機床數控化改造可行性研究

一、機床進行數控化改造的必要性

數控化改造是發展我國數控設備的一個重要方面。

數控機床與傳統機床相比有以下突出的優越性，而且這些優越性均來自數控系統計算機:

一是可以加工出傳統機床加工不出來的曲線、曲面等復雜的零件。

二是可以實現加工的自動化，而且是柔性自動化，從而效率可比傳統機床提高3～7倍。

三是加工零件的精度高，尺寸分散度小，使裝配容易，不再需要“修配”。

四是可實現多工序的集中，減少零件在機床間的頻繁搬運。

五是擁有自動報警、自動監控、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。

二、機床數控化改造的工作內容

機床與生產線數控化改造的主要內容有以下幾點:

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。

二是NC化。在普通機床上加數顯裝置，或加數控系統，改造成NC機床、CNC機床。

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系統以最新CNC進行更新。

四是技術更新或技術創新。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模的技術更新或技術創新。

三、數控化改造的優缺點

1.減少投資額，交貨期短

同購置新機床相比，一般可以節省60%～80%的費用，改造費用低，大型、特殊機床尤其明顯。一般大型機床改造，只花新機床購置費用的l/3，交貨期短。但有些特殊情況，如高速主軸、托盤自動交換裝置的制作與安裝過于費工、費錢，往往使改造成本提高2～3倍，與購置新機床相比，只能節省投資的50%左右。

2.力學性能穩定可靠，但結構受限

舊機床所利用的床身、立柱等基礎件都是重而堅固的鑄造構件，而不是焊接構件，改造后的機床性能高、質量好，可以作為新設備繼續使用多年。但是受到原來機械結構的限制，不宜做突破性的改造。

3.熟悉設備，便于操作維修

另外，由于多年使用，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時間短，見效快，改造的機床一安裝好，就可以實現全負荷運轉。

4.可充分利用現有的條件

例如可以充分利用現有地基，不必像購入新設備時那樣需重新構筑地基。

另外，還可根據技術革新的發展速度，及時提高生產設備的自動化水平和效率，提高設備質量和檔次，將舊機床改成當今水平的機床。

四、機床數控化改造中常見的問題

1.數控系統的選擇不合理

在改造過程中，有些企業為了節約成本，選擇簡易數控系統。這種數控系統價格低廉、功能簡單、壽命不高，最后影響改造后機床的使用。或者有些設備在購買時的價格較高，改造時為了和當時的層次一致選擇了高檔數控系統，改造后會出現系統的功能過高，造成不必要的浪費。

2.伺服系統的選擇不匹配

在數控化改造中，會有多軸的伺服系統的改造，此時會出現為了設計方便，使不同軸的伺服系統使用同樣的伺服系統。這樣會造成伺服參數的不匹配。不同的軸尤其是X/Y軸和Z軸，在機械結構上不同，產生的伺服參數、機械參數和剛度都不同，選擇相同的伺服系統會因此而產生系統不穩定的問題。

3.機械結構的調整過大

在改造中切忌貪大求新的心理。因為改造的機床都是舊機床，本身的剛度和精度都比同類型的新機床差。改造的目的是在保證原來精度的基礎上提高其性能水平，但是改造后的機床是不能和新數控機床相比的。因此，在機械結構的改造中，要盡量保持原有的形式和部件，除非必要，一般不建議修改原有的機械結構。

4.電氣系統的更新

機床經過長時間的使用，其電氣系統已經老化，最好通過改造的機會將其舊有的電氣系統更新。更換電氣元件，可以用PLC實現功能的，最好用PLC控制。電氣系統更新后要詳細畫好電氣控制圖，以便將來的修理。

5.液壓系統最好只做清洗工作

液壓系統一般藏在機床的結構中，不便于拆卸。因此在數控化改造時，建議只對液壓系統進行清洗，更換液壓介質，不更新其液壓系統。

6.機床附件的選擇

隨著數控機床的深度發展，出現了許多機床附件，如空氣過濾器、切屑排出裝置等。一般在經濟許可的條件下，若生產確實需要且不改變原有機床結構，可以加配1～2個附件。附件的增加會使電氣控制變得更為復雜，因此在添加附件之前，要修改電氣控制方式。

(作者單位:河南省開封技師學院)