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機床數控化改造的必要性及其改造方法
閱讀：1866 發(fā)布時間：2009-7-7機床數控化改造的必要性，然后簡單介紹了機床數控化改造的內容及其的優(yōu)缺點，而重點在于介紹如何進行機床數控化改造，包括數控系統(tǒng)的選擇、數控改造中對主要機械部件改裝探討和機床數控改造主要步驟，并列舉了幾個數控改造的實例，zui后說明了數控改造中的問題并提出了建議。
一、機床進行數控化改造的必要性
1 微觀看改造的必要性
微觀上看，數控機床比傳統(tǒng)機床有以下突出的*性，而且這些*性均來自數控系統(tǒng)所包含的計算機的威力。
可以加工出傳統(tǒng)機床加工不出來的曲線、曲面等復雜的零件。
由于計算機有高超的運算能力，可以瞬時準確地計算出每個坐標軸瞬時應該運動的運動量，因此可以復合成復雜的曲線或曲面。
可以實現加工的自動化，而且是柔性自動化，從而效率可比傳統(tǒng)機床提高3～7倍。
由于計算機有記憶和存儲能力，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，從而實現自動化。數控機床只要更換一個程序，就可實現另一工件加工的自動化，從而使單件和小批生產得以自動化，故被稱為實現了“柔性自動化”。
加工零件的精度高，尺寸分散度小，使裝配容易，不再需要“修配”。
可實現多工序的集中，減少零件 在機床間的頻繁搬運。
擁有自動報警、自動監(jiān)控、自動補償等多種自律功能，因而可實現長時間無人看管加工。
由以上五條派生的好處。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），減少了工裝，縮短了新產品試制周期和生產周期，可對市場需求作出快速反應等等。
以上這些*性是前人想象不到的，是一個極為重大的突破。此外，機床數控化還是推行FMC（柔性制造單元）、FMS（柔性制造系統(tǒng)）以及CIMS（計算機集成制造系統(tǒng)）等企業(yè)信息化改造的基礎。數控技術已經成為制造業(yè)自動化的核心技術和基礎技術。
2 宏觀看改造的必要性
宏觀上看，工業(yè)發(fā)達國家的軍、民機械工業(yè)，在70年代末、80年代初已開始大規(guī)模應用數控機床。其本質是，采用信息技術對傳統(tǒng)產業(yè)（包括軍、民機械工業(yè)）進行技術改造。除在制造過程中采用數控機床、FMC、FMS外，還包括在產品開發(fā)中推行CAD、CAE、CAM、虛擬制造以及在生產管理中推行MIS（管理信息系統(tǒng)）、CIMS等等。以及在其生產的產品中增加信息技術，包括人工智能等的含量。由于采用信息技術對國外軍、民機械工業(yè)進行深入改造（稱之為信息化），zui終使得他們的產品在*和民品的市場上競爭力大為增強。而我們在信息技術改造傳統(tǒng)產業(yè)方面比發(fā)達國家約落后20年。如我國機床擁有量中，數控機床的比重（數控化率）到1995年只有1.9％，而日本在1994年已達20.8％，因此每年都有大量機電產品進口。這也就從宏觀上說明了機床數控化改造的必要性。
二、如何進行機床數控化改造
1、國外改造業(yè)的興起
在美國、日本和德國等發(fā)達國家，它們的機床改造作為新的經濟增長行業(yè)，生意盎然，正處在黃金時代。由于機床以及技術的不斷進步，機床改造是個"永恒"的課題。我國的機床改造業(yè)，也從老的行業(yè)進入到以數控技術為主的新的行業(yè)。在美國、日本、德國，用數控技術改造機床和生產線具有廣闊的市場，已形成了機床和生產線數控改造的新的行業(yè)。在美國，機床改造業(yè)稱為機床再生（Remanufacturing）業(yè)。從事再生業(yè)的公司有：Bertsche工程公司、ayton機床公司、Devlieg-Bullavd（得寶）服務集團、US設備公司等。美國得寶公司已在中國開辦公司。在日本，機床改造業(yè)稱為機床改裝（Retrofitting）業(yè)。從事改裝業(yè)的公司有：大隈工程集團、崗三機械公司、千代田工機公司、野崎工程公司、濱田工程公司、山本工程公司等。
2、數控化改造的內容
機床與生產線的數控化改造主要內容有以下幾點：其一是恢復原功能，對機床、生產線存在的故障部分進行診斷并恢復；其二是NC化，在普通機床上加數顯裝置，或加數控系統(tǒng)，改造成NC機床、CNC機床；其三是翻新，為提高精度、效率和自動化程度，對機械、電氣部分進行翻新，對機械部分重新裝配加工，恢復原精度；對其不滿足生產要求的CNC系統(tǒng)以CNC進行更新；其四是技術更新或技術創(chuàng)新，為提高性能或檔次，或為了使用新工藝、新技術，在原有基礎上進行較大規(guī)模的技術更新或技術創(chuàng)新，較大幅度地提高水平和檔次的更新改造。
5、數控改造中主要機械部件改裝探討
一臺新的數控機床，在設計上要達到：有高的靜動態(tài)剛度；運動副之間的摩擦系數小，傳動無間隙；功率大；便于操作和維修。機床數控改造時應盡量達到上述要求。不能認為將數控裝置與普通機床連接在一起就達到了數控機床的要求，還應對主要部件進行相應的改造使其達到一定的設計要求，才能獲得預期的改造目的。
（1） 滑動導軌副
對數控車床來說，導軌除應具有普通車床導向精度和工藝性外，還要有良好的耐摩擦、磨損特性，并減少因摩擦阻力而致死區(qū)。同時要有足夠的剛度，以減少導軌變形對加工精度的影響，要有合理的導軌防護和潤滑。
（2） 齒輪副
一般機床的齒輪主要集中在主軸箱和變速箱中。為了保證傳動精度，數控機床上使用的齒輪精度等級都比普通機床高。在結構上要能達到無間隙傳動，因而改造時，機床主要齒輪必須滿足數控機床的要求，以保證機床加工精度。
（3） 滑動絲杠與滾珠絲杠
絲杠傳動直接關系到傳動鏈精度。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。被加工件精度要求不高時可采用滑動絲杠，但應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。一般情況滑動絲杠應不低于6級，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，但難以滿足精度較高的零件加工。
滾珠絲杠摩擦損失小，效率高，其傳動效率可在90%以上；精度高，壽命長；啟動力矩和運動時力矩相接近，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。
（5） 安全防護
改造效果必須以安全為前提。在機床改造中要根據實際情況采取相應的措施，切不可忽視。滾珠絲杠副是精密元件，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。大拖板與滑動導軌接觸的兩端面要密封好，防止硬質顆粒狀的異物進入滑動面損傷導軌。
6、機床數控改造主要步驟
（1） 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況確定改造方案，一般包括：
① 機械修理與電氣改造相結合
一般來說，需進行電氣改造的機床，都需進行機械修理。要確定修理的要求、范圍、內容；也要確定因電氣改造而需進行機械結構改造的要求、內容；還要確定電氣改造與機械修理、改造之間的交錯時間要求。機械性能的完好是電氣改造成功的基礎。
② 先易后難、先局部后全局
確定改造步驟時，應把整個電氣部分改造先分成若干個子系統(tǒng)進行，如數控系統(tǒng)、測量系統(tǒng)、主軸、進給系統(tǒng)、面板控制與強電部分等，待各系統(tǒng)基本成型后再互聯完成全系統(tǒng)工作。這樣可使改造工作減少遺漏和差錯。在每個子系統(tǒng)工作中，應先做技術性較低的、工作量較大的工作，然后做技術性高的、要求精細的工作，使人的注意力能集中到關鍵地方。
③ 根據使用條件選擇系統(tǒng)
針對某臺或某幾臺機床，確定它的環(huán)境、溫度、濕度、灰塵、電源、光線，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、抗干擾性能、自冷卻性能、空氣過濾性能等可提供正確的依據，使改造后的電氣系統(tǒng)有了可靠的使用保證。當然，電氣系統(tǒng)的選擇必須考慮成熟產品，性能合理、實用，有備件及維修支持，功能滿足當前和今后若干年內的發(fā)展要求等。
④ 落實參與改造人員和責任
改造是一個系統(tǒng)工程，人員配備十分重要。除了人員的素質條件外，根據項目的大小，合理地確定人數與分工是關鍵。人員太少不利于開展工作，人員太多也容易引起混亂。根據各個劃分開的子系統(tǒng)，確定人員職責，有主有次，便于組織與協調。如果項目采用對外合作形式，更需在目標明確的前提下，界定分工，確定技術協調人。
⑤ 改造范圍與周期的確定
有時數控機床電氣系統(tǒng)改造，并不一定包含該機床全部電氣系統(tǒng)，應根據科學的測定和分析決定其改造范圍。停機改造的周期，根據各企業(yè)的實際情況確定，考慮因素有生產緊張程度、人員技術水平、準備工作充分程度、新系統(tǒng)大小與復雜程度，甚至還包括天氣情況等。切忌好大喜功，急于求成，匆忙上陣，但也要合理安排，防止拖拖拉拉。
⑥ 改造的技術準備
改造前的技術準備充分與否，很 真空包裝是保護產品不受環(huán)境污染與延長食物等保存期限的包裝，能提高產品的價值和品質。真空包裝技術起源于20世紀40年代。自1950年聚酯、聚乙烯塑料薄膜成功應用于商品包裝以來，真空包裝機便得到迅速發(fā)展。目前率真空包裝機的速率已從每分鐘數件發(fā)展到數十件，熱成型—充填—封口機的生產效率可達500件／分以上。
在人們生活和工作領域，各種各樣的塑料真空包裝比比皆是。輕便、密封、保鮮、防腐、防銹的塑料真空包裝遍及從食品到藥品、針織品，從精密產品制造到金屬加工廠及實驗室等諸多領域。塑料真空包裝應用日益廣泛，推動了塑料真空包裝機的發(fā)展，也對其提出了更高的要求。目前上真空包裝技術與裝備發(fā)展趨勢主要體現在以下幾個方面。
生產自動化：真空包裝機的自動化不僅提高了生產效率，而且具有安全衛(wèi)生的優(yōu)點。日本公司生產的TYP－B系列旋轉真空室式包裝機，是一種自動化程度相當高的多工位包裝機。該機有充填和抽真空2個轉臺，充填轉臺有6個工位，完成供袋、投料、注液預封口，并將包裝件送至抽真空轉臺；抽真空轉臺有12個工位（真空室），完成抽真空和封口、成品輸出等工序，生產效率可達40袋／分，主要用于包裝軟罐頭類食品。
單機多功能：在單機上實現多功能，可方便地擴大使用范圍。單機的多功能化是采用模塊化設計來完成的。通過不同功能模塊的變換和組合，生產出適用于不同包裝材料、包裝物口、包裝要求的真空包裝機。代表性的產品有德國BOSCH公司所屬的HESSER廠生產的多工位制袋真空包裝機，可集制袋、稱重、充填、抽真空、封口等多種功能于一體，方便快捷。
組配生產線：當需要的功能越來越多時，將所有的功能集中在一個單機上會使結構變得非常復雜，操作維修也不方便。這時可把功能不同、效率相匹配的幾種機器組合成功能較齊全的生產線，來完成更為復雜的包裝工序。如法國CRACECRYOYA和ISTM公司研制的鮮魚真空包裝生產線，瑞典樹宏有限公司與瑞典紡織研究所研制的紡織真空包裝系統(tǒng)等機型均屬于這一型。
采用新技術：在包裝方法上，大量采用充氣包裝取代真空包裝，將充氣成分，包裝材料與充氣包裝機三方面的研究緊密結合起來；在控制技術上，更多地應用計算機技術和微電子技術；在封口方面，應用熱管和冷封口技術；將*的裝置直接安裝在真空包裝機上，如裝上計算機控制的粗粒物高精度組合秤；在旋轉或真空包裝機上，應用*高速的圓弧面凸輪分度機械等。所有這些新技術的采用，使得真空包裝機更加和智能化。