关于数控机床改造方案的方法选择及设计

周玮

(广州数控信息科技有限公司,广东广州 510530)

关于数控机床改造方案的方法选择及设计

周玮

(广州数控信息科技有限公司,广东广州 510530)

随着我国科学技术的不断发展、基础材料工艺的生产工艺不断改善,消费者对产品的质量的要求也在随着时间的推移而增加,但是作为加工仪器部件、机械零件的主要工具,机床的数控化率水平相比于发达国家还是有很大的差距,目前我国加工机床的数控化率在3%左右。非数控化机床加工产品精度差、质量难以保证、种类少、劳动强度高、效率低。在我国劳动力成本不断增加、国际市场竞争加剧的情况下,加工企业在国内、国际市场的竞争力不断下降,这中情况对企业的生存和发展是巨大的威胁,机床数控化普及已经到了迫在眉睫的阶段。本文简单介绍机床数控化改革的方法和不同机床的改造方案的确定。

数控机床 改造措施 意义

1 数控机床改造的历史背景

进入21世纪后，我国每年生产的数控机床在10000台左右，数控化率在8%上下。但多数的加工制造企业的加工、生产设备是传统的机床，而且使用多年，加工效率和质量得不到保障。但是这类机床数量众多，而且多数机床机械加工部分尚可使用，这使得数控机床改造有非常广阔的市场。

2 数控机床改造的条件

现行使用的机床只有部分适合对其进行数控改造，至少应具备下列条件：一、现有机床的基础机械部件基本完好，具有足够的机械强度，在升级改造完成之后能够继续服役一定年限，有能力为企业创造一定价值。二、改造机床的整体费用要适当。在升级改造之前需要对机床性能评估和改造项目整体费用进行预算，对于性价比比较低的升级改造项目要妥善考虑甚至放弃升级改造计划，以达到整体收益最大化的目标。三、改造升级的技术要成熟。国内外先进的数控技术经过多年实践，已经具备了一定的技术基础，在进行项目升级改造的过程中可以适当的进行借鉴，以减少升级过程中的技术难度。

3 机床数控改造的方向

(1)对现有机床进行评估，可以正常使用但生产效率低、加工精度不够的进行模块化改造；对于现有数控系统整体瘫痪、伺服器停止更新致使机床无法正常使用的考虑数控系统整体升级，引进国外近年来先进成熟的系统与现有机床进行匹配。

(2)对于因长期使用产生磨损的机械部件进行修配、再加工，甚至更换新的部件，以达到甚至超过机床原有精度。

(3)使用创新技术。现有机床很多都是十年之前使用的老一代数控系统，加工程序单一、生产控制能力不强，可以采用新的模块进行编程，增加不同的加工工艺参数，使加工的产品更加多样化。

4 数控机床改造的方法

4.1 修复主轴精度

主轴是机床的重要组成部分，在机床工作是靠主轴加持加工件利用刀具进行切削等工艺处理。因此，一台机床的主轴精度直接影响着加工出来的产品精度和质量。

对于精度较好的主轴应该卸下后用激光干涉仪检查，主轴的锥孔中心线是否与回转中心一致等技术指标。各项指标完成后还应对主轴的间隙进行调整，使预应力对加工的影响降低。将主轴重新装配后应用标准棒和千分表进行检验，使主轴锥孔和回转中心重合，如不重合还应进行相应调整使之达标。

4.2 检修机床导轨

机床导轨是机床在加工工件时横向进给的方向，起到承重和导向的双重作用，所以机床导轨应该具有一定的精度方能满足加工精度需求。

但经过长期使用的机床导轨都有一定量的磨损和应力变形。在机床改造时必须回复导轨精度方能满足整体要求。

针对不同材料的导轨应采用不同的处理方式或采用综合治理的办法。如铸铁导轨经过长期使用会造成回转中心一侧磨损较为严重，可以将导轨重新进行切削加工，使之表面平整度达到预期标准；也可以采用合金涂剂进行填补，将表面机械强度和摩擦系数达到预期标准。

4.3 更新丝杠

现代数控机床超过半数都采用了精度更高的滚珠丝杠，可以实现高灵敏性、更长的使用寿命、加工效率更高的目标。因为丝杠长时间使用后会造成滚珠横向余量滚动，虽然可以进行反向间隙补偿，但对与精密加工是很大的隐患，所以数控机床的改造原则上应该更换新型、精度更高的滚珠丝杠，使机床加工精度得到保障。

4.4 数控模块的升级

目前，数控模块的生产已经打破了国外的技术壁垒，可供选择的公司也越来越多元化，国外老牌数控系统生产厂家有德国SIEMENS公司、日本三菱公司、西班牙FARGO公司等等；国内近年来也有不少厂家通过引进技术、自我创新，也有了很多数控模块生产厂家，例如广州数控设备有限公司、华中数控有限公司等。

数控系统升级要根据现有机床级别匹配适合的高中低档的数控系统，虽然现在国内数控公司的技术也在不停地进步，但是在一些较为先进的线程方面和国外老牌公司还有一定距离，但是国内数控系统具有价格适中、服务便捷等特点。所以一些高档机床可以采用国外先进数控系统，虽然价格昂贵，但故障率底、可以编制复杂程序、综合性能稳定；一些中低档机床可以考虑国内机床数控系统升级，使综合收益最大化。

4.5 电气系统升级

现有机床的电源模块、PLC模块、驱动模块服役年限基本到期，其功能也不满足升级后的整体需要，所以需要整体更换。使用新一代的正弦波信号控制的驱动系统，可以实现信号无干扰、快速传输，保证加工精度。伺服电机可以考虑更换为更为先进的直流电机，降低热应力所导致的金属部件变形，造成产品不合格的几率。

根据机床加工产品的运动方式进行编程，使数控系统、动力系统和加工中心协调一致，满足加工需求。

5 数控机床改造方案的优势

现有的部分机床因为伺服系统是上世纪九十年代从国外引进，经过多年发展，许多厂家已经停止对一些老旧的系统进行更新服务，造成了我国许多机床机械加工部分尚可使用，但因数控系统问题无法使用，造成资源浪费，数控机床改造升级可以合理的解决这一问题。

还有一些企业随着我国经济的飞速发展，对生产的产品的工艺和质量要求也越来越高，但由于是使用的老式机床，不能满足日益增长的需求，使用现有机床进行升级既可以避免资源闲置，又可以使用较少的资金满足企业需求。

6 结语

经过我国进行的实践证明数控机床改造具有一定的经济效益、可行性和必要性。 数控机床改造涉及到机械制造、电气控制、计算机编程等领域，是一项理论加实践的综合项目。在进行数控改造时，应该做好改造前的技术评估。结合实际情况，采用不同的技术方案进行合适改造，以达到预期目的。

[1]孙汉卿.数控机床维修技术.机械工程出版社,2000.

[2]郑晓峰.数控技术及应用.机械工程出版社,2004.

[3]吴宝平,范四立,叶静.浅谈旧机床数控化改造.中国设备工程, 2003.