一股背、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算機砍没，這表明人類創(chuàng)造了可增強和部分代替腦力勞動的工具坐蓉。它與人類在農(nóng)業(yè)郁秦、工業(yè)社會中創(chuàng)造的那些只是增強體力勞動的工具相比，起了質(zhì)的飛躍浩淹，為人類進入信息社會奠定了基礎(chǔ)能说。

　　6年后，即在1952年井辜，計算機技術(shù)應(yīng)用到了機床上绎谦，在美國誕生了第一臺數(shù)控機床。從此粥脚，傳統(tǒng)機床產(chǎn)生了質(zhì)的變化窃肠。近半個世紀以來，數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)歷了兩個階段和六代的發(fā)展刷允。

　　1.1冤留、數(shù)控（NC）階段（1952～1970年）

　　早期計算機的運算速度低，對當時的科學(xué)計算和數(shù)據(jù)處理影響還不大树灶，但不能適應(yīng)機床實時控制的要求纤怒。人們不得不采用數(shù)字邏輯電路“搭”成一臺機床專用計算機作為數(shù)控系統(tǒng)糯而，被稱為硬件連接數(shù)控（HARD-WIRED NC），簡稱為數(shù)控（NC）泊窘。隨著元器件的發(fā)展熄驼，這個階段歷經(jīng)了三代，即1952年的第一代－－電子管州既；1959年的第二代－－晶體管谜洽；1965年的第三代－－小規(guī)模集成電路。

　　1.2芜溪、計算機數(shù)控（CNC）階段（1970年～現(xiàn)在）

　　到1970年囱叼，通用小型計算機業(yè)已出現(xiàn)并成批生產(chǎn)。于是將它移植過來作為數(shù)控系統(tǒng)的核心部件明殊，從此進入了計算機數(shù)控（CNC）階段（把計算機前面應(yīng)有的“通用”兩個字省略了）沟乘。到1971年，美國INTEL公司在世界上第一次將計算機的兩個最核心的部件－－運算器和控制器蹄警，采用大規(guī)模集成電路技術(shù)集成在一塊芯片上伟铸，稱之為微處理器（MICROPROCESSOR），又可稱為中央處理單元（簡稱CPU）覆首。

　　到1974年微處理器被應(yīng)用于數(shù)控系統(tǒng)厘沉。這是因為小型計算機功能太強，控制一臺機床能力有富裕（故當時曾用于控制多臺機床亦蟋，稱之為群控）护丢，不如采用微處理器經(jīng)濟合理。而且當時的小型機可靠性也不理想纲盟。早期的微處理器速度和功能雖還不夠高砂沛，但可以通過多處理器結(jié)構(gòu)來解決。由于微處理器是通用計算機的核心部件曙求，故仍稱為計算機數(shù)控碍庵。

　　到了1990年，PC機（個人計算機悟狱，國內(nèi)習(xí)慣稱微機）的性能已發(fā)展到很高的階段静浴，可以滿足作為數(shù)控系統(tǒng)核心部件的要求。數(shù)控系統(tǒng)從此進入了基于PC的階段挤渐。

　　總之马绝，計算機數(shù)控階段也經(jīng)歷了三代。即1970年的第四代－－小型計算機挣菲；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）。

　　還要指出的是掷邦，雖然國外早已改稱為計算機數(shù)控（即CNC）了白胀，而我國仍習(xí)慣稱數(shù)控（NC）椭赋。所以我們?nèi)粘Ｖv的“數(shù)控”，實質(zhì)上已是指“計算機數(shù)控”了或杠。

　　1.3哪怔、數(shù)控未來發(fā)展的趨勢

　　1.3.1　繼續(xù)向開放式、基于PC的第六代方向發(fā)展

　　基于PC所具有的開放性赵溢、低成本夷硅、高可靠性、軟硬件資源豐富等特點歧余，更多的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家會走上這條道路氢滋。至少采用PC機作為它的前端機，來處理人機界面跟努、編程价忙、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)垛撬。PC機所具有的友好的人機界面皮围，將普及到所有的數(shù)控系統(tǒng)。遠程通訊达快，遠程診斷和維修將更加普遍捏裂。

　　1.3.2　向高速化和高精度化發(fā)展

　　這是適應(yīng)機床向高速和高精度方向發(fā)展的需要。

　　1.3.3　向智能化方向發(fā)展

　　隨著人工智能在計算機領(lǐng)域的不斷滲透和發(fā)展甸胃，數(shù)控系統(tǒng)的智能化程度將不斷提高吩屹。

　　（1）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客扎，并自動調(diào)整系統(tǒng)的有關(guān)參數(shù)祟峦，達到改進系統(tǒng)運行狀態(tài)的目的。

　♂阌恪（2）引入專家系統(tǒng)指導(dǎo)加工

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

　　（3）引入故障診斷專家系統(tǒng)

　〗嗜蕖（4）智能化數(shù)字伺服驅(qū)動裝置

　　可以通過自動識別負載婶希，而自動調(diào)整參數(shù)，使驅(qū)動系統(tǒng)獲得最佳的運行蓬衡。

　　二喻杈、機床數(shù)控化改造的必要性

　　2.1、微觀看改造的必要性

　　從微觀上看狰晚，數(shù)控機床比傳統(tǒng)機床有以下突出的優(yōu)越性筒饰，而且這些優(yōu)越性均來自數(shù)控系統(tǒng)所包含的計算機的威力须彼。

　　2.1.1 可以加工出傳統(tǒng)機床加工不出來的曲線、曲面等復(fù)雜的零件捶益。

　　由于計算機有高超的運算能力司箫，可以瞬時準確地計算出每個坐標軸瞬時應(yīng)該運動的運動量，因此可以復(fù)合成復(fù)雜的曲線或曲面锌拾。

　　2.1.2 可以實現(xiàn)加工的自動化绕众，而且是柔性自動化，從而效率可比傳統(tǒng)機床提高3～7倍肴摊。

　　由于計算機有記憶和存儲能力姆已，可以將輸入的程序記住和存儲下來，然后按程序規(guī)定的順序自動去執(zhí)行血明，從而實現(xiàn)自動化夫石。數(shù)控機床只要更換一個程序，就可實現(xiàn)另一工件加工的自動化腊尤，從而使單件和小批生產(chǎn)得以自動化鸭僧，故被稱為實現(xiàn)了“柔性自動化”。

　　2.1.3 加工零件的精度高揩页，尺寸分散度小旷偿，使裝配容易，不再需要“修配”爆侣。

　　2.1.4 可實現(xiàn)多工序的集中萍程，減少零件 在機床間的頻繁搬運。

　　2.1.5 擁有自動報警兔仰、自動監(jiān)控茫负、自動補償?shù)榷喾N自律功能，因而可實現(xiàn)長時間無人看管加工乎赴。

　　2.1.6 由以上五條派生的好處忍法。

　　如：降低了工人的勞動強度，節(jié)省了勞動力（一個人可以看管多臺機床）榕吼，減少了工裝饿序，縮短了新產(chǎn)品試制周期和生產(chǎn)周期，可對市場需求作出快速反應(yīng)等等羹蚣。

　　以上這些優(yōu)越性是前人想象不到的原探，是一個極為重大的突破。此外忘当，機床數(shù)控化還是推行FMC（柔性制造單元）芯妇、FMS（柔性制造系統(tǒng)）以及CIMS（計算機集成制造系統(tǒng)）等企業(yè)信息化改造的基礎(chǔ)。數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成為制造業(yè)自動化的核心技術(shù)和基礎(chǔ)技術(shù)圈蛹。

　　2.2肃刁、宏觀看改造的必要性

　　從宏觀上看冻哈，工業(yè)發(fā)達國家的軍、民機械工業(yè)抚言，在70年代末、80年代初已開始大規(guī)模應(yīng)用數(shù)控機床褐泊。其本質(zhì)是芦槽，采用信息技術(shù)對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)（包括軍、民機械工業(yè)）進行技術(shù)改造杯娶。除在制造過程中采用數(shù)控機床黎伤、FMC、FMS外栅苞，還包括在產(chǎn)品開發(fā)中推行CAD催舅、CAE、CAM蓄氧、虛擬制造以及在生產(chǎn)管理中推行MIS（管理信息系統(tǒng)）函似、CIMS等等。以及在其生產(chǎn)的產(chǎn)品中增加信息技術(shù)喉童，包括人工智能等的含量撇寞。由于采用信息技術(shù)對國外軍、民機械工業(yè)進行深入改造（稱之為信息化）堂氯，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蔑担。而我們在信息技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)方面比發(fā)達國家約落后20年。如我國機床擁有量中咽白，數(shù)控機床的比重（數(shù)控化率）到1995年只有1.9%啤握，而日本在1994年已達20.8%，因此每年都有大量機電產(chǎn)品進口晶框。這也就從宏觀上說明了機床數(shù)控化改造的必要性排抬。

　　三、機床與生產(chǎn)線數(shù)控化改造的市場

　　3.1三妈、機床數(shù)控化改造的市場

　　我國目前機床總量380余萬臺畜埋，而其中數(shù)控機床總數(shù)只有11.34萬臺，即我國機床數(shù)控化率不到3%策见。近10年來镀材，我國數(shù)控機床年產(chǎn)量約為0.6～0.8萬臺，年產(chǎn)值約為18億元蒜材。機床的年產(chǎn)量數(shù)控化率為6%忍具。我國機床役齡10年以上的占60%以上；10年以下的機床中抖臭，自動/半自動機床不到20%却怪，F(xiàn)MC/FMS等自動化生產(chǎn)線更屈指可數(shù)（美國和日本自動和半自動機床占60%以上）晚饰。可見我們的大多數(shù)制造行業(yè)和企業(yè)的生產(chǎn)殷感、加工裝備絕大數(shù)是傳統(tǒng)的機床窃橄，而且半數(shù)以上是役齡在10年以上的舊機床。用這種裝備加工出來的產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量差熏迷、品種少赵腰、檔次低、成本高谐歪、供貨期長敦间，從而在國際、國內(nèi)市場上缺乏競爭力束铭，直接影響一個企業(yè)的產(chǎn)品廓块、市場、效益契沫，影響企業(yè)的生存和發(fā)展带猴。所以必須大力提高機床的數(shù)控化率。

　　3.2埠褪、進口設(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浓利，很多企業(yè)從國外引進技術(shù)、設(shè)備和生產(chǎn)線進行技術(shù)改造钞速。據(jù)不完全統(tǒng)計贷掖，從1979～1988年10年間，全國引進技術(shù)改造項目就有18446項渴语，大約165.8億美元苹威。

　　這些項目中，大部分項目為我國的經(jīng)濟建設(shè)發(fā)揮了應(yīng)有的作用驾凶。但是有的引進項目由于種種原因阿魏，設(shè)備或生產(chǎn)線不能正常運轉(zhuǎn)，甚至癱瘓氛灸，使企業(yè)的效益受到影響耘泰，嚴重的使企業(yè)陷入困境。一些設(shè)備剑碌、生產(chǎn)線從國外引進以后嘀醋，有的消化吸收不好，備件不全孟溯，維護不當讲侵，結(jié)果運轉(zhuǎn)不良；有的引進時只注意引進設(shè)備、儀器耸壮、生產(chǎn)線粤街，忽視軟件、工藝笑驶、管理等职颜，造成項目不完整，設(shè)備潛力不能發(fā)揮嫌变；有的甚至不能啟動運行真仲，沒有發(fā)揮應(yīng)有的作用；有的生產(chǎn)線的產(chǎn)品銷路很好初澎，但是因為設(shè)備故障不能達產(chǎn)達標；有的因為能耗高虑凛、產(chǎn)品合格率低而造成虧損碑宴；有的已引進較長時間，需要進行技術(shù)更新桑谍。種種原因使有的設(shè)備不僅沒有創(chuàng)造財富延柠，反而消耗著財富。

　　這些不能使用的設(shè)備锣披、生產(chǎn)線是個包袱贞间，也是一批很大的存量資產(chǎn)，修好了就是財富雹仿。只要找出主要的技術(shù)難點增热，解決關(guān)鍵技術(shù)問題，就可以最小的投資盤活最大的存量資產(chǎn)胧辽，爭取到最大的經(jīng)濟效益和社會效益嗤矾。這也是一個極大的改造市場。

　　四悄锈、數(shù)控化改造的內(nèi)容及優(yōu)缺

　　4.1拒牡、國外改造業(yè)的興起

　　在美國、日本和德國等發(fā)達國家菌渐，它們的機床改造作為新的經(jīng)濟增長行業(yè)随去，生意盎然，正處在黃金時代暖娃。由于機床以及技術(shù)的不斷進步扔泵，機床改造是個"永恒"的課題。我國的機床改造業(yè)雷昵，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)荡担。在美國、日本、德國准瘪，用數(shù)控技術(shù)改造機床和生產(chǎn)線具有廣闊的市場粟翔，已形成了機床和生產(chǎn)線數(shù)控改造的新的行業(yè)。在美國讼载，機床改造業(yè)稱為機床再生（Remanufacturing）業(yè)轿秧。從事再生業(yè)的著名公司有：Bertsche工程公司、ayton機床公司咨堤、Devlieg-Bullavd（得寶）服務(wù)集團菇篡、US設(shè)備公司等。美國得寶公司已在中國開辦公司一喘。在日本驱还，機床改造業(yè)稱為機床改裝（Retrofitting）業(yè)。從事改裝業(yè)的著名公司有：大隈工程集團凸克、崗三機械公司议蟆、千代田工機公司、野崎工程公司萎战、濱田工程公司咐容、山本工程公司等。

　　4.2蚂维、數(shù)控化改造的內(nèi)容

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

　　其一是恢復(fù)原功能戳粒，對機床、生產(chǎn)線存在的故障部分進行診斷并恢復(fù)侦广；

　　其二是NC化恼芙，在普通機床上加數(shù)顯裝置，或加數(shù)控系統(tǒng)成猴，改造成NC機床仪丛、CNC機床；

　　其三是翻新软殿，為提高精度卒粮、效率和自動化程度，對機械骨惫、電氣部分進行翻新钱挺，對機械部分重新裝配加工，恢復(fù)原精度蜀勃；對其不滿足生產(chǎn)要求的CNC系統(tǒng)以最新CNC進行更新辣沧；

　　其四是技術(shù)更新或技術(shù)創(chuàng)新，為提高性能或檔次驼鳞，或為了使用新工藝哀铡、新技術(shù)，在原有基礎(chǔ)上進行較大規(guī)模的技術(shù)更新或技術(shù)創(chuàng)新，較大幅度地提高水平和檔次的更新改造抒痒。

　　4.3幌绍、數(shù)控化改造的優(yōu)缺

　　4.3.1　減少投資額、交貨期短

　　同購置新機床相比故响，一般可以節(jié)省60%～80%的費用傀广，改造費用低。特別是大型彩届、特殊機床尤其明顯伪冰。一般大型機床改造，只花新機床購置費用的1/3樟蠕，交貨期短贮聂。但有些特殊情況，如高速主軸寨辩、托盤自動交換裝置的制作與安裝過于費工寂汇、費錢，往往改造成本提高2～3倍捣染，與購置新機床相比，只能節(jié)省投資50%左右饭糊。

　　4.3.2　機械性能穩(wěn)定可靠豌泊，結(jié)構(gòu)受限

　　所利用的床身、立柱等基礎(chǔ)件都是重而堅固的鑄造構(gòu)件稳虱，而不是那種焊接構(gòu)件怔于，改造后的機床性能高、質(zhì)量好畅刑，可以作為新設(shè)備繼續(xù)使用多年姚详。但是受到原來機械結(jié)構(gòu)的限制，不宜做突破性的改造喇躲。

　　4.3.3　熟悉了解設(shè)備腮稚、便于操作維修

　　購買新設(shè)備時，不了解新設(shè)備是否能滿足其加工要求继棉。改造則不然挽饺，可以精確地計算出機床的加工能力；另外终琅，由于多年使用恨溜，操作者對機床的特性早已了解，在操作使用和維修方面培訓(xùn)時間短找前，見效快糟袁。改造的機床一安裝好，就可以實現(xiàn)全負荷運轉(zhuǎn)。

　　4.3.4　可充分利用現(xiàn)有的條件

　　可以充分利用現(xiàn)有地基项戴，不必像購入新設(shè)備時那樣需重新構(gòu)筑地基形帮。

　　4.3.5　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，及時地提高生產(chǎn)設(shè)備的自動化水平和效率肯尺，提高設(shè)備質(zhì)量和檔次沃缘，將舊機床改成當今水平的機床。

　　五则吟、數(shù)控系統(tǒng)的選擇

　　數(shù)控系統(tǒng)主要有三種類型槐臀，改造時，應(yīng)根據(jù)具體情況進行選擇氓仲。

　　5.1 步進電機拖動的開環(huán)系統(tǒng)

　　該系統(tǒng)的伺服驅(qū)動裝置主要是步進電機水慨、功率步進電機、電液脈沖馬達等敬扛。由數(shù)控系統(tǒng)送出的進給指令脈沖现熔，經(jīng)驅(qū)動電路控制和功率放大后，使步進電機轉(zhuǎn)動滤躺，通過齒輪副與滾珠絲杠副驅(qū)動執(zhí)行部件展霸。只要控制指令脈沖的數(shù)量、頻率以及通電順序屠途，便可控制執(zhí)行部件運動的位移量莺肌、速度和運動方向。這種系統(tǒng)不需要將所測得的實際位置和速度反饋到輸入端带诊，故稱之為開環(huán)系統(tǒng)辈喜，該系統(tǒng)的位移精度主要決定于步進電機的角位移精度，齒輪絲杠等傳動元件的節(jié)距精度于箩，所以系統(tǒng)的位移精度較低砖伴。

　　該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)試維修方便判嘀，工作可靠愧汽，成本低，易改裝成功侣夷。

　　5.2枝誊、異步電動機或直流電機拖動，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：由光柵惜纸、感應(yīng)同步器等位置檢測裝置測得的實際位置反饋信號叶撒，隨時與給定值進行比較，將兩者的差值放大和變換耐版，驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)祠够，以給定的速度向著消除偏差的方向運動压汪，直到給定位置與反饋的實際位置的差值等于零為止。閉環(huán)進給系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上比開環(huán)進給系統(tǒng)復(fù)雜古瓤，成本也高止剖，對環(huán)境室溫要求嚴。設(shè)計和調(diào)試都比開環(huán)系統(tǒng)難落君。但是可以獲得比開環(huán)進給系統(tǒng)更高的精度穿香，更快的速度，驅(qū)動功率更大的特性指標绎速∑せ瘢可根據(jù)產(chǎn)品技術(shù)要求，決定是否采用這種系統(tǒng)抠衬。

　　5.3裸岁、交/直流伺服電機拖動，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件上锹肾，間接測量執(zhí)行部件的位置郊啄。它只能補償系統(tǒng)環(huán)路內(nèi)部部分元件的誤差，因此奥泛，它的精度比閉環(huán)系統(tǒng)的精度低寄菲，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作成一個整體時則無需考慮位置檢測裝置的安裝問題虫弓。

　　當前生產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的公司廠家比較多起胡，國外著名公司的如德國SIEMENS公司、日本FANUC公司赂裁；國內(nèi)公司如中國珠峰公司、北京航天機床數(shù)控系統(tǒng)集團公司媚哪、華中數(shù)控公司和沈陽高檔數(shù)控國家工程研究中心烛许。

　　選擇數(shù)控系統(tǒng)時主要是根據(jù)數(shù)控改造后機床要達到的各種精度、驅(qū)動電機的功率和用戶的要求耙厚。

　　六强挫、數(shù)控改造中主要機械部件改裝探討

　　一臺新的數(shù)控機床，在設(shè)計上要達到：有高的靜動態(tài)剛度薛躬；運動副之間的摩擦系數(shù)小俯渤，傳動無間隙；功率大型宝；便于操作和維修八匠。機床數(shù)控改造時應(yīng)盡量達到上述要求。不能認為將數(shù)控裝置與普通機床連接在一起就達到了數(shù)控機床的要求趴酣，還應(yīng)對主要部件進行相應(yīng)的改造使其達到一定的設(shè)計要求梨树，才能獲得預(yù)期的改造目的坑夯。

　　6.1、滑動導(dǎo)軌副

　　對數(shù)控車床來說抡四，導(dǎo)軌除應(yīng)具有普通車床導(dǎo)向精度和工藝性外柜蜈，還要有良好的耐摩擦、磨損特性指巡，并減少因摩擦阻力而致死區(qū)淑履。同時要有足夠的剛度，以減少導(dǎo)軌變形對加工精度的影響溜屡，要有合理的導(dǎo)軌防護和潤滑蹂曾。

　　6.2、齒輪副

　　一般機床的齒輪主要集中在主軸箱和變速箱中宠佩。為了保證傳動精度边饿，數(shù)控機床上使用的齒輪精度等級都比普通機床高。在結(jié)構(gòu)上要能達到無間隙傳動蚀抄，因而改造時值舀，機床主要齒輪必須滿足數(shù)控機床的要求，以保證機床加工精度牌盖。

　　6.3裙澎、滑動絲杠與滾珠絲杠

　　絲杠傳動直接關(guān)系到傳動鏈精度。絲杠的選用主要取決于加工件的精度要求和拖動扭矩要求吧郑。被加工件精度要求不高時可采用滑動絲杠艘彭，但應(yīng)檢查原絲杠磨損情況，如螺距誤差及螺距累計誤差以及相配螺母間隙颗蝶。一般情況滑動絲杠應(yīng)不低于6級跟狱，螺母間隙過大則更換螺母。采用滑動絲杠相對滾珠絲杠價格較低户魏，但難以滿足精度較高的零件加工驶臊。

　　滾珠絲杠摩擦損失小，效率高叼丑，其傳動效率可在90%以上关翎；精度高，壽命長鸠信；啟動力矩和運動時力矩相接近纵寝，可以降低電機啟動力矩。因此可滿足較高精度零件加工要求星立。

　　6.4爽茴、安全防護

　　必須以安全為前提。在機床改造中要根據(jù)實際情況采取相應(yīng)的措施绰垂，切不可忽視闹啦。滾珠絲杠副是精密元件沮明，工作時要嚴防灰塵特別是切屑及硬砂粒進入滾道。在縱向絲杠上也可加整體鐵板防護罩窍奋。大拖板與滑動導(dǎo)軌接觸的兩端面要密封好施式，絕對防止硬質(zhì)顆粒狀的異物進入滑動面損傷導(dǎo)軌。

　　七执峰、機床數(shù)控改造主要步驟

　　7.1涎花、改造方案的確定

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

　　7.1.1 機械修理與電氣改造相結(jié)合

　　一般來說瞒酪，需進行電氣改造的機床，都需進行機械修理现伺。要確定修理的要求测佛、范圍、內(nèi)容嘹据；也要確定因電氣改造而需進行機械結(jié)構(gòu)改造的要求影凿、內(nèi)容；還要確定電氣改造與機械修理茎贩、改造之間的交錯時間要求第勉。機械性能的完好是電氣改造成功的基礎(chǔ)。

　　7.1.2 先易后難锅锨、先局部后全局

　　確定改造步驟時叽赊，應(yīng)把整個電氣部分改造先分成若干個子系統(tǒng)進行，如數(shù)控系統(tǒng)必搞、測量系統(tǒng)必指、主軸、進給系統(tǒng)恕洲、面板控制與強電部分等塔橡，待各系統(tǒng)基本成型后再互聯(lián)完成全系統(tǒng)工作。這樣可使改造工作減少遺漏和差錯研侣。在每個子系統(tǒng)工作中谱邪，應(yīng)先做技術(shù)性較低的炮捧、工作量較大的工作庶诡，然后做技術(shù)性高的、要求精細的工作咆课，使人的注意力能集中到關(guān)鍵地方末誓。

　　7.1.3 根據(jù)使用條件選擇系統(tǒng)

　　針對某臺或某幾臺機床，確定它的環(huán)境书蚪、溫度酝凄、濕度食迈、灰塵、電源冀远、光線嘿惜，甚至有否鼠害等外界使用條件，這對選擇電氣系統(tǒng)的防護性能峰毙、抗干擾性能坯公、自冷卻性能、空氣過濾性能等可提供正確的依據(jù)失臂，使改造后的電氣系統(tǒng)有了可靠的使用保證酷匹。當然，電氣系統(tǒng)的選擇必須考慮成熟產(chǎn)品权洼，性能合理硼琢、實用，有備件及維修支持献蛔，功能滿足當前和今后若干年內(nèi)的發(fā)展要求等瞄邪。

　　7.1.4 落實參與改造人員和責(zé)任

　　改造是一個系統(tǒng)工程，人員配備十分重要缠黍。除了人員的素質(zhì)條件外弄兜，根據(jù)項目的大小，合理地確定人數(shù)與分工是關(guān)鍵瓷式。人員太少不利于開展工作替饿，人員太多也容易引起混亂。根據(jù)各個劃分開的子系統(tǒng)贸典，確定人員職責(zé)视卢，有主有次，便于組織與協(xié)調(diào)廊驼。如果項目采用對外合作形式据过，更需在目標明確的前提下，界定分工妒挎，確定技術(shù)協(xié)調(diào)人绳锅。

　　7.1.5 改造范圍與周期的確定

　　有時數(shù)控機床電氣系統(tǒng)改造，并不一定包含該機床全部電氣系統(tǒng)酝掩，應(yīng)根據(jù)科學(xué)的測定和分析決定其改造范圍鳞芙。停機改造的周期，根據(jù)各企業(yè)的實際情況確定棋叁，考慮因素有生產(chǎn)緊張程度防弧、人員技術(shù)水平、準備工作充分程度铜部、新系統(tǒng)大小與復(fù)雜程度历恨，甚至還包括天氣情況等氯也。切忌好大喜功，急于求成啃栋，匆忙上陣饮估，但也要合理安排，防止拖拖拉拉殴据。

　　7.2以称、改造的技術(shù)準備

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

　　7.2.1 機械部分準備

　　為配合電氣改造而需進行的機械大修改造的測量烘幅、計算、設(shè)計牌辛、繪圖钉答、零件制作等應(yīng)先期完成。同時對停機后需拆杈抢、改数尿、加工的部分等應(yīng)事先規(guī)劃完畢，提出明確要求惶楼，與整個改造工作銜接得當右蹦。

　　7.2.2 新系統(tǒng)電氣資料消化

　　新系統(tǒng)有許多新功能、新要求歼捐、新技術(shù)何陆，因此改造前應(yīng)熟悉技術(shù)資料，包括系統(tǒng)原理說明豹储、線路圖贷盲、PLC梯形圖及文本、安裝調(diào)試說明剥扣、使用手冊巩剖、編程手冊等。要有充裕的時間來對上述資料進行翻譯(進口系統(tǒng))钠怯、消化佳魔、整理、核對福信，做到思路清晰惧仪，層次分明。

　　7.2.3 新舊系統(tǒng)接口的轉(zhuǎn)換設(shè)計

　　根據(jù)每臺設(shè)備改造范圍不同么歹，需事先設(shè)計接口部分轉(zhuǎn)換敛档，若全部改造的珍喘，應(yīng)設(shè)計機電轉(zhuǎn)換接口殿潜、操作面板控制與配置逐次、互聯(lián)部分接點、參數(shù)測量點灌次、維修位置等阶徒，要求操作與維修方便、合理颈有，線路走向通順虚育、中小連接點少，強弱電干擾最小吁沉，備有適當裕量等衣式。局部改造的，還需要考慮新舊系統(tǒng)的性能匹配檐什、電壓極性與大小變換碴卧、安裝位置、數(shù)模轉(zhuǎn)換等乃正，必要時需自行制作轉(zhuǎn)換接口住册。

　　7.2.4 操作、編程人員的技術(shù)培訓(xùn)

　　機床電氣系統(tǒng)改造后瓮具，必然對操作荧飞、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行新系統(tǒng)知識培訓(xùn)十分重要名党，否則將影響改造后的機床迅速投入生產(chǎn)叹阔。培訓(xùn)內(nèi)容一般應(yīng)包括新的操作面板配置、功能传睹、指示含義条获；新系統(tǒng)的功能范圍、使用方法及與舊系統(tǒng)的差別蒋歌；維護保養(yǎng)要求罪焰；編程標準與自動化編程等等。重點是弄懂风承、弄通操作說明書和編程說明書暴喂。

　　7.2.5 調(diào)試步驟與驗收標準的確定

　　新的電氣系統(tǒng)改造完以后，怎樣進行調(diào)試以及確定合理的驗收標準家漂，也是技術(shù)準備工作的重要一環(huán)霜售。調(diào)試工作涉及機械、液壓斯癞、電氣矿退、控制、傳感等，因此必須由項目負責(zé)人進行跪篷，其它人員配合刊搁。調(diào)試步驟可從簡到繁，從小到大桃姐，從外到里進行钻局，也可先局部后全局，先子系統(tǒng)后整系統(tǒng)進行口柳。驗收標準是對新系統(tǒng)的考核苹粟，制定時必須實事求是，過高或過低的標準都會對改造工作產(chǎn)生負面影響跃闹。標準一旦確定下來嵌削，不能輕易修改，因為它牽涉到整個改造工作的各個環(huán)節(jié)望艺。

　　7.3掷贾、改造的實施

　　準備工作就緒后，即可進入改造的實施階段荣茫。實施階段內(nèi)容按時間順序分為：

　　7.3.1 原機床的全面保養(yǎng)

　　機床經(jīng)長期使用后想帅，會不同程度地在機械、液壓啡莉、潤滑港准、清潔等方面存在缺陷，所以首先要進行全面保養(yǎng)咧欣。其次浅缸，應(yīng)對機床作一次改前的幾何精度、尺寸精度測量近沐，記錄在案庵坛。這樣既可對改造工作起指導(dǎo)參考作用，又可在改造結(jié)束時作對比分析用象瓤。

　　7.3.2 保留的電氣部分最佳化調(diào)整

　　若對電氣系統(tǒng)作局部改造恼睹，則應(yīng)對保留電氣部分進行保養(yǎng)和最佳化調(diào)整。如強電部分的零件更換叨林，電機的保養(yǎng)狞衷，變壓器的烘干絕緣，污染的清潔料鲫，通風(fēng)冷卻裝置的清洗久耍，伺服驅(qū)動裝置的最佳化調(diào)整，老化電線電纜的更新肝慕，連接件的緊固等等椭皿。只有對保留的電氣部分做好過細的最佳化調(diào)整工作掐悄，才能保證改造后的機床有較低的故障率。

　　7.3.3 原系統(tǒng)拆除

　　原系統(tǒng)的拆除必須對照原圖紙刻渔，仔細進行帅刀，及時在圖紙上作出標記，防止遺漏或過拆(局部改造情況下)婿斥。在拆的過程中也會發(fā)現(xiàn)一些新系統(tǒng)設(shè)計中的欠缺之處，應(yīng)及時補充與修正哨鸭，拆下的系統(tǒng)及零件應(yīng)分門別類民宿，妥善保管，以備萬一改造不成功或局部失敗時恢復(fù)使用像鸡。還有一定使用價值的活鹰，可作其他機床備件用。切忌大手大腳只估，亂扔亂放志群。

　　7.3.4 合理安排新系統(tǒng)位置及布線

　　根據(jù)新系統(tǒng)設(shè)計圖紙，合理進行新系統(tǒng)配置蛔钙，包括箱體固定锌云、面板安放、線路走向和固定吁脱、調(diào)整元器件位置桑涎、密封及必要裝飾等。連線工作必須分工明確灿躏，有人復(fù)查檢驗烈瘸，以確保連線工藝規(guī)范、線徑合適兽肮、正確無誤范般、可靠美觀。

　　7.3.5 調(diào)試

　　調(diào)試必須按事先確定的步驟和要求進行郭血。調(diào)試人員應(yīng)頭腦冷靜钟展，隨時記錄，以便發(fā)現(xiàn)和解決問題瓶答。調(diào)試中首先試安全保護系統(tǒng)靈敏度困邪，防止人身、設(shè)備事故發(fā)生瓤危。調(diào)試現(xiàn)場必須清理干凈业馒，無多余物品；各運動坐標拖板處于全行程中心位置么鸿；能空載試驗的蛾趣，先空載后加載；能模擬試驗的，先模擬后實動仇祭；能手動的披蕉，先手動后自動。

　　7.4乌奇、驗收及后期工作

　　驗收工作應(yīng)聘請有關(guān)的人員共同參加没讲，并按已制定的驗收標準進行。改造的后期工作也很重要礁苗，它有利于項目技術(shù)水平的提高和使設(shè)備盡早投產(chǎn)爬凑。驗收及后期工作包括：

　　7.4.1 機床機械性能驗收

　　經(jīng)過機械修理和改造以及全面保養(yǎng)，機床的各項機械性能應(yīng)達到要求试伙，幾何精度應(yīng)在規(guī)定的范圍內(nèi)嘁信。

　　7.4.2 電氣控制功能和控制精度驗收

　　電氣控制的各項功能必須達到動作正常，靈敏可靠疏叨∨司福控制精度應(yīng)用系統(tǒng)本身的功能(如步進尺寸等)與標準計量器具(如激光干涉儀、坐標測量儀等)對照檢查蚤蔓，達到精度范圍之內(nèi)泛汁。同時還應(yīng)與改造前機床的各項功能和精度作出對比，獲得量化的指標差陶焙。

　　7.4.3 試件切削驗收

　　可以參照國內(nèi)外有關(guān)數(shù)控機床切削試件標準衙到，在有資格的操作工、編程人員配合下進行試切削梯匠。試件切削可驗收機床剛度贱避、切削力、噪聲扶绒、運動軌跡疙汁、關(guān)聯(lián)動作等，一般不宜采用產(chǎn)品零件作試件使用幅之。

　　7.4.4 圖紙语哺、資料驗收

　　機床改造完后，應(yīng)及時將圖紙(包括原理圖刑炎、配置圖忽仗、接線圖、梯形圖等)浦译、資料(包括各類說明書)棒假、改造檔案(包括改造前、后的各種記錄)匯總精盅、整理帽哑、移交入檔谜酒。保持資料的完整、有效妻枕、連續(xù)僻族，這對該設(shè)備的今后穩(wěn)定運行是十分重要的。

　　7.4.5 總結(jié)屡谐、提高

　　每次改造結(jié)束后應(yīng)及時總結(jié)述么，既有利于提高技術(shù)人員的業(yè)務(wù)水平，也有利于整個企業(yè)的技術(shù)進步愕掏。

　　八度秘、數(shù)控改造幾個實例

　　1、用SIEMENS 810M改造X53銑床

　　1998年亭珍，公司投入20萬元敷钾，用德國西門子810M數(shù)控系統(tǒng)枝哄、611A交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)對公司的一臺型號為X53的銑床進行X稿服、Y、Z三軸數(shù)控改造德籍；保留了原有的主軸系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)舀闻；改造的三軸在機械上采用了滾軸絲桿及齒輪傳動機構(gòu)。整個改造工作包括機械設(shè)計消耸、電氣設(shè)計手霎、PLC程序的編制與調(diào)試、機床大修租既，最后是整機的安裝和調(diào)試杖进。銑床改造后，加工有效行程X/Y/Z軸分別為880/270/280 mm宿拔；最大速度X/Y/Z軸分別為5000/1500/800 mm/min隧庐；手動速度X/Y/Z軸分別為3000/1000/500 mm/min；機床加工精度達到±0.001mm视甩。機床的三坐標聯(lián)動可完成各種復(fù)雜曲線或曲面的加工士袜。

　　2、用GSK980T和步進驅(qū)動系統(tǒng)改造C6140車床

　　1999年电爹，公司投入了8萬元蔫仙，采用廣州數(shù)控設(shè)備廠生產(chǎn)的GSK980T數(shù)控系統(tǒng)、DY3混合式步進驅(qū)動單元對公司的一臺加長C6140車床的X丐箩、Z兩軸進行改造摇邦；保留了原有的主軸系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)；改造的兩軸在機械上采用了滾軸絲桿及同步帶傳動機構(gòu)屎勘。整個改造工作包括機械設(shè)計涎嚼、電氣設(shè)計阱州、機床大修及整機的安裝和調(diào)試。車床改造后法梯，加工有效行程X/Z軸分別為390/1400 mm苔货；最大速度X/Z軸分別為1200/3000 mm/min；手動速度為400mm/min立哑；手動快速為X/Z軸分別為1200/3000 mm/min夜惭；機床最小移動單位為0.001mm。

　　3铛绰、用GSK980T和交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)改造C6140車床

　　2000年诈茧，用廣州數(shù)控設(shè)備廠生產(chǎn)的GSK980T數(shù)控系統(tǒng)、DA98交流伺服單元及4工位自動刀架對電機分廠的一臺C6140車床X丈巩、Z兩軸進行數(shù)控改造粗线；保留了原有的主軸系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)；改造的兩軸在機械上采用了滾軸絲桿及同步帶傳動機構(gòu)超丛。整個改造工作包括機械設(shè)計蚂霎、電氣設(shè)計、機床大修及整機的安裝和調(diào)試逢棺。車床改造后贷挠，加工有效行程X/Z軸分別為390/730 mm；最大速度X/Z軸分別為1200/3000 mm/min篱馅；手動速度為400mm/min春环；手動快速為X/Z軸分別為1200/3000 mm/min；機床最小移動單位為0.001mm展嘲。

　　4沟密、用SIEMENS 802S改造X53銑床

　　2000年，公司投入12萬元曾探，用德國西門子802S數(shù)控系統(tǒng)痹换、步進驅(qū)動系統(tǒng)對公司的另一臺型號為X53的銑床進行X、Y友酱、Z三軸數(shù)控改造晴音；保留了原有的主軸系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)；改造的三軸在機械上采用了滾軸絲桿及齒輪傳動機構(gòu)缔杉。整個改造工作包括機械設(shè)計锤躁、電氣設(shè)計、機床大修或详，最后是整機的安裝和調(diào)試系羞。銑床改造后，加工有效行程X/Y/Z軸分別為630/240/280 mm霸琴；最大速度X/Y/Z軸分別為3000/1000/600 mm/min椒振；手動進給速度X/Y/Z軸分別為2000/800/500 mm/min昭伸；最小移動單位為0.001mm。

　　九澎迎、數(shù)控改造中的問題和建議

　　通過幾臺機床的數(shù)控改造工作后庐杨，發(fā)現(xiàn)工作中也存在許多問題，主要表現(xiàn)在：

　　一是各部門夹供、開發(fā)人員職責(zé)不明朗律愉，組織混亂，嚴重影響了改造進度喂磷；

　　二是制定的工作進程和計劃大多只是憑經(jīng)驗制定俘巡，不太合理；

　　三是相關(guān)人員的培訓(xùn)工作沒有到位欲访，導(dǎo)致機床改造后工藝人員不會編程变抛、操作人員對機床操作不熟練等問題。

　　綜合以上問題宏动，有幾點建議：

　　一是負責(zé)改造的員工職責(zé)明確涡拾，獎罰分明，充分調(diào)動員工的積極性捏趴；

　　二是培養(yǎng)一批高素質(zhì)的應(yīng)用和維護人員给惠，選派人員外出進修沦恩，學(xué)習(xí)先進技術(shù)筑唁；

　　三是要注重用戶使用、維護數(shù)控系統(tǒng)的技術(shù)培訓(xùn)拒惯，建立國內(nèi)外數(shù)控技術(shù)資源庫饺饭。

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