數(shù)控機(jī)床的改造及應(yīng)用
2018-5-28 來源：廣州數(shù)控設(shè)備有限公司 作者： 朱兆華 何榮軍 李 石
摘要：我國在改革開放初期因相關(guān)技術(shù)落后、加工工藝水平較低，無法通過國內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)條件滿足快速發(fā)展的加工行業(yè)的需求，曾大量引進(jìn)國外高檔數(shù)控機(jī)床。但時(shí)至今日，這些高檔機(jī)床已經(jīng)嚴(yán)重老化了，故障頻發(fā)無法滿足我國生產(chǎn)加工行業(yè)日益提高的要求，但這些高檔機(jī)床如果進(jìn)行改造，花費(fèi)較少的費(fèi)用就能繼續(xù)為企業(yè)服務(wù)取得明顯的經(jīng)濟(jì)效益，文章對(duì)我國數(shù)控機(jī)床的改造情況做了簡要分析，并對(duì)如何將數(shù)控機(jī)床進(jìn)行改造進(jìn)行了詳細(xì)闡述，這會(huì)對(duì)我國現(xiàn)階段數(shù)控機(jī)床改造具有一定的指導(dǎo)意義。
關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床；改造；措施；應(yīng)用
1、我國數(shù)控機(jī)床現(xiàn)狀
進(jìn)入二十一世紀(jì)以來，隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的快速改善和相關(guān)技術(shù)的不斷提高，國內(nèi)每年可生產(chǎn)數(shù)控機(jī)床約八千臺(tái)，但作為擁有世界工廠之稱的大國，這些數(shù)控機(jī)床的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到對(duì)現(xiàn)有機(jī)床的替代作用，企業(yè)現(xiàn)有的數(shù)控機(jī)床大多已經(jīng)服役十到二十年，而且數(shù)控化程度低，無法加工精密部件。這些機(jī)床的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)度低而且加工效率不高，無法滿足大批量生產(chǎn)的要求。這會(huì)直接影響企業(yè)的發(fā)展，從長遠(yuǎn)角度來看，甚至?xí)?duì)我國經(jīng)濟(jì)造成一定影響。
如何解決這一問題是擺在我國加工行業(yè)面前的一道難題，如果將這些數(shù)控機(jī)床全部淘汰從新訂購新型數(shù)控機(jī)床，雖然可以解決后續(xù)加工的技術(shù)問題，但需要大量資金購置，這會(huì)影響企業(yè)的現(xiàn)金流供應(yīng)。在這種情況下我們可以對(duì)現(xiàn)有的數(shù)控機(jī)床進(jìn)行改造，使之性能得到有效提升，滿足企業(yè)需求，而且花費(fèi)很低———只是購置新型數(shù)控機(jī)床費(fèi)用的20%左右，這對(duì)企業(yè)來說是一個(gè)十分有利的條件。
2 、數(shù)控機(jī)床改造的意義及需求
高級(jí)數(shù)控機(jī)床是加工制造業(yè)不可缺少的工具，但是我國現(xiàn)有數(shù)控機(jī)床大多是老式機(jī)床，加工精度低、生產(chǎn)效率低、不合格產(chǎn)品多是其無法逾越的鴻溝，這直接導(dǎo)致國內(nèi)部分加工制造企業(yè)無法對(duì)精密部件進(jìn)行加工，極大地影響相關(guān)企業(yè)在國際市場(chǎng)上的生存與發(fā)展。而新型高級(jí)數(shù)控機(jī)床在計(jì)算機(jī)的準(zhǔn)確控制下可以準(zhǔn)確地按照加工工件設(shè)計(jì)要求進(jìn)行切削加工，能夠完美地控制各個(gè)方向上的進(jìn)給量，不僅可以提高產(chǎn)品加工精度，更可以通過計(jì)算機(jī)的精準(zhǔn)控制加工出各種曲線、曲面等復(fù)雜工件。而且一次成型率高，避免二次加工或造成廢件的情況發(fā)生，還可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化加工，在這樣的條件下數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)效率可以提高 2-3倍，大大提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益也增強(qiáng)了企業(yè)的核心競(jìng)爭力。如果在加工工件需要多工序加工情況下，新型數(shù)控機(jī)床的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)的更加明顯在控制中心的計(jì)算機(jī)程序控制下，需要多工序進(jìn)行加工的工件只需要一次被固定在機(jī)床上進(jìn)行定位，其余工序可以在預(yù)定程序的控制下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化加工，無需重復(fù)進(jìn)行固定、定位，這會(huì)大幅提高企業(yè)生產(chǎn)加工效率。
另外，數(shù)控機(jī)床的改造在國內(nèi)加工制造業(yè)內(nèi)有著巨大的需求，我國上世紀(jì)達(dá)從國外大量進(jìn)口的高檔數(shù)控機(jī)床基本到達(dá)了淘汰的邊緣，但這批產(chǎn)品數(shù)量巨大、價(jià)值較高，如果直接淘汰會(huì)對(duì)企業(yè)和國家造成不小的經(jīng)濟(jì)損失，而且直接引進(jìn)新型高級(jí)數(shù)控機(jī)床的成本非常高，不少企業(yè)無法承受這樣的資金量需求。更為重要的是，這些即將淘汰的數(shù)控機(jī)床很大一部分只是由于數(shù)控系統(tǒng)無法更新或無法配置新系統(tǒng)而停止使用的，大部分?jǐn)?shù)控機(jī)床機(jī)械部件精度和金屬強(qiáng)度還能滿足設(shè)計(jì)需求，這為數(shù)控機(jī)床的改造創(chuàng)造了可能性。而且進(jìn)行改造后的數(shù)控機(jī)床可以滿足現(xiàn)階段生產(chǎn)加工行業(yè)的精度、質(zhì)量等方面的需求，且改造費(fèi)用相比于高昂的新型數(shù)控機(jī)床購置費(fèi)用來說低廉很多，只是購置費(fèi)用的 20%左右，這樣就會(huì)為生產(chǎn)加工企業(yè)節(jié)省一筆不小的開支，而且還能避免資源的浪費(fèi)。
最后，我們對(duì)數(shù)控機(jī)床改造的市場(chǎng)及可行性進(jìn)行分析。隨著我國改革開放之后經(jīng)濟(jì)建設(shè)加速發(fā)展，“中國制造”已經(jīng)成為世界的一個(gè)符號(hào)，中國已經(jīng)成為“世界工廠”，大量加工制造企業(yè)如雨后春筍般出現(xiàn)在祖國大地上，我國每年都要從發(fā)達(dá)國家引進(jìn)大量電氣設(shè)備來滿足生產(chǎn)加工的需求，數(shù)控機(jī)床也是其中很大的一項(xiàng)，國內(nèi)的數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)廠家也在不斷的學(xué)習(xí)并飛速發(fā)展，但國內(nèi)的生產(chǎn)并不能完全滿足市場(chǎng)的需求。現(xiàn)在很多加工制造企業(yè)還在使用老式數(shù)控機(jī)床，而且數(shù)量龐大，這就為數(shù)控機(jī)床改造提供了廣泛的市場(chǎng)，滿足了客戶需求。而且經(jīng)過近年來我國相關(guān)技術(shù)人員的不斷努力學(xué)習(xí)和進(jìn)步，數(shù)控機(jī)床的核心技術(shù)數(shù)控系統(tǒng)已經(jīng)日趨成熟，性能非常穩(wěn)定，可以適用于老式數(shù)控機(jī)床的改造項(xiàng)目上。隨著技術(shù)的不斷提高，數(shù)控機(jī)床的模塊化技術(shù)也已經(jīng)能夠應(yīng)用于老式數(shù)控機(jī)床的改造中去。只需要對(duì)這些老式數(shù)控機(jī)床進(jìn)行部分部件進(jìn)行技術(shù)更新，就可以盤活這一批很大的固定資產(chǎn)，只要改造好了就是一筆巨大的財(cái)富。通過發(fā)現(xiàn)主要的技術(shù)難點(diǎn)，解決數(shù)控機(jī)床改造過程中的關(guān)鍵技術(shù)問題，就可以使用最小的投資取得最大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。數(shù)控機(jī)床改造項(xiàng)目擁有一個(gè)極大的市場(chǎng)。
3 、數(shù)控機(jī)床改造技術(shù)和措施
要想對(duì)現(xiàn)有數(shù)控機(jī)床進(jìn)行改造，就要了解與新型數(shù)控機(jī)床的差距和實(shí)際生產(chǎn)加工過程中對(duì)數(shù)控機(jī)床的要求。一臺(tái)性能優(yōu)良穩(wěn)定的數(shù)控機(jī)床應(yīng)該滿足：數(shù)控機(jī)床部件具有高的靜動(dòng)態(tài)剛度；運(yùn)動(dòng)副之間的摩擦系數(shù)小，傳動(dòng)無間隙；功率大；便于操作和維修等條件。所以在進(jìn)行機(jī)床數(shù)控改造時(shí)也應(yīng)盡量達(dá)到上述要求。不是簡單地將現(xiàn)代數(shù)控裝置與老式數(shù)控機(jī)床連接在一起進(jìn)行模塊化更新就能夠達(dá)到了數(shù)控機(jī)床改造的要求，還應(yīng)對(duì)老式數(shù)控機(jī)床的主要部件進(jìn)行相應(yīng)的改造，才能達(dá)到花小錢辦大事目的。具體措施有下列幾項(xiàng)。
3.1 修復(fù)導(dǎo)軌精度
數(shù)控機(jī)床的導(dǎo)軌是在加工過程中起到導(dǎo)向與承載作用的部件。性能良好的導(dǎo)軌不論在空載條件下還是在加工過程中，都應(yīng)對(duì)加工工件提供足夠的導(dǎo)向精度。這是保證數(shù)控機(jī)床加工工件精度的基礎(chǔ)，所以，在進(jìn)行數(shù)控機(jī)床改造時(shí)必須修復(fù)導(dǎo)軌精度。對(duì)不同形式導(dǎo)軌需要采用不同的修復(fù)方式。如現(xiàn)有數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌為塑料導(dǎo)軌則需進(jìn)行重新粘塑，首先將塑料導(dǎo)軌表面加工粗糙，有需要的情況下可以在其表現(xiàn)上加工凹槽，然后將聚四氟乙烯導(dǎo)軌軟帶用膠黏劑固定到加工好的塑料導(dǎo)軌上，室溫環(huán)境下固化 24 小時(shí)即可；如果使用的是鑄鐵導(dǎo)軌可以采用刮削或者增加涂層的方法來修復(fù)導(dǎo)軌精度，如果導(dǎo)軌表面平整無明顯損傷可以使用環(huán)氧型耐磨導(dǎo)軌涂層對(duì)鑄鐵導(dǎo)軌進(jìn)行修復(fù)，可以節(jié)省改造時(shí)間，如果表面有損傷情況下就需要對(duì)現(xiàn)有鑄鐵導(dǎo)軌進(jìn)行刮削，刮研顯點(diǎn)為 18-25 點(diǎn)/平方厘米，同時(shí)，必須保證潤滑的可靠性。這樣才能盡可能地減小摩擦，以及對(duì)位置控制精度的影響。
3.2 恢復(fù)主軸精度
主軸是數(shù)控機(jī)床重要部分。在數(shù)控機(jī)床工作時(shí)由主軸帶動(dòng)工件或刀具進(jìn)行切削加工，主軸的精度直接影響著產(chǎn)品最終的質(zhì)量，所以數(shù)控機(jī)床改造時(shí)大多需要更換主軸軸承、或者重新調(diào)整軸承的間隙調(diào)整和預(yù)緊。
3.3 修復(fù)滾珠絲杠
數(shù)控機(jī)床部件中都含有滾珠絲杠，滾珠絲杠是數(shù)控機(jī)床在進(jìn)行加工過程中控制進(jìn)給的主要傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，在改造時(shí)要恢復(fù)其傳動(dòng)精度才能保證改造后的定位精度，在改造過程中一定要更換或重新調(diào)整滾珠絲杠的滾動(dòng)軸承，適當(dāng)預(yù)緊，保證其精度。
3.4 更新數(shù)控系統(tǒng)
數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的靈魂，現(xiàn)在老式數(shù)控機(jī)床改造的技術(shù)日趨成熟，相應(yīng)系統(tǒng)也越來越穩(wěn)定，在改造過程中可以選用 SIEMENS 系統(tǒng)、FANUC 系統(tǒng)等，這些數(shù)控系統(tǒng)相比于老式系統(tǒng)功能更加齊全、性能更加穩(wěn)定。
4 、結(jié)束語
數(shù)控機(jī)床改造項(xiàng)目具有非常廣泛的市場(chǎng)，充分滿足了客戶需求，并且在制造業(yè)飛速發(fā)展的階段，相關(guān)企業(yè)對(duì)這項(xiàng)工作更迫切的期待，對(duì)現(xiàn)有數(shù)控機(jī)床進(jìn)行改造升級(jí)，不僅僅加強(qiáng)了企業(yè)的生產(chǎn)里、為企業(yè)注入了新的活力，而且避免了大量資產(chǎn)浪費(fèi)現(xiàn)象的發(fā)生，希望數(shù)控機(jī)床改造技術(shù)可以更好地為相關(guān)企業(yè)服務(wù)，為其帶來更大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
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