傳統機械加工機床機電一體化改造分析

陳蓉

（江蘇省淮陰商業學校，江蘇 淮安223003）

機械加工領域當前進行機床機電一體化改造、完成自動化技術應用已經成為發展趨勢。機電一體化主要是利用計算機技術進行光學控制、電子技術控制等，實現系統化、網絡化、模塊化、智能化的加工模式。機電一體化改造后優化了機械加工的產品精度，提升了機械加工質量，改進了機械加工技術，對于智能制造發展來說具有重大意義。

1 傳統機械加工機床機電技術改造的重要意義

機電一體化逐步發展，將傳統的機械加工技藝加以改造，在推廣和應用中不斷提升機電加工工作效率，實踐證明改造具有重要意義。

改造后的機床機電一體化有智能化優勢，通過更新軟件，利用計算機控制軟件，將機電一體化全過程實現智能化操作，利用智能化軟件改變傳統的人為操作經驗判斷等方法，實現了智能化自行篩選和自行判斷。這種基本邏輯功能模擬人類的行為，規避了傳統技術控制中的風險因素。

機床機電一體化改造具有個性化優勢，可以對機械加工的個性需求提供專業定制，適應經濟結構逐漸轉變和社會經濟體制升級的特征，企業和人們對事物個性化的需求逐漸增多，而這種實際發展需求需要機電一體化改造才能完成。通過個性化加工，根據市場需求對產品升級，滿足智能個性化產品的需要[1]。

機床機電一體化改造能夠實現高速運行，如采用微控系統提升機床主軸轉速。在傳統機床機電加工模式下，轉速達不到加工件的加工需求，而采用智能化改造之后，可以將原有的轉速加快2 倍以上，為整個機床加工生產效益優化提供基礎。以納米技術為例，納米機床機電一體化的改造可實現更加高精度的機械加工和轉速更高的主軸運行，達到高速加工使用效果。

機床機電一體化改造體現綠色環保優勢，不僅使技術提升和效能增強，且可減少材料和燃料的損耗。以綠色能源為基礎的機電一體化機械加工機床必將成為機械加工機床改造優化的主流趨勢。

2 傳統機械機床機電技術應用現狀

改革開放以后，數控機床技術不斷升級，不斷向著國際水準邁進，解決了精密、小批量、多品種零件加工等問題。這是對傳統機械機床機電技術改造后獲得的效果，受相應條件制約。中國在進行傳統機械加工機床一體化運行時遇到了一些問題，例如數控機床價格較高，大量的普通機床運行難以實現。精密化加工需求，而重新購置數控機床交貨周期又較長，自主知識產權較為缺失，影響了中國機械加工一體化的改造進程。因此針對當前機電一體化技術發展現狀，提出了普通機床數控改造方案。通過對數控體系的改造，提高了工作效率，進一步推動機電一體化技術的發展。在進行傳統機械加工機床、電一體化改造時，采用數字技術和微電腦技術的優勢對控制系統予以升級，使得傳統機械加工機床也具備了數控加工的能力。通過數控改造將改造特征凸顯，縮短交貨期，降低購買新機床的成本，使機械性能更加可靠穩定，改造后的機床性能好、質量高，通過徹底改造簡化維修操作[2]。淘汰一些已經使用多年的設備。不斷提升操作者維修和操作新機制的技能，采用最新的控制技術，按照技術改革發展要求，提升生產設備自動化水平，充分利用現有條件，將傳統機械機加工機床進行一體化改造，節約了改造成本，而且縮減了生產準備周期，提高了產品質量，降低了工作人員的勞動強度。

3 機械加工機電機床一體化改造相關要點分析

機械加工機電機床一體化改造要滿足產品種類日益增多、質量不斷提高的需要。針對設備老化、技術老化的問題進行有效的技術改進。目前中國的工業企業存在技術老化、設備老化問題，已經成為亟待解決的大問題，采用新工藝、新設備進行技術改造已經成為一種發展趨勢。

機電機床一體化改造擁有巨大的市場前景，針對原有的質量差、品種少、檔次低等問題，從國際市場、國內市場的需求出發，進行數字化改造，改變經濟發展模式中原有的思路，解決從國外引進的設備生產線消化吸收不好、維護不當的問題，發揮自主技術研發潛力，進行機電改造，針對控制部分、機械部分等進行一系列的改造提升，改進支撐與家庭的結構設計，提高加速能力，縮小反向死區誤差，通過一體化改造還將加工零件程序輸入到存儲器中，提升了加工效率、精度[3]。

改造過程中，首先要注意改造的穩定性，傳統的機械加工、機床加工一般采用焊接的方式，在此基礎上使用材料及升級技術。改變原有的加工結構，將其改變為高效能、高精度的結構。例如在進行堅固的鑄造件改造過程中，注重鑄造的整體性，不破壞設備本身結構，方能保證機床整體穩定性。例如對普通車窗進行改造，主要是將縱向橫向給進系統采用微機控制的方式，將刀架改造為數控模式，切削次序和刀具按照程序自動調節和更換，總體設計考慮數控系統的運動方式，選擇計算機執行機構，使改造后的數控機床可以循環加工、螺紋加工，連續控制，保證加工精度的同時，實現經濟運行[4]。

在進行維護操作時，要實現機電一體化操作，必須做好日常的使用和維護。比如采用邏輯程序編制和計算機信息處理的方法，能夠保證維修操作的高效性和安全性。按照技術改造要求，循序漸進地實施維護方案。

通過改造，提高設備自動化效率和水平，打破原有的技術壁壘，提升工作效率，確保精度、專業、生產三方面均安全穩定運營。充分發揮機械加工機床機電一體化的技術優勢，采用成本控制和材料節約思路，降低企業成本。以經濟型數控機床為例，通過降低成本，系統改造后性能良好，節約了大量的資金。使用經濟型數控車床加工時，只需轉變加工程序，就可以適應生產需求，降低生產成本。改變傳統手工操作的模式，對復雜零件進行簡單處理。

4 傳統機械加工機床機電一體化改造發展趨勢

未來，智能化將成為機電一體化的發展趨勢。產品具有較高的控制性，能夠模擬人類行為進行自主決策、判斷推理和邏輯分析[5]。例如數控機床和機器人結合后，可將一體化改造后的優勢進一步凸顯，機電一體化改造將走個性化發展道路，生產模式發生轉變，實現虛擬智能和精益生產。微型化將成為機械加工機電機床一體化的主要特征，MEMS 微機電系統可以對1 cm 以下的幾何尺寸零部件進行加工，通過激光測試儀測量出3 個軸向的誤差量和補償量。PLC 機械一體化技術設計借助數控機床誤差補償模型，提高了機器的工作效率，可迅速判斷機床系統的主要誤差來源，分別為機床幾何誤差、測頭預行程誤差和測頭半徑誤差，可應對機床內部零件愈加復雜的情況，促進數控機床向快速化方向發展[6]。主軸轉速達到10 000 r/min，主軸快速移動，轉速加速增長，加工精度不斷提升。隨著納米級機床的推廣，未來可以達到精度為0.005～0.01 Nm 的定位，最小分布率達到1 nm，滿足精度加工的需求。

5 結束語

機械加工機床機電一體化改造后，將更大程度地利用資源，降低對生態環境的破壞。隨著技術的發展，傳統的機械加工機床已經難以跟上時代步伐。對機械加工機床進行一體化改造是適應現代化發展需求、提升加工功率效率的要求。今后在配置新技術、新設備方面，對于傳統機械加工機床如何進一步實現一體化技術的應用還需加大研究力度。重點關注方便維修，減少使用周期，降低維護周期，真正使機械加工機電一體化為生產所用。