浅谈旧机床数控化改造

[摘 要]本文通过对我国加工企业旧机床的调查和了解，发现了数控化改造的巨大市场和机遇，通过对数控改造的可行性分析及对改造方案的确定、实施和成果验收的阐述，论述了机床数控化改造的重要意义。

[关键词]改造 数控 机床

中图分类号：TM121.1.3 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2016）07-0082-01

一、机床数控化改造的背景和意义

我国的大多数制造行业和企业的生产、加工装备大多数是传统的机床，而且多数是役龄在10年以上的旧机床。特别从2002年开始，我国就成为世界第一机床消费大国。2004年国产金属切削机床年产量达到38.94万台、数控机床产量5.19万台；2005年前三季度，我国金属切削机床和数控机床产量分别达到34.08万台和4.33万台，可见旧机床的数量是非常巨大的。用这种装备加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、档次低、成本高、供货期长，从而在国际、国内市场上缺乏竞争力，直接影响到企业的生存和发展。

另一方面，自改革开放以来，我国很多企业从国外引进技术、设备和生产线进行技术改造。在这些项目中，大部分项目为我国的经济建设发挥了应有的作用，但是有的引进项目由于种种原因，设备或生产线不能正常运转，甚至瘫痪，使企业的效益受到影响，严重的使企业陷入困境。一些设备、有的生产线的产品销路很好，但是因为设备故障不能达产达标；有的因为能耗高、产品合格率低而造成亏损；有的已引进较长时间，需要进行技术更新。种种原因使有的设备不仅没有创造财富，反而消耗着财富。由于近几年国内外数控系统的高速发展，使原来进口的高档数控系统已不再满足日新月异的产品需求，迫切需要更换最新的数控系统及软件。

机床数控技术的不断进步，使数控技术成为制造业自动化的核心技术和基础技术，机床改造就成为一个"永恒"的主题。一般说来，数控机床比传统机床有以下突出的优越性：

1.可以加工出传统机床加工不出来的曲线、曲面等复杂的零件。

2.可以实现加工的自动化，而且是柔性自动化，从而效率可比传统机床提高3～7倍。

3.加工零件的精度高，尺寸分散度小，使装配容易，不再需要工人"修配"。

4.可实现多工序的集中，减少零件在机床间的频繁搬运。

5.拥有自动报警、自动监控、自动补偿等多种自律功能，因而可实现长时间无人看管加工。

6.降低了工人的劳动强度，节省了劳动力（一个人可以看管多台机床），减少了工装，缩短了新产品试制周期和生产周期，可对市场需求作出快速反应等等。

二、机床数控化改造的方案选择

1.恢复原功能，对机床、生产线存在的故障部分进行诊断并恢复；

2.NC化，在普通机床上加数控系统，改造成NC机床、CNC机床；

3.翻新，为提高精度、效率和自动化程度，对机械、电气部分进行翻新，对机械部分重新装配加工，恢复原精度；对其不满足生产要求的CNC系统以最新CNC进行更新；

4.技术更新或技术创新，为提高性能或档次，或为了使用新工艺、新技术，在原有基础上进行较大规模的技术更新或技术创新，较大幅度地提高水平和档次的更新改造。

三、机床改造的优缺点

1.减少投资额、交货期短

同购置新机床相比，改造费用低。特别是大型、特殊机床尤其明显。一般大型机床改造，只花新机床购置费用的1/3，交货期短。

2.机械性能稳定可靠，结构受限

所利用的床身、立柱等基础件都是重而坚固的铸造构件，而不是那种焊接构件，改造后的机床性能高、质量好，可以作为新设备继续使用多年。但是受到原来机械结构的限制，不宜做突破性的改造。

3.用户熟悉了解设备、便于操作维修

购买新设备时，不了解新设备是否能满足其工艺要求。改造则不然，可以精确地计算出机床的加工能力；另外，由于多年使用，操作者对机床的特性早已了解，在操作使用和维修方面培训时间短，见效快。改造的机床一安装好，就可以实现全负荷运转。

4.可以充分利用现有地基，不必像购入新设备时那样需重新构筑地基。

5.可以采用最新的控制技术

可根据技术革新的发展速度，及时地提高生产设备的自动化水平和效率，提高设备质量和档次，将旧机床改成当今水平的机床。

四、改造具体方案的确定

改造的可行性分析通过以后，就可以针对某台或某几台机床的现况确定改造方案，一般包括：

1.机械修理与电气改造相结合

一般来说，需进行数控改造的机床，都需进行机械修理。要确定修理的要求、范围、内容；也要确定因数控改造而需进行机械结构改造的要求、内容；还要确定数控改造与机械修理。机械性能的完好是数控改造成功的基础。

2.新旧系统接口的转换设计

根据每台设备改造范围不同，需事先设计接口部分转换，若全部改造的，应设计机电转换接口、操作面板控制与配置、互联部分接点、参数测量点、维修位置等，要求操作与维修方便、合理，线路走向通顺、中小连接点少，强弱电干扰最小，备有适当裕量等。局部改造的，还需要考虑新旧系统的性能匹配、电压极性与大小变换、安装位置、数模转换等，必要时需自行制作转换接口。

五、改造方案的实施

准备工作就绪后，即可进入改造的实施阶段。实施阶段内容按时间顺序分为：

1.原机床的全面保养

机床经长期使用后，会不同程度地在机械、液压、润滑、清洁等方面存在缺陷，所以首先要进行全面保养。其次，应对机床作一次改前的几何精度、尺寸精度测量，记录在案。这样既可对改造工作起指导参考作用，又可在改造结束时作对比分析用。

2.原系统拆除

原系统的拆除必须对照原图纸，仔细进行，及时在图纸上作出标记，防止遗漏或过拆（局部改造情况下）。在拆的过程中也会发现一些新系统设计中的欠缺之处，应及时补充与修正，拆下的系统及零件应分门别类，妥善保管。还有一定使用价值的，可作其他机床备件用。

3.改造的实施与调试

机床改造应按预先制定好的方案按先后顺序进行实施。

调试必须按事先确定的步骤和要求进行。调试人员应头脑冷静，随时记录，以便发现和解决问题。调试中首先试安全保护系统灵敏度，防止人身、设备事故发生。调试现场必须清理干净，无多余物品；各运动坐标拖板处于全行程中心位置；能空载试验的，先空载后加载；能模拟试验的，先模拟后实动；能手动的，先手动后自动。

六、改造成果验收

验收工作应聘请有关的人员共同参加，并按已制定的验收标准进行。验收工作包括：

1.机床机械性能验收

经过机械修理和改造以及全面保养，机床的各项机械性能应达到要求，几何精度应在规定的范围内。

2.电气控制功能和控制精度验收

电气控制的各项功能必须达到动作正常，灵敏可靠。控制精度应用系统本身的功能（如步进尺寸等）与标准计量器具（如激光干涉仪、坐标测量仪等）对照检查，达到精度范围之内。同时还应与改造前机床的各项功能和精度作出对比，获得量化的指标差。

3.试件切削验收

可以参照国内外有关数控机床切削试件标准，在有资格的操作工、编程人员配合下进行试切削。试件切削可验收机床刚度、切削力、噪声、运动轨迹、关联动作等，一般不宜采用产品零件作试件使用。

参考文献

[1] 胡明星.教学用数控机床的管理与维修[J].职业，2011，20.

[2] 度国旭，陈珩.普通车床的数控化改造[J].科技信息，2011，20.

作者简介

杨海荣，单位：兖矿东华地矿建设分公司，本科专业：机械设计制造及其自动化，现从事机械加工。