系統(tǒng)试著。這是因?yàn)樾⌒陀?jì)算機(jī)功能太強(qiáng)亡铺，控制一臺機(jī)床能力有富裕(故當(dāng)時(shí)曾用于控制多臺機(jī)床，稱之為群控)橱柒，不如采用微處理器經(jīng)濟(jì)合理厕猴。而且當(dāng)時(shí)的小型機(jī)可靠性也不理想。早期的微處理器速度和功能雖還不夠高主靡，但可以通過多處理器結(jié)構(gòu)來解決盲外。由于微處理器是通用計(jì)算機(jī)的核心部件，故仍稱為計(jì)算機(jī)數(shù)控否艺。

　　到了1990年棺蛾，PC機(jī)(個(gè)人計(jì)算機(jī)，國內(nèi)習(xí)慣稱微機(jī))的性能已發(fā)展到很高的階段盒苛，可以滿足作為數(shù)控系統(tǒng)核心部件的要求怜俐。數(shù)控系統(tǒng)從此進(jìn)入了基于PC的階段。

　　總之邓尤，計(jì)算機(jī)數(shù)控階段也經(jīng)歷了三代拍鲤。即1970年的第四代--小型計(jì)算機(jī)；1974年的第五代--微處理器和1990年的第六代--基于PC(國外稱為PC-BASED)汞扎。

　　還要指出的是季稳，雖然國外早已改稱為計(jì)算機(jī)數(shù)控(即CNC)了，而我國仍習(xí)慣稱數(shù)控(NC)澈魄。所以我們?nèi)粘Ｖv的數(shù)控绞幌，實(shí)質(zhì)上已是指計(jì)算機(jī)數(shù)控了。

　　數(shù)控未來發(fā)展的趨勢

　　繼續(xù)向開放式一忱、基于PC的第六代方向發(fā)展

　　基于PC所具有的開放性莲蜘、低成本、高可靠性帘营、軟硬件資源豐富等特點(diǎn)票渠，更多的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家會走上這條道路逐哈。至少采用PC機(jī)作為它的前端機(jī)，來處理人機(jī)界面裙闪、編程蒙玩、聯(lián)網(wǎng)通信等問題，由原有的系統(tǒng)承擔(dān)數(shù)控的任務(wù)俯够。PC機(jī)所具有的友好的人機(jī)界面绅刨，將普及到所有的數(shù)控系統(tǒng)。遠(yuǎn)程通訊峰适，遠(yuǎn)程診斷和維修將更加普遍抗钻。

　　向高速化和高精度化發(fā)展

　　這是適應(yīng)機(jī)床向高速和高精度方向發(fā)展的需要。

　　向智能化方向發(fā)展

　　隨著人工智能在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的不斷滲透和發(fā)展靶姻，數(shù)控系統(tǒng)的智能化程度將不斷提高褒述。

　　應(yīng)用自適應(yīng)控制技術(shù)

　　數(shù)控系統(tǒng)能檢測過程中一些重要信息，并自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)的有關(guān)參數(shù)怀拨，達(dá)到改進(jìn)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的目的逃窜。

　　引入專家系統(tǒng)指導(dǎo)加工

　　將熟練工人和專家的經(jīng)驗(yàn)，加工的一般規(guī)律和特殊規(guī)律存入系統(tǒng)中妒槐，以工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫為支撐止骨，建立具有人工智能的專家系統(tǒng)。

　　引入故障診斷專家系統(tǒng)

　　智能化數(shù)字伺服驅(qū)動(dòng)裝置

　　可以通過自動(dòng)識別負(fù)載吮铭，而自動(dòng)調(diào)整參數(shù)时迫，使驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)獲得最佳的運(yùn)行。

　　(二)機(jī)床數(shù)控化改造的必要性

　　微觀看改造的必要性

　　從微觀上看沐兵，數(shù)控機(jī)床比傳統(tǒng)機(jī)床有以下突出的優(yōu)越性别垮，而且這些優(yōu)越性均來自數(shù)控系統(tǒng)所包含的計(jì)算機(jī)的威力便监。

　　可以加工出傳統(tǒng)機(jī)床加工不出來的曲線扎谎、曲面等復(fù)雜的零件。

　　由于計(jì)算機(jī)有高超的運(yùn)算能力烧董，可以瞬時(shí)準(zhǔn)確地計(jì)算出每個(gè)坐標(biāo)軸瞬時(shí)應(yīng)該運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)量毁靶，因此可以復(fù)合成復(fù)雜的曲線或曲面。

　　可以實(shí)現(xiàn)加工的自動(dòng)化逊移，而且是柔性自動(dòng)化预吆，從而效率可比傳統(tǒng)機(jī)床提高3～7倍。

　　由于計(jì)算機(jī)有記憶和存儲能力胳泉，可以將輸入的程序記住和存儲下來拐叉，然后按程序規(guī)定的順序自動(dòng)去執(zhí)行，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化扇商。數(shù)控機(jī)床只要更換一個(gè)程序厨棒，就可實(shí)現(xiàn)另一工件加工的自動(dòng)化棠吨，從而使單件和小批生產(chǎn)得以自動(dòng)化，故被稱為實(shí)現(xiàn)了柔性自動(dòng)化盟拨。

　　加工零件的精度高逻盅，尺寸分散度小，使裝配容易琢账，不再需要修配阻羞。

　　可實(shí)現(xiàn)多工序的集中，減少零件 在機(jī)床間的頻繁搬運(yùn)蟆蔫。

　　擁有自動(dòng)報(bào)警忘拧、自動(dòng)監(jiān)控、自動(dòng)補(bǔ)償?shù)榷喾N自律功能勃提，因而可實(shí)現(xiàn)長時(shí)間無人看管加工湿儡。

　　由以上五條派生的好處。：降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度凹尺，節(jié)省了勞動(dòng)力(一個(gè)人可以看管多臺機(jī)床)处榔，減少了工裝，縮短了新產(chǎn)品試制周期和生產(chǎn)周期吊宋，可對市場需求作出快速反應(yīng)等等纲辽。

　　以上這些優(yōu)越性是前人想象不到的，是一個(gè)極為重大的突破璃搜。此外拖吼，機(jī)床數(shù)控化還是推行FMC(柔性制造單元)、FMS(柔性制造系統(tǒng))以及CIMS(計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng))等企業(yè)信息化改造的基礎(chǔ)这吻。數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成為制造業(yè)自動(dòng)化的核心技術(shù)和基礎(chǔ)技術(shù)吊档。

　　宏觀看改造的必要性

　　從宏觀上看，工業(yè)發(fā)達(dá)國家的軍唾糯、民機(jī)械工業(yè)怠硼，在70年代末、80年代初已開始大規(guī)模應(yīng)用數(shù)控機(jī)床移怯。其本質(zhì)是香璃，采用信息技術(shù)對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)(包括軍、民機(jī)械工業(yè))進(jìn)行技術(shù)改造舟误。除在制造過程中采用數(shù)控機(jī)床葡秒、FMC、FMS外沃羽，還包括在產(chǎn)品開發(fā)中推行CAD捺膳、CAE、CAM鉴膝、虛擬制造以及在生產(chǎn)管理中推行MIS(管理信息系統(tǒng))诵两、CIMS等等裹五。以及在其生產(chǎn)的產(chǎn)品中增加信息技術(shù)，包括人工智能等的含量睛宝。由于采用信息技術(shù)對國外軍捅县、民機(jī)械工業(yè)進(jìn)行深入改造(稱之為信息化)，最終使得他們的產(chǎn)品在國際軍品和民品的市場上競爭力大為增強(qiáng)酬楚。而我們在信息技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)方面比發(fā)達(dá)國家約落后20年猪晰。如我國機(jī)床擁有量中，數(shù)控機(jī)床的比重(數(shù)控化率)到1995年只有1.9％谜珠，而日本在1994年已達(dá)20.8％状寨，因此每年都有大量機(jī)電產(chǎn)品進(jìn)口。這也就從宏觀上說明了機(jī)床數(shù)控化改造的必要性士修。

　　(三)機(jī)床與生產(chǎn)線數(shù)控化改造的市場

　　機(jī)床數(shù)控化改造的市場

　　我國目前機(jī)床總量380余萬臺枷遂，而其中數(shù)控機(jī)床總數(shù)只有11.34萬臺，即我國機(jī)床數(shù)控化率不到3%棋嘲。近10年來酒唉，我國數(shù)控機(jī)床年產(chǎn)量約為0.6～0.8萬臺，年產(chǎn)值約為18億元沸移。機(jī)床的年產(chǎn)量數(shù)控化率為6%痪伦。我國機(jī)床役齡10年以上的占60%以上；10年以下的機(jī)床中雹锣，自動(dòng)/半自動(dòng)機(jī)床不到20%网沾，F(xiàn)MC/FMS等自動(dòng)化生產(chǎn)線更屈指可數(shù)(美國和日本自動(dòng)和半自動(dòng)機(jī)床占60%以上)∪锞簦可見我們的大多數(shù)制造行業(yè)和企業(yè)的生產(chǎn)辉哥、加工裝備絕大數(shù)是傳統(tǒng)的機(jī)床，而且半數(shù)以上是役齡在10年以上的舊機(jī)床攒射。用這種裝備加工出來的產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量差醋旦、品種少、檔次低匆篓、成本高猬肖、供貨期長余窖，從而在國際猾妖、國內(nèi)市場上缺乏競爭力，直接影響一個(gè)企業(yè)的產(chǎn)品森片、市場啼脑、效益，影響企業(yè)的生存和發(fā)展毯炊。所以必須大力提高機(jī)床的數(shù)控化率令袒。

　　進(jìn)口設(shè)備和生產(chǎn)線的數(shù)控化改造市場

　　我國自改革開放以來瞄隶，很多企業(yè)從國外引進(jìn)技術(shù)、設(shè)備和生產(chǎn)線進(jìn)行技術(shù)改造程蠕。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)第讯，從1979～1988年10年間，全國引進(jìn)技術(shù)改造項(xiàng)目就有18446項(xiàng)辣铡，大約165.8億美元褒碌。

　　這些項(xiàng)目中，大部分項(xiàng)目為我國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)揮了應(yīng)有的作用酣衷。但是有的引進(jìn)項(xiàng)目由于種種原因交惯，設(shè)備或生產(chǎn)線不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，甚至癱瘓穿仪，使企業(yè)的效益受到影響席爽，嚴(yán)重的使企業(yè)陷入困境。一些設(shè)備啊片、生產(chǎn)線從國外引進(jìn)以后只锻，有的消化吸收不好，備件不全紫谷，維護(hù)不當(dāng)炬藤，結(jié)果運(yùn)轉(zhuǎn)不良；有的引進(jìn)時(shí)只注意引進(jìn)設(shè)備碴里、儀器沈矿、生產(chǎn)線，忽視軟件咬腋、工藝羹膳、管理等，造成項(xiàng)目不完整根竿，設(shè)備潛力不能發(fā)揮缰寻；有的甚至不能啟動(dòng)運(yùn)行，沒有發(fā)揮應(yīng)有的作用卜呈；有的生產(chǎn)線的產(chǎn)品銷路很好艰耿，但是因?yàn)樵O(shè)備故障不能達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)；有的因?yàn)槟芎母吖笠āa(chǎn)品合格率低而造成虧損苔盆；有的已引進(jìn)較長時(shí)間，需要進(jìn)行技術(shù)更新欲灾。種種原因使有的設(shè)備不僅沒有創(chuàng)造財(cái)富茵窃，反而消耗著財(cái)富。這些不能使用的設(shè)備、生產(chǎn)線是個(gè)包袱漏北，也是一批很大的存量資產(chǎn)范蛉，修好了就是財(cái)富。只要找出主要的技術(shù)難點(diǎn)舵牛，解決關(guān)鍵技術(shù)問題份噪，就可以最小的投資盤活最大的存量資產(chǎn)，爭取到最大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益援制。這也是一個(gè)極大的改造市場锨用。

　　(四)數(shù)控化改造的內(nèi)容及優(yōu)缺

　　國外改造業(yè)的興起

　　在美國、日本和德國等發(fā)達(dá)國家隘谣，它們的機(jī)床改造作為新的經(jīng)濟(jì)增長行業(yè)增拥，生意盎然，正處在黃金時(shí)代寻歧。由于機(jī)床以及技術(shù)的不斷進(jìn)步掌栅，機(jī)床改造是個(gè)永恒的課題。我國的機(jī)床改造業(yè)码泛，也從老的行業(yè)進(jìn)入到以數(shù)控技術(shù)為主的新的行業(yè)猾封。在美國、日本噪珊、德國晌缘，用數(shù)控技術(shù)改造機(jī)床和生產(chǎn)線具有廣闊的市場，已形成了機(jī)床和生產(chǎn)線數(shù)控改造的新的行業(yè)痢站。在美國磷箕，機(jī)床改造業(yè)稱為機(jī)床再生(Remanufacturing)業(yè)。從事再生業(yè)的著名公司有：Bertsche工程公司悯女、ayton機(jī)床公司侍肯、Devlieg-Bullavd(得寶)服務(wù)集團(tuán)、US設(shè)備公司等犀震。美國得寶公司已在中國開辦公司身犯。在日本，機(jī)床改造業(yè)稱為機(jī)床改裝(Retrofitting)業(yè)禀坝。從事改裝業(yè)的著名公司有：大隈工程集團(tuán)动娄、崗三機(jī)械公司、千代田工機(jī)公司伟秩、野崎工程公司篓疚、濱田工程公司、山本工程公司等蚓夺。

　　數(shù)控化改造的內(nèi)容

　　機(jī)床與生產(chǎn)線的數(shù)控化改造主要內(nèi)容有以下幾點(diǎn)：

　　其一是恢復(fù)原功能熊朵，對機(jī)床、生產(chǎn)線存在的故障部分進(jìn)行診斷并恢復(fù)赛喊；

　　其二是NC化殖熟，在普通機(jī)床上加數(shù)顯裝置，或加數(shù)控系統(tǒng)斑响，改造成NC機(jī)床菱属、CNC機(jī)床；

　　其三是翻新舰罚，為提高精度纽门、效率和自動(dòng)化程度，對機(jī)械营罢、電氣部分進(jìn)行翻新赏陵，對機(jī)械部分重新裝配加工，恢復(fù)原精度饲漾；對其不滿足生產(chǎn)要求的CNC系統(tǒng)以最新CNC進(jìn)行更新蝙搔；

　　其四是技術(shù)更新或技術(shù)創(chuàng)新，為提高性能或檔次考传，或?yàn)榱耸褂眯鹿に嚦孕汀⑿录夹g(shù)，在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行較大規(guī)模的技術(shù)更新或技術(shù)創(chuàng)新僚楞，較大幅度地提高水平和檔次的更新改造勤晚。

　　數(shù)控化改造的優(yōu)缺

　　減少投資額、交貨期短

　　同購置新機(jī)床相比闽芳，一般可以節(jié)省60%～80%的費(fèi)用倘粮，改造費(fèi)用低。特別是大型媚尊、特殊機(jī)床尤其明顯你浸。一般大型機(jī)床改造，只花新機(jī)床購置費(fèi)用的1/3剃坦，交貨期短节暇。但有些特殊情況，如高速主軸绝电、托盤自動(dòng)交換裝置的制作與安裝過于費(fèi)工忿奈、費(fèi)錢，往往改造成本提高2～3倍默在，與購置新機(jī)床相比饰址，只能節(jié)省投資50%左右。

　　機(jī)械性能穩(wěn)定可靠跺诈，結(jié)構(gòu)受限

　　所利用的床身产舞、立柱等基礎(chǔ)件都是重而堅(jiān)固的鑄造構(gòu)件，而不是那種焊接構(gòu)件，改造后的機(jī)床性能高易猫、質(zhì)量好耻煤，可以作為新設(shè)備繼續(xù)使用多年。但是受到原來機(jī)械結(jié)構(gòu)的限制准颓，不宜做突破性的改造哈蝇。

　　熟悉了解設(shè)備、便于操作維修

　　購買新設(shè)備時(shí)攘已，不了解新設(shè)備是否能滿足其加工要求炮赦。改造則不然，可以精確地計(jì)算出機(jī)床的加工能力样勃；另外吠勘，由于多年使用，操作者對機(jī)床的特性早已了解峡眶，在操作使用和維修方面培訓(xùn)時(shí)間短看幼，見效快。改造的機(jī)床一安裝好鹿连，就可以實(shí)現(xiàn)全負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)缠染。

　　可充分利用現(xiàn)有的條件

　　可以充分利用現(xiàn)有地基，不必像購入新設(shè)備時(shí)那樣需重新構(gòu)筑地基磷拧。

　　可以采用最新的控制技術(shù)

　　可根據(jù)技術(shù)革新的發(fā)展速度骡梨，及時(shí)地提高生產(chǎn)設(shè)備的自動(dòng)化水平和效率，提高設(shè)備質(zhì)量和檔次者赴，將舊機(jī)床改成當(dāng)今水平的機(jī)床日胖。

　　(五)數(shù)控系統(tǒng)的選擇

　　數(shù)控系統(tǒng)主要有三種類型，改造時(shí)碗厕，應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇习荚。

　　步進(jìn)電機(jī)拖動(dòng)的開環(huán)系統(tǒng)

　　該系統(tǒng)的伺服驅(qū)動(dòng)裝置主要是步進(jìn)電機(jī)、功率步進(jìn)電機(jī)誓华、電液脈沖馬達(dá)等仁娱。由數(shù)控系統(tǒng)送出的進(jìn)給指令脈沖，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路控制和功率放大后菇唇，使步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)囊祝，通過齒輪副與滾珠絲杠副驅(qū)動(dòng)執(zhí)行部件。只要控制指令脈沖的數(shù)量匪补、頻率以及通電順序伞辛，便可控制執(zhí)行部件運(yùn)動(dòng)的位移量、速度和運(yùn)動(dòng)方向夯缺。這種系統(tǒng)不需要將所測得的實(shí)際位置和速度反饋到輸入端蚤氏，故稱之為開環(huán)系統(tǒng)甘耿，該系統(tǒng)的位移精度主要決定于步進(jìn)電機(jī)的角位移精度，齒輪絲杠等傳動(dòng)元件的節(jié)距精度竿滨，所以系統(tǒng)的位移精度較低佳恬。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)試維修方便姐呐，工作可靠殿怜，成本低典蝌，易改裝成功曙砂。

　　異步電動(dòng)機(jī)或直流電機(jī)拖動(dòng)，光柵測量反饋的閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)

　　該系統(tǒng)與開環(huán)系統(tǒng)的區(qū)別是：由光柵骏掀、感應(yīng)同步器等位置檢測裝置測得的實(shí)際位置反饋信號鸠澈，隨時(shí)與給定值進(jìn)行比較，將兩者的差值放大和變換退博，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)颖助，以給定的速度向著消除偏差的方向運(yùn)動(dòng)，直到給定位置與反饋的實(shí)際位置的差值等于零為止别印。閉環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上比開環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)復(fù)雜戏筹，成本也高，對環(huán)境室溫要求嚴(yán)嫁昌。設(shè)計(jì)和調(diào)試都比開環(huán)系統(tǒng)難缓万。但是可以獲得比開環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)更高的精度，更快的速度锁荚，驅(qū)動(dòng)功率更大的特性指標(biāo)蔫狰。可根據(jù)產(chǎn)品技術(shù)要求滴练，決定是否采用這種系統(tǒng)芋妻。

　　交/直流伺服電機(jī)拖動(dòng)，編碼器反饋的半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)

　　半閉環(huán)系統(tǒng)檢測元件安裝在中間傳動(dòng)件上摊桅，間接測量執(zhí)行部件的位置昭礁。它只能補(bǔ)償系統(tǒng)環(huán)路內(nèi)部部分元件的誤差，因此藻丢，它的精度比閉環(huán)系統(tǒng)的精度低徙菠，但是它的結(jié)構(gòu)與調(diào)試都較閉環(huán)系統(tǒng)簡單。在將角位移檢測元件與速度檢測元件和伺服電機(jī)作成一個(gè)整體時(shí)則無需考慮位置檢測裝置的安裝問題郁岩。

　　當(dāng)前生產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的公司廠家比較多婿奔，國外著名公司的如德國SIEMENS公司、日本FANUC公司问慎；國內(nèi)公司如中國珠峰公司萍摊、北京航天機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)集團(tuán)公司挤茄、華中數(shù)控公司和沈陽高檔數(shù)控國家工程研究中心。

　　選擇數(shù)控系統(tǒng)時(shí)主要是根據(jù)數(shù)控改造后機(jī)床要達(dá)到的各種精度冰木、驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率和用戶的要求穷劈。

　　(六)數(shù)控改造中主要機(jī)械部件改裝探討

　　一臺新的數(shù)控機(jī)床，在設(shè)計(jì)上要達(dá)到：有高的靜動(dòng)態(tài)剛度踊沸；運(yùn)動(dòng)副之間的摩擦系數(shù)小歇终，傳動(dòng)無間隙；功率大逼龟；便于操作和維修评凝。機(jī)床數(shù)控改造時(shí)應(yīng)盡量達(dá)到上述要求。不能認(rèn)為將數(shù)控裝置與普通機(jī)床連接在一起就達(dá)到了數(shù)控機(jī)床的要求秦代，還應(yīng)對主要部件進(jìn)行相應(yīng)的改造使其達(dá)到一定的設(shè)計(jì)要求潦号，才能獲得預(yù)期的改造目的。

　　滑動(dòng)導(dǎo)軌副

　　對數(shù)控車床來說蚯景，導(dǎo)軌除應(yīng)具有普通車床導(dǎo)向精度和工藝性外慨锅，還要有良好的耐摩擦、磨損特性楣索，并減少因摩擦阻力而致死區(qū)庐钱。同時(shí)要有足夠的剛度，以減少導(dǎo)軌變形對加工精度的影響媳惦，要有合理的導(dǎo)軌防護(hù)和潤滑滴图。

　　齒輪副

　　一般機(jī)床的齒輪主要集中在主軸箱和變速箱中。為了保證傳動(dòng)精度给急，數(shù)控機(jī)床上使用的齒輪精度等級都比普通機(jī)床高痒渊。在結(jié)構(gòu)上要能達(dá)到無間隙傳動(dòng)，因而改造時(shí)烁胳，機(jī)床主要齒輪必須滿足數(shù)控機(jī)床的要求蝇裤，以保證機(jī)床加工精度。

　　滑動(dòng)絲杠與滾珠絲杠

　　絲杠傳動(dòng)直接關(guān)系到傳動(dòng)鏈精度频鉴。絲杠的選用主要取決于加工件的精度要求和拖動(dòng)扭矩要求栓辜。被加工件精度要求不高時(shí)可采用滑動(dòng)絲杠，但應(yīng)檢查原絲杠磨損情況垛孔，如螺距誤差及螺距累計(jì)誤差以及相配螺母間隙藕甩。一般情況滑動(dòng)絲杠應(yīng)不低于6級，螺母間隙過大則更換螺母周荐。采用滑動(dòng)絲杠相對滾珠絲杠價(jià)格較低狭莱，但難以滿足精度較高的零件加工。

　　滾珠絲杠摩擦損失小概作，效率高腋妙，其傳動(dòng)效率可在90%以上默怨；精度高，壽命長骤素；啟動(dòng)力矩和運(yùn)動(dòng)時(shí)力矩相接近匙睹，可以降低電機(jī)啟動(dòng)力矩。因此可滿足較高精度零件加工要求撑枯。

　　安全防護(hù)

　　效必須以安全為前提顺盆。在機(jī)床改造中要根據(jù)實(shí)際情況采取相應(yīng)的措施，切不可忽視簇抑。滾珠絲杠副是精密元件莹遍，工作時(shí)要嚴(yán)防灰塵特別是切屑及硬砂粒進(jìn)入滾道。在縱向絲杠上也可加整體鐵板防護(hù)罩悯堂。大拖板與滑動(dòng)導(dǎo)軌接觸的兩端面要密封好巢段，絕對防止硬質(zhì)顆粒狀的異物進(jìn)入滑動(dòng)面損傷導(dǎo)軌勘米。

　　(七)機(jī)床數(shù)控改造主要步驟

　　改造方案的確定

　　改造的可行性分析通過以后矗壹，就可以針對某臺或某幾臺機(jī)床的現(xiàn)況確定改造方案，一般包括：

　　機(jī)械修理與電氣改造相結(jié)合

　　一般來說痪猿，需進(jìn)行電氣改造的機(jī)床几郎，都需進(jìn)行機(jī)械修理。要確定修理的要求续残、范圍兑狱、內(nèi)容；也要確定因電氣改造而需進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)改造的要求鸵赫、內(nèi)容衣屏；還要確定電氣改造與機(jī)械修理、改造之間的交錯(cuò)時(shí)間要求辩棒。機(jī)械性能的完好是電氣改造成功的基礎(chǔ)狼忱。

　　先易后難、先局部后全局

　　確定改造步驟時(shí)一睁，應(yīng)把整個(gè)電氣部分改造先分成若干個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行钻弄，如數(shù)控系統(tǒng)、測量系統(tǒng)者吁、主軸窘俺、進(jìn)給系統(tǒng)、面板控制與強(qiáng)電部分等复凳，待各系統(tǒng)基本成型后再互聯(lián)完成全系統(tǒng)工作瘤泪。這樣可使改造工作減少遺漏和差錯(cuò)。在每個(gè)子系統(tǒng)工作中育八，應(yīng)先做技術(shù)性較低的对途、工作量較大的工作丘逸，然后做技術(shù)性高的、要求精細(xì)的工作肝珍，使人的注意力能集中到關(guān)鍵地方跪倘。

　　根據(jù)使用條件選擇系統(tǒng)

　　針對某臺或某幾臺機(jī)床，確定它的環(huán)境芍司、溫度馏旅、濕度、灰塵抽堵、電源构眶、光線，甚至有否鼠害等外界使用條件起忠，這對選擇電氣系統(tǒng)的防護(hù)性能希金、抗干擾性能、自冷卻性能聋芹、空氣過濾性能等可提供正確的依據(jù)爵林，使改造后的電氣系統(tǒng)有了可靠的使用保證。當(dāng)然沥涕，電氣系統(tǒng)的選擇必須考慮成熟產(chǎn)品臣环，性能合理、實(shí)用求泰，有備件及維修支持央渣，功能滿足當(dāng)前和今后若干年內(nèi)的發(fā)展要求等。

　　落實(shí)參與改造人員和責(zé)任

　　改造是一個(gè)系統(tǒng)工程渴频，人員配備十分重要芽丹。除了人員的素質(zhì)條件外，根據(jù)項(xiàng)目的大小卜朗，合理地確定人數(shù)與分工是關(guān)鍵拔第。人員太少不利于開展工作，人員太多也容易引起混亂聊替。根據(jù)各個(gè)劃分開的子系統(tǒng)楼肪，確定人員職責(zé)，有主有次惹悄，便于組織與協(xié)調(diào)春叫。如果項(xiàng)目采用對外合作形式，更需在目標(biāo)明確的前提下泣港，界定分工暂殖，確定技術(shù)協(xié)調(diào)人。

　　改造范圍與周期的確定

　　有時(shí)數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)改造墓篇，并不一定包含該機(jī)床全部電氣系統(tǒng)粤沥，應(yīng)根據(jù)科學(xué)的測定和分析決定其改造范圍础估。停機(jī)改造的周期，根據(jù)各企業(yè)的實(shí)際情況確定索射，考慮因素有生產(chǎn)緊張程度牙德、人員技術(shù)水平、準(zhǔn)備工作充分程度虎铅、新系統(tǒng)大小與復(fù)雜程度庭钢，甚至還包括天氣情況等。切忌好大喜功钟骏，急于求成讽钻，匆忙上陣，但也要合理安排企鄙，防止拖拖拉拉扎矾。

　　改造的技術(shù)準(zhǔn)備

　　改造前的技術(shù)準(zhǔn)備充分與否，很大程度上決定著改造能否取得成功倘谢。技術(shù)準(zhǔn)備包括：

　　機(jī)械部分準(zhǔn)備

　　為配合電氣改造而需進(jìn)行的機(jī)械大修改造的測量唉侄、計(jì)算、設(shè)計(jì)顷帖、繪圖美旧、零件制作等應(yīng)先期完成渤滞。同時(shí)對停機(jī)后需拆贬墩、改、加工的部分等應(yīng)事先規(guī)劃完畢妄呕，提出明確要求陶舞，與整個(gè)改造工作銜接得當(dāng)。

　　新系統(tǒng)電氣資料消化

　　新系統(tǒng)有許多新功能绪励、新要求肿孵、新技術(shù)，因此改造前應(yīng)熟悉技術(shù)資料疏魏，包括系統(tǒng)原理說明停做、線路圖、PLC梯形圖及文本大莫、安裝調(diào)試說明蛉腌、使用手冊、編程手冊等厨朗。要有充裕的時(shí)間來對上述資料進(jìn)行翻譯(進(jìn)口系統(tǒng))瑟顶、消化、整理淀然、核對鹿腕，做到思路清晰秋豌，層次分明。

　　新舊系統(tǒng)接口的轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)

　　根據(jù)每臺設(shè)備改造范圍不同悼锻，需事先設(shè)計(jì)接口部分轉(zhuǎn)換劲旗，若全部改造的，應(yīng)設(shè)計(jì)機(jī)電轉(zhuǎn)換接口透辜、操作面板控制與配置潭三、互聯(lián)部分接點(diǎn)、參數(shù)測量點(diǎn)掀塞、維修位置等玖项，要求操作與維修方便、合理喂很，線路走向通順惜颇、中小連接點(diǎn)少，強(qiáng)弱電干擾最小少辣，備有適當(dāng)裕量等凌摄。局部改造的，還需要考慮新舊系統(tǒng)的性能匹配漓帅、電壓極性與大小變換锨亏、安裝位置、數(shù)模轉(zhuǎn)換等忙干，必要時(shí)需自行制作轉(zhuǎn)換接口器予。

　　操作、編程人員的技術(shù)培訓(xùn)

　　機(jī)床電氣系統(tǒng)改造后捐迫，必然對操作乾翔、編程人員帶來新的要求。因此提前對操作人員和編程人員進(jìn)行新系統(tǒng)知識培訓(xùn)十分重要施戴，否則將影響改造后的機(jī)床迅速投入生產(chǎn)反浓。培訓(xùn)內(nèi)容一般應(yīng)包括新的操作面板配置、功能赞哗、指示含義峡哥；新系統(tǒng)的功能范圍、使用方法及與舊系統(tǒng)的差別蕴脯；維護(hù)保養(yǎng)要求烙昼；編程標(biāo)準(zhǔn)與自動(dòng)化編程等等。重點(diǎn)是弄懂袒覆、弄通操作說明書和編程說明書骤顿。

　　調(diào)試步驟與驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)的確定

　　新的電氣系統(tǒng)改造完以后，怎樣進(jìn)行調(diào)試以及確定合理的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，也是技術(shù)準(zhǔn)備工作的重要一環(huán)海黍。調(diào)試工作涉及機(jī)械婶祥、液壓、電氣闲挚、控制阴迹、傳感等，因此必須由項(xiàng)目負(fù)責(zé)人進(jìn)行年粟，其它人員配合俭疤。調(diào)試步驟可從簡到繁，從小到大缔俄，從外到里進(jìn)行弛秋，也可先局部后全局，先子系統(tǒng)后整系統(tǒng)進(jìn)行俐载。驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)是對新系統(tǒng)的考核蟹略，制定時(shí)必須實(shí)事求是，過高或過低的標(biāo)準(zhǔn)都會對改造工作產(chǎn)生負(fù)面影響遏佣。標(biāo)準(zhǔn)一旦確定下來挖炬，不能輕易修改，因?yàn)樗鼱可娴秸麄€(gè)改造工作的各個(gè)環(huán)節(jié)状婶。

　　改造的實(shí)施

　　準(zhǔn)備工作就緒后意敛，即可進(jìn)入改造的實(shí)施階段。實(shí)施階段內(nèi)容按時(shí)間順序分為：

　　原機(jī)床的全面保養(yǎng)

　　機(jī)床經(jīng)長期使用后膛虫，會不同程度地在機(jī)械草姻、液壓、潤滑走敌、清潔等方面存在缺陷碴倾，所以首先要進(jìn)行全面保養(yǎng)。其次蛙饮，應(yīng)對機(jī)床作一次改前的幾何精度、尺寸精度測量滋样，記錄在案迁搜。這樣既可對改造工作起指導(dǎo)參考作用，又可在改造結(jié)束時(shí)作對比分析用督阿。

　　保留的電氣部分最佳化調(diào)整

　　若對電氣系統(tǒng)作局部改造宣葡，則應(yīng)對保留電氣部分進(jìn)行保養(yǎng)和最佳化調(diào)整。如強(qiáng)電部分的零件更換畴制，電機(jī)的保養(yǎng)椰墩，變壓器的烘干絕緣，污染的清潔，通風(fēng)冷卻裝置的清洗喊傻，伺服驅(qū)動(dòng)裝置的最佳化調(diào)整呢烦，老化電線電纜的更新，連接件的緊固等等褂磕。只有對保留的電氣部分做好過細(xì)的最佳化調(diào)整工作闻蛀，才能保證改造后的機(jī)床有較低的故障率。

　　原系統(tǒng)拆除

　　原系統(tǒng)的拆除必須對照原圖紙您市，仔細(xì)進(jìn)行觉痛，及時(shí)在圖紙上作出標(biāo)記，防止遺漏或過拆(局部改造情況下)茵休。在拆的過程中也會發(fā)現(xiàn)一些新系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的欠缺之處薪棒，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充與修正，拆下的系統(tǒng)及零件應(yīng)分門別類榕莺，妥善保管盗尸，以備萬一改造不成功或局部失敗時(shí)恢復(fù)使用。還有一定使用價(jià)值的帽撑，可作其他機(jī)床備件用泼各。切忌大手大腳，亂扔亂放亏拉。

　　合理安排新系統(tǒng)位置及布線

　　根據(jù)新系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖紙扣蜻，合理進(jìn)行新系統(tǒng)配置，包括箱體固定及塘、面板安放莽使、線路走向和固定、調(diào)整元器件位置坊蜂、密封及必要裝飾等港苗。連線工作必須分工明確，有人復(fù)查檢驗(yàn)卢俯，以確保連線工藝規(guī)范陌贪、線徑合適、正確無誤氢熏、可靠美觀想触。

　　調(diào)試

　　調(diào)試必須按事先確定的步驟和要求進(jìn)行。調(diào)試人員應(yīng)頭腦冷靜仲蔼，隨時(shí)記錄晾充，以便發(fā)現(xiàn)和解決問題。調(diào)試中首先試安全保護(hù)系統(tǒng)靈敏度些搅，防止人身崭湾、設(shè)備事故發(fā)生赛邢。調(diào)試現(xiàn)場必須清理干凈，無多余物品猛蔽；各運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)拖板處于全行程中心位置剥悟；能空載試驗(yàn)的，先空載后加載枢舶；能模擬試驗(yàn)的懦胞，先模擬后實(shí)動(dòng)；能手動(dòng)的凉泄，先手動(dòng)后自動(dòng)躏尉。

　　驗(yàn)收及后期工作

　　驗(yàn)收工作應(yīng)聘請有關(guān)的人員共同參加，并按已制定的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行后众。改造的后期工作也很重要胀糜，它有利于項(xiàng)目技術(shù)水平的提高和使設(shè)備盡早投產(chǎn)。驗(yàn)收及后期工作包括：

　　機(jī)床機(jī)械性能驗(yàn)收

　　經(jīng)過機(jī)械修理和改造以及全面保養(yǎng)蒂誉，機(jī)床的各項(xiàng)機(jī)械性能應(yīng)達(dá)到要求教藻，幾何精度應(yīng)在規(guī)定的范圍內(nèi)。

　　電氣控制功能和控制精度驗(yàn)收

　　電氣控制的各項(xiàng)功能必須達(dá)到動(dòng)作正常右锨，靈敏可靠括堤。控制精度應(yīng)用系統(tǒng)本身的功能(如步進(jìn)尺寸等)與標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量器具(如激光干涉儀绍移、坐標(biāo)測量儀等)對照檢查沛专，達(dá)到精度范圍之內(nèi)。同時(shí)還應(yīng)與改造前機(jī)床的各項(xiàng)功能和精度作出對比啤盯，獲得量化的指標(biāo)差讯翎。

　　試件切削驗(yàn)收

　　可以參照國內(nèi)外有關(guān)數(shù)控機(jī)床切削試件標(biāo)準(zhǔn)，在有資格的操作工抬而、編程人員配合下進(jìn)行試切削最勤。試件切削可驗(yàn)收機(jī)床剛度、切削力墓老、噪聲坚矢、運(yùn)動(dòng)軌跡、關(guān)聯(lián)動(dòng)作等豪杉，一般不宜采用產(chǎn)品零件作試件使用理秃。

　　圖紙、資料驗(yàn)收

　　機(jī)床改造完后豆玖，應(yīng)及時(shí)將圖紙(包括原理圖、配置圖蹲居、接線圖沙峻、梯形圖等)、資料(包括各類說明書)、改造檔案(包括改造前摔寨、后的各種記錄)匯總去枷、整理、移交入檔是复。保持資料的完整删顶、有效、連續(xù)淑廊，這對該設(shè)備的今后穩(wěn)定運(yùn)行是十分重要的逗余。

　　總結(jié)、提高

　　每次改造結(jié)束后應(yīng)及時(shí)總結(jié)季惩，既有利于提高技術(shù)人員的業(yè)務(wù)水平录粱，也有利于整個(gè)企業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。

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