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机床数控化改造概述
日期:2007-5-30 19:55:20 来源:Control Engineering China  
点击: 作者:未知
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1 前言

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       使用经验表明:数控机床中,一套数控系统的有效使用寿命在6~8年。由于电子技术迅速发展,世界上名牌的数控系统制造公司基本上都在3~5年内更换一代产品,所以数控系统使用到6~7年后,即使想修理也很难找到零备件。随着电子技术制造水平发展,数控系统及配套附件(伺服单元及电机等)的价格在整台机床中越来越低,例如在70年代时达到50%,80年代后逐步降至1/3到1/4以下,一些大型机床只占1/10左右,因此,只要化少量投入,就可使许多关键设备重新恢复“青春”。

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       我国近几年内需要数控化改造的普通设备在10万台以上,旧数控机床在4000台以上,如果改造资金能落实,这将是一个能提供几十亿到上百亿元的广阔市场。因此在机械制造业中,尤其在机床制造行业中,应该充分利用自己的技术特长,去迅速占领市场,为国民经济的迅速发展作出自己的行业贡献。

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       以下根

据笔者参与北京机床研究所承接的多项数控化改造工程项目的经验,谈些体会供大家参考。
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2 数控化改造项目的可行性评估

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       对一台具体设备是否需要进行数控改造、改造目的、希望能达到什么样应用指标、需要投入多少财力和人力、改造项目中有多少风险因素、最后能得到什么性能价格比?这些都是可行性评估时的重要内容。

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       一台旧设备使用到一定年头后,必然会故障频繁发生、维修困难、生产效率降低、加工精度不稳定、甚至完全停机。对这样的设备是采取彻底报废、还是经过中大修数控改造?做出这种决定之前,首先要对现有设备的剩余使用价值作出评估。例如一台加工中心,主要构成的机电部件有:①CNC系统及操作子系统;②伺服系统(包括电动机);③机床电气;④机械本体(床身、立柱、导轨和丝杠等);⑤刀库机械手系统;⑥自动工作台交换系统(APC)等。每一个子系统根据实际情况,都可以作出相应剩余使用价值评估。例如对20年以前的数控系统,现在不可能在找不到零备件的前题下去重新整修它,那它的剩余价值是零。根据伺服系统的磨损程度,如果继续留用,应考虑整修后还有50%以上剩余价值;但考虑到新更换数控系统的匹配及追求好的伺服特性,即使旧的伺服系统没有完全损坏,或预计继续使用寿命不会太长,也可考虑彻底更换。这样,伺服系统的剩余价值也就决定了。机械部件的剩余价值一般都占较高比例,多项工程实践表明,一台高质量机床的机械大件磨损是有限的。我们改造过两台美国卧式加工中心,都是70年代末的产品,X方向行程1台为1.5m、1台为2.5m,导轨的直线度和扭曲都能调整到0.008mm/1000mm,导轨本身没有进一步修磨。我所8年以前出品的两台立式加工中心,在用户厂经过6年以上两班制到三班24h的不停加工使用,最近拉回我所整修中实测:一米导轨直线性磨凹0.003mm。机械手刀库部件易损件集中在几个零件上(如手爪、插销等),即使重新更换花费也不多,因此机械部件都占有较高剩余价值。

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        通常对一台设备来说,机械部分有60%以上剩余价值,电气部分有20%~50%以上剩余价值,这些都是值得改造的可考虑因素。

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       第二步就是对改造设备提出希望改造后能达到的目标期待值,即有什么样的机床精度和使用性能。有一些人认为,提出的改造指标应和同类新机床检验合格指标联系起来,甚至外观质量要求等,这里有合理的一面。但必须考虑它的基础是一台旧设备,是有缺陷的,要求提得太高投入的费用必然会大大增加。数控化改造和设备的中修、大修计划安排结合起来是比较合理的,可以达到较理想的使用效果。因此不从机、电、液以至外观质量整体上考虑改造后的目标值,而把它看成只要简单的换一个电气系统,改造后必然会留下一堆问题。 
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       在确定改造目标值后,要进行投入财力和人力的估算,即投入资金的评估。投入资金多少与制订改造目标高低密切相关。投入的改造费用主要由下列项目构成:①数控系统及相关伺服系统;②机床电气及附件更换;③机床机械元部件精度修复和维修保养;④机床辅助系统(如液压系统、冷却系统等)维修保养;⑤机床外观质量的修复;⑥机床改造后的调试检测;⑦机床改造所需的技术劳务费。在受

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