數控機床維修改造中的問題與措施

林玉強

（柳州職業技術學院，柳州 545616）

數控機床是現代工業生產中的必備裝備，具有自動化、智能化及高效率特點。進入智慧工業時代后，社會對工業生產的質量需求不斷攀升，這要求現代數控機床具備更強的工作能力。從生產需求、客戶需求等角度對數控機床實施合理改造，可使其更符合現代社會的發展要求。

1 數控機床維修改造的必要性

數控機床是指數字化控制的機床裝置，是第一代機械加工車床數字化改造后的形式。它主要利用可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）、內部計算機及通信模塊等完成機床工作。和傳統機床相比，數控機床能夠節省約80%的生產成本，且提高了工作效率和精度，成為一段時間內機械加工生產的主流裝置[1]。在工業生產中，數控磨床、數控銑床及數控車床等的應用，實現了工業生產的一體化，改變了工業生產模式。

數控機床使工業生產進入了數字化時代。但是，它在使用過程中遇到故障問題會造成產品質量下降。智能化時代，互聯網工業理念和智慧工業理念不斷深入工業生產，一定程度上推動了數控機床的改造發展。傳統數控機床通信效果差、反應慢以及與其他生產環節脫節等問題逐漸暴露，促使現代數控機床進入新一輪的改造升級，如向智能化和精細化維修轉型，從而確保數控機床滿足時代對工業生產的發展需求。

2 數控機床維修改造中出現的問題

2.1 使用中缺乏保護措施

引發數控機床故障的原因除使用不規范外，主要是數控機床使用中缺乏良好的保護。保護措施不到位增加了數控機床故障發生的概率，也無法做好故障預防，加大了維修工作的難度。同時，后期改造缺乏措施，改造完成后無法保證設備的應用效率。例如，現代企業使用數控機床的過程中缺乏連鎖保護設置，雙手控制裝置也不合理，容易導致后期使用出現電流缺相的問題，而后導致電機燒毀而影響數控機床的使用效率[2]。再如，部分數控機床對精密珠絲杠副缺乏保護，生產中的灰塵及碎屑會附著到珠絲杠副表面造成設備損壞，導致工作效率降低。因此，進行數控機床維修改造應該完成數控機床的保護，從保護角度入手，預防故障，減少維修改造的難度和頻率。

2.2 數控機床維修改造中的實際問題

2.2.1 電源維修改造問題

電源是數控機床的主要裝置，也是數控機床的動力來源。在數控機床改造過程中，需要對電源進行維修改造。目前，很多維修改造方法都使用非單一電源改造模式，主要是在被改造模塊中安裝備用電源或安裝分路電源，以實現機床各模塊的單一控制。非單一電源的改造方法雖然能夠解決單一故障引起的牽連性，但是從機床電路角度而言，新增部分的引線通常不會按照原有的走線方式走線，并且不會從設備切斷后的開關下方引線。這種操作方式與正常的操作規定存在一定的矛盾，經常會在運行過程中發生安全事故[3]。所以，出于安全角度考慮，在日后的機床維修改造中，應該以科學的方案確保電源使用安全。

2.2.2 數控機床維修改造方向偏差問題

數控機床維修改造須以高效率、低成本、安全性為主要目的。但是，在當前部分企業進行數控機床改造過程中，雖然更加重視效率改造，但是缺乏數控機床成本與安全性的改造。例如，非單一電源改造環節缺乏安全性考慮，改造完成后雖然能夠減少故障損失，但是數控機床整體運行的安全性也受到了一定影響。因此，在未來進行數控機床維修改造中應該調整目的，以效率、成本及安全的全方位改造為主要目標。

2.3 數控機床維修改造人才匱乏

數控機床維修改造過程中，人才是核心要點。人才是21世紀最寶貴的財富。從機床到數控機床，從機械到自動化機械，都是人類智慧的結晶。所以，在進行數控機床維修改造過程中，需要有掌握專業知識的人才，需要有創新意識的人才。但是，在當前數控機床維修改造中，由于缺乏新式人才，導致維修改造效率不高。現有教育模式培養的人才都是基礎技能型人才，缺乏技術創新意識，對數控機床維修改造方向把握不足，一定程度上影響了數控機床的維修改造。

3 數控機床維修改造中采取的措施

3.1 建立保護措施

為數控機床建立保護措施，是其維修改造的關鍵，能夠實現數控機床的合理改造應用。因此，應該從全面安全、機床安全防護等角度進行數控機床安全保護，預防出現數控機床故障問題。

（1）在數控機床中增加三聯動斷路器裝置。該裝置能夠實現數控機床的良好保護，并且在數控機床電源發生故障后，可以完成對電源及電路的良好保護，減少電源故障或電路短路等風險及影響。

（2）在數控機床使用中，針對部分結構進行合理保護。例如，在滾珠絲杠副表面增加保護裝置，在實際的保護工作實施過程中可以增加保護外套、保護管等裝置來防止碎屑及灰塵進入到珠絲杠表面和滾珠絲杠螺母副內部，以免影響其使用。另外，可以在數控機床改造中應用自動潤滑系統和手動潤滑兩種模式，完成各零部件的自動潤滑，實現對零部件或結構的潤滑保護[4]。

（3）應用現代化技術理念完成數控機床的整體保護。可以設計應用智能控制模塊、視頻攝像裝置、數據采集模塊及監控中心，針對數控機床的整體運行進行全方位監控。在智能化監控系統運行中，可以實現數控機床實時運行參數的采集。一旦發現機床運行過程中存在故障威脅、參數異常，應立即進行維修，及時減少風險，實現數控機床的綜合保護。

3.2 解決維修改造中的實際問題

數控機床維修改造如果缺失目標，會嚴重影響數控機床的改造效果。在改造實施中，數控機床經常出現重視效率、忽略成本及安全目標的問題。

（1）數控機床維修改造中，應以高效率為核心目標，提高數控機床的使用效率。這是非常關鍵的環節，也是現代工業生產最主要的環節。在進行數控機床的維修改造過程中，應該以智能化和自動化升級為措施進行改造。對數控機床核心控制模塊進行改造，能夠提升數控機床的核心控制功能，加快機床的控制反應速度，提高生產速度。例如，某企業針對C650臥式車床進行改造，將傳統機床的繼電器控制模塊更換為PLC控制模塊完成機床的綜合應用控制，實現機床繼電器邏輯控制升級。通過改進C650臥式車床的工作效率提升了近20%，使用故障概率下降了15%。

（2）數控機床維修改造中，應該以低成本為主要目標，減少機床維修及機床改造實施中的使用成本，是現代工業生產節能環保理念的重要應用。在對數控機床進行維修改造中，應該做好使用成本的精細化計算，要避免出現“效率提升，成本也大幅度提升，效益不增不減”的現象[5]。所以，在對數控機床進行維修改造時，要從維修改造成本入手進行改造。例如，可以建立數控機床的智能化改造，利用智能化理念進行數控機床改造，從數控機床控制系統、通信模塊、網絡接口及傳感模塊進行智能化連接，提升生產效率，實現數控機床的無人化管控，最終減少數控機床應用中的人力成本。某企業進行數控機床改造時應用了制造執行系統（Manufacturing Execution System，MES），使得整個生產線的人力減少1/2，生產效率提高3倍，實現了低能耗生產。圖1是企業建立MES集中控制系統的原理圖。

（3）以數控機床維修使用安全為目標進行數控機床維修改造。針對數控機床使用中的故障進行預防，同時要對極易出現故障的模塊進行安全保護。例如，某企業進行機床改造中應用C620-1普車改數控車，配備了自動油泵和自動潤滑系統。潤滑油通過潤滑油管輸送到機床各個潤滑點，實現了數控機床結構的潤滑保護。傳動結構拆除的進給箱和溜板箱，直接應用運行穩定可靠，運行精度高。基本免維護的交流伺服電機通過梅花聯軸器連接滾珠絲杠進行傳動，使得機床結構更加簡單，傳動更加可靠。傳動結構增加防護罩，可有效防止灰塵、切屑等進入絲杠表面，有助于實現數控機床的可靠安全使用。圖2為該企業進行機床改造結構圖，包括精密滾珠絲桿的改造應用。

圖1 MES集中控制系統原理圖

圖2 數控機床改造圖

3.3 培養新式數控機床維修改造人才

新式人才的培養對現代數控機床維修與改造工作非常關鍵。人才是社會發展的核心動力。教育單位及企業環節應該著力做好數控機床新式人才的培養。一方面，教育單位應該落實雙創教育改革，即針對數控機床相關專業進行教育教學改革，將教學重點放在“創新教育”，讓數控機床專業新式人才具有技術創新意識和技術創新能力，從而為數控機床的創新提供動力。另一方面，企業應該重點招聘和組建數控機床維修改造人才團隊，定期展開對數控機床維修團隊的培訓。在人才培養過程中，要從智能化理念、智慧工業理念等角度完成人才團隊的合理組建，使人才具有良好的數控機床創新意識，將技術創新作為團隊的核心目標，實現數控機床維修改造升級。

4 結語

數控機床裝置在未來一段時間都會是工業生產的主要設備，而為了適應現代工業生產的新技術需求，要對數控機床進行智能化改造、安全改造及成本改造，從而實現全面升級，以滿足工業生產的需求。在數控機床維修改造中，要高度重視新式人才的培養，以確保后續維修改造的實施更加科學合理。