機(jī)床大修與數(shù)控化改造研究

杭州機(jī)床維修

一、產(chǎn)生與發(fā)展的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)
    1、 我國現(xiàn)有的、數(shù)以萬計(jì)的陳舊、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(gè)發(fā)展中國家，由于長期自身機(jī)制的不適應(yīng)性，經(jīng)濟(jì)實(shí)力過低、技術(shù)落后、設(shè)備陳舊，極大地制約著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。為盡快改變我國機(jī)械制造業(yè)的落后狀態(tài)，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(shí)，積極地引進(jìn)了世界先進(jìn)技術(shù)與設(shè)備。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；另一方面直接購進(jìn)了大量的各類機(jī)床。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，機(jī)床長期運(yùn)轉(zhuǎn)甚至超負(fù)荷使用，同時(shí)又缺少認(rèn)真的維修與保養(yǎng)，造成機(jī)床嚴(yán)重磨損，喪失了精度；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，需要使用時(shí)卻發(fā)現(xiàn)早已銹跡斑斑，電控系統(tǒng)不能起動(dòng)；由于新產(chǎn)品制造的需要，原有機(jī)床性能已不能滿足使用要求，急需更新升級改造；由于世界計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，造成數(shù)控系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)廠的產(chǎn)品更新加快，原有產(chǎn)品過早停產(chǎn)，給備件更換與維修帶來一定困難；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。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。
0 N4 ], W7 o' @; x1 X5 j    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，雖然有一部分尚能滿足使用要求，但是多數(shù)由于缺少經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)、資料及備件等因素，造成雖廉價(jià)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。這里多數(shù)的二手機(jī)床只要再有適當(dāng)?shù)馁Y金投入，經(jīng)過大修改造即可發(fā)揮作用。
9 @: S4 u; p- `6 n& g    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(dòng)力 對于機(jī)床擁有者來說，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。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，也只需花費(fèi)購買新機(jī)床60%左右的價(jià)格。
1 N- h6 a: Y3 R& y& {! c5 V, E- |) _/ H    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(huì)經(jīng)濟(jì)效益，而且也是他們自身生存和發(fā)展的根本動(dòng)力。
% }9 E# r- l- U+ G7 V    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、升級改造與購買新機(jī)床相比，具有下列優(yōu)勢：
    ① 交貨期短。尤其是大型機(jī)床和特殊專用機(jī)床優(yōu)勢更加明顯。
4 Z, \$ D3 W% M4 ~, ~6 P  y    ② 性能更穩(wěn)定。各基礎(chǔ)件經(jīng)長期時(shí)效，幾乎不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力變形而影響精度；各功能部件經(jīng)長期磨合。功能穩(wěn)定性可靠性好。
" ^) A) Z7 S1 L1 ~! K- w    ③ 設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)小。新機(jī)床設(shè)計(jì)中帶來的技術(shù)、方案風(fēng)險(xiǎn)在大修改造中幾乎不存在。
    ④ 可以更充分地體現(xiàn)用戶的意愿。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、操作與維修等方面的改進(jìn)(包括增、改)意見，有權(quán)選擇機(jī)械零部件、數(shù)控系統(tǒng)等電氣設(shè)備的規(guī)格、型號、性能等。
7 x( y& N* M; `( h% v! d    ⑤ 更有利于使用與維護(hù)。由于用戶、維修人員不僅可以直接參與改造方案的制定，而且可以參與改造的全過程，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)，從而增強(qiáng)使用與維修的主動(dòng)能力。
    ⑥ 可以更快地獲取最新的更實(shí)用的備件。
    ⑦ 節(jié)省大量投資。
4 U, s8 N' h/ D# o    ⑧ 降低投資風(fēng)險(xiǎn)。
    5、社會(huì)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(shí)期必要和重要的行為，而且是一個(gè)企業(yè)長期發(fā)展的戰(zhàn)略措施。
" c* X1 e% Q9 L4 v8 q7 c- }    當(dāng)前，21世紀(jì)知識經(jīng)濟(jì)時(shí)代，我國大多數(shù)企業(yè)正面臨著企業(yè)改制、轉(zhuǎn)軌以進(jìn)入市場經(jīng)濟(jì)，迅速融入國際競爭。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)。企業(yè)集團(tuán)化和集團(tuán)內(nèi)部分散網(wǎng)絡(luò)化、自治性、并行工作的新型組織、生產(chǎn)結(jié)構(gòu)、敏捷制造技術(shù)、虛擬制造技術(shù)、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，都需要下大力量去研究，以開發(fā)適銷對路產(chǎn)品，提高對市場的快速反應(yīng)能力；集中人力、財(cái)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(jià)值。因此，企業(yè)自身不可能再像過去計(jì)劃經(jīng)濟(jì)體制下?lián)碛写蠖木S修隊(duì)伍。而設(shè)備維修改造的社會(huì)化、專業(yè)化也就不可避免地成為了大趨勢。
    國外機(jī)床的改造與翻新是近期發(fā)展起來的一個(gè)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。而在我國，這一產(chǎn)業(yè)才剛剛興起，按照應(yīng)具備的條件來衡量還相距甚遠(yuǎn)。但是業(yè)內(nèi)有識之士正在努力塑造自己、完善自己，相信不久的將來，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(huì)成長起來。
7 @9 o1 I6 W2 |; m二、大修改造方案的選擇
    此項(xiàng)工作如果能爭得大修改造企業(yè)的技術(shù)支持可能會(huì)更好、更快些。
    1、前期立項(xiàng)準(zhǔn)備工作
0 I( ]0 @4 N* D4 B: n/ G    (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，對被改造機(jī)床進(jìn)行結(jié)構(gòu)、性能、精度等技術(shù)現(xiàn)狀的全面分析。其中包括機(jī)床原來的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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；普通機(jī)床改為數(shù)控機(jī)床，要考察各坐標(biāo)軸的機(jī)械傳動(dòng)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(xiàng)精度與出廠精度進(jìn)行對比，是否存在差距；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，對照改造目標(biāo)和典型工件，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。
6 Q8 _$ M. t( S6 D    (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(jià)值考慮，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(jià)值；從該機(jī)床的投入產(chǎn)出率估算，是否能較快收回投資，然后迅速產(chǎn)生較好效益；機(jī)床改造后提高了機(jī)床精度，增加了功能，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，從而獲得附加效益。改造資金來源可靠。
' c- }& c0 Q3 Z, \/ [% {    (3) 選擇機(jī)床改造者
  ?3 C) o6 {+ g0 b* T    這是一個(gè)很關(guān)鍵的問題。選擇得好，則能順利完成改造任務(wù)，達(dá)到改造目標(biāo)；選擇不好，不僅是機(jī)床改造的失敗，而且浪費(fèi)了資金和時(shí)間，影響生產(chǎn)。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，廠方必須首先要確認(rèn)，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，機(jī)械傳動(dòng)鏈的狀況，絲杠、導(dǎo)軌的狀況，有無重大故障等，以確定機(jī)床是大修、項(xiàng)修。如果是非數(shù)控機(jī)床要改為數(shù)控機(jī)床，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。再有就是機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)間隙與傳動(dòng)剛度是否符合數(shù)控機(jī)床的要求。
8 H4 W2 ~+ C: y# N0 j    (2) 電氣系統(tǒng)
    在做數(shù)控機(jī)床改造方案時(shí)，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)。其一，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)、發(fā)那科(日本)、三菱(日本)、NUM(法國)、FAGOR(西班牙)等。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(jià)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(gè)比較適合的數(shù)控系統(tǒng)。其二，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)。
# t6 R0 l% _" E; ]- G: x    我們建議，在選擇數(shù)控系統(tǒng)方面，要特別注意：一要盡量向一個(gè)著名廠家的型號系列靠攏。這樣既有利于維修和管理，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。二要清楚所選廠家在國內(nèi)的維修服務(wù)狀況，以免將來后患無窮。
    數(shù)控系統(tǒng)選定之后，用戶根據(jù)機(jī)床實(shí)際狀況，決定更換或不更換驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。若不更換，則必須確認(rèn)老驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與數(shù)控系統(tǒng)是否可以匹配。
. [1 ~/ z% V- F/ A* x) E) P    對于機(jī)床測量系統(tǒng)，目前數(shù)控系統(tǒng)的要求是增量式脈沖編碼輸入，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。
    對于外圍電路，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，只對NC、PLC進(jìn)行改造，新PLC不參與外圍電路控制，只處理NC所需的指令信號。此方案改造設(shè)計(jì)、調(diào)試工作量較小。另一種是“徹底改造”，在繼電器邏輯較復(fù)雜，故障率較高，用戶又能提供清楚邏輯圖的情況下，可用新NC所帶的PLC將外圍電路全部改造，簡化了外圍電路，又合理利用了PLC的控制能力。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(jì)、調(diào)試工作量較大。
) Y' ?; V5 f6 ~2 i    (3) 各部分安裝形式的確定
0 w8 C/ _# j# l" F) j. |    其一，控制系統(tǒng)的安裝常見的有懸掛式、柜式、臺(tái)式等。安裝方式的選定，直接決定各種連接電纜的走線方式和電纜長度，也關(guān)系到操作與維修的方便性。
    其二，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的安裝，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，電纜走線方式及長度，對其他電器的干擾等。
5 Q# G1 }: f  D" N3 ]/ r    其三，電動(dòng)機(jī)的安裝，根據(jù)機(jī)床的實(shí)際，確定電動(dòng)機(jī)的安裝方式：①法蘭式，②底座式，③帶底座法蘭式，再加上軸伸方向、電動(dòng)機(jī)接線盒的位置等，這些由電動(dòng)機(jī)的訂貨輔助參數(shù)確定。其四，測量系統(tǒng)的安裝，如選擇電動(dòng)機(jī)內(nèi)裝編碼器的結(jié)構(gòu)方式，電動(dòng)機(jī)安裝一確定，它也就確定了；外裝式需要有彈性聯(lián)軸節(jié)、安裝卡子、電纜走線方向及長度等的考慮；對于光柵尺，安裝的問題則應(yīng)重視，除安裝可行性外，定尺、動(dòng)尺的安裝配合、安裝精度、溫度影響等均需考慮。
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