機床數(shù)控化改造Rebuilding of machine Tool with NC/CNC S鄭州航空工業(yè)管理學院(450005)吳中席俊杰摘要】機床數(shù)控化改造是提高工業(yè)裝備水平的基本途徑之一。研究了我國數(shù)控技術(shù)和數(shù)控機床的發(fā)展趨勢,提出了我國機床數(shù)控化改造的對策關(guān)鍵詞數(shù)控機床數(shù)控技術(shù)改造Keywords NC/CNC machine tool, NC/CNC technology, rebuilding近20年來,我國數(shù)控技術(shù)和數(shù)控機床走過了引美國,機床改造業(yè)被稱為機床再生進技術(shù)、消化吸收和實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的歷程。目前,數(shù)控( Remanufacturing)業(yè);在日本,機床改造業(yè)被稱為機床已經(jīng)成為機床行業(yè)的新的經(jīng)濟增長點,發(fā)展迅機床改裝( Retrofitting)業(yè)速,正方興未艾。經(jīng)數(shù)控化改造機床的優(yōu)越性機床數(shù)控化改造是提高機床數(shù)控化改造可以提高零件的加工精度工業(yè)裝備水平的基本途徑之和生產(chǎn)效率眾所周知,制造業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)和支數(shù)控機床不但設(shè)計精度較高,而且加工精度還柱產(chǎn)業(yè),是推動國家技術(shù)進步的主要力量。加入可以靠閉環(huán)控制系統(tǒng)的反饋來校正和補償,因此,可WTO之后,我國制造業(yè)正面臨極大的考驗和挑戰(zhàn)。以獲得高的加工精度我國制造業(yè)水平與發(fā)達國家相比總體水平偏低,這例如:東方電機廠Φ6.3m立車數(shù)控化改造后,直接影響到我國工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的提高和制造成本的加工球體軸承座零件Sφ900mm,其直徑偏差在降低,影響到我國工業(yè)產(chǎn)品的國際市場競爭力。為改0.03mm以內(nèi),遠遠能夠滿足原設(shè)計直徑偏差小于變這種落后狀況,必須提高制造業(yè)的裝備水平,特別0.09mm的要求,過去加工該零件需120個工時(包是杋床的數(shù)控化率。購置數(shù)控機床是提高機床數(shù)控括打磨處理),數(shù)控化改造后縮短為20個工時(不需化率的途徑;對舊機床進行數(shù)控化改造,也是提高機打磨),生產(chǎn)效率為改造前的6倍床數(shù)控化率的重要途徑之一。2.機床數(shù)控化改造可以提高機床的性能和質(zhì)我國機電行業(yè)(包括機械、電子、汽車、航空、航量,加工出普通機床難以加工或者不能加工的復(fù)雜天、輕工、紡織、冶金、煤炭、郵電、船舶等)共擁有機型面零件,如航空發(fā)動機葉片、整體渦輪等。床400多萬臺,其中數(shù)控機床占有率大約2%。這些機床數(shù)控化改造后可實現(xiàn)柔性自動化生產(chǎn)機床的結(jié)構(gòu)比較陳舊,操作系統(tǒng)復(fù)雜,控制系統(tǒng)落后,生產(chǎn)效率低下,如果靠購置新的數(shù)控機床取而代機床數(shù)控化改造技術(shù)和經(jīng)濟問題探討之,顯然耗資巨大,不符合國情。因此,采用數(shù)控技術(shù)普通機床進行數(shù)控化改造在技術(shù)上是可行的對現(xiàn)有機床進行改造符合國家的產(chǎn)業(yè)政策。另外,對于普通機床和數(shù)控機床,底座、工作臺、床身、立從市場容量來講,不管是汽車制造業(yè)、模具制造業(yè),柱、橫梁、頂梁和滑枕等都是必不可少的基礎(chǔ)零部還是軍工企業(yè),機床數(shù)控化改造都蘊藏著無限商機。件,它們的材質(zhì)均為鑄件或焊接鋼件,這些零部件占近年來美國、日本、德國、英國等發(fā)達國家在用V凵中國煤化工雜加工周期長,投入資制造大量數(shù)控機床的同時,也非常重視對普通機床金CNMHG七改造,重復(fù)使用這些基的數(shù)控化改造,機床的技術(shù)改造市場十分活躍,機床礎(chǔ)零部件,必然會大大降低制造成本。機床的役齡改造業(yè)正逐步從機床制造業(yè)中分化出來,形成了用長,相應(yīng)的基礎(chǔ)零部件的自然時效也長,內(nèi)應(yīng)力的消數(shù)控技木勢造極露和生產(chǎn)線的新的行業(yè)和領(lǐng)域,在除使得基礎(chǔ)零部件的穩(wěn)正性好再者,在進行機床數(shù)《新技術(shù)新工藝》·機械加工與自動化2002年第9期控化改造的同時,舊機床原有的故障和缺陷也可一批量生產(chǎn)的有20余家,2001年產(chǎn)量近2萬臺。我國并根除數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)與生產(chǎn),通過“七·五”引進、消化但并不是所有的普通機床都能適合改裝成數(shù)控吸收,“八·五”攻關(guān)和“九·五”產(chǎn)業(yè)化,數(shù)控系統(tǒng)技機床,是否適宜于數(shù)控化改造需要進行技術(shù)經(jīng)濟分術(shù)進步很快,通過國家驗收和鑒定的產(chǎn)品如華中數(shù)析和論證控公司的“華中Ⅰ型”、沈陽高檔數(shù)控國家工程研究1.機床基礎(chǔ)零部件必須具有足夠的剛度中心的“藍天Ⅰ型”、航天數(shù)控集團的“航天I型”,其數(shù)控機床屬于高精度機床,工件移動或刀具移技術(shù)性能和可靠性顯著提高。國產(chǎn)低檔產(chǎn)品(經(jīng)濟動的位置精度要求很高,一般在0.001~0.01mm型)已占領(lǐng)了國內(nèi)市場,已廣泛用于舊機床改造;國之內(nèi),高的定位精度和運動精度要求機床基礎(chǔ)件具產(chǎn)中檔產(chǎn)品(普及型)已于20世紀80年代初期批量有很高的靜剛度和動剛度基礎(chǔ)件穩(wěn)定性不好,受力進入市場,至今已銷售5000臺以上;屬于高檔系統(tǒng)后易變形的機床不適宜于數(shù)控化改造的數(shù)字化仿形數(shù)控系統(tǒng)也已開發(fā)成功并已可靠運行2.機床數(shù)控化改造必須有合理的經(jīng)濟性多年。我國擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)開始機床數(shù)控化改造的費用構(gòu)成,主要包括兩部分:形成在實際應(yīng)用中,昆明機床公司已銷售配備了國是維修改造機械部分;二是用新的數(shù)控系統(tǒng)代替產(chǎn)航天數(shù)控集團四軸聯(lián)動或五軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)的舊機床的控制系統(tǒng)。如果機床數(shù)控化改造的費用僅TH5466型立式加工中心14臺;用“藍天I型”七軸為同類規(guī)格設(shè)備價格的20%~50%,則該機床的數(shù)控制五軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)改造的日本五坐標舊加工中控化改造在經(jīng)濟上才算合理。由于數(shù)控系統(tǒng)價格較心,已在沈陽黎明飛機發(fā)動機公司運行了2年多。但高,從經(jīng)濟性考慮,一般來說,大、中型機床,尤其是總體來說,除經(jīng)濟型、低價位的數(shù)控機床外,中檔及重型機床、專用機床最適宜于數(shù)控化改造以上的產(chǎn)品缺乏市場競爭力,裝備各行業(yè)所需的數(shù)3.機床電氣系統(tǒng)改造控機床,主要依靠進口,國產(chǎn)數(shù)控機床的市場占有率機床電氣系統(tǒng)改造主要為主軸與進給部分的控不到30%制改造。對于中、小型機床,主軸驅(qū)動部分保持原有2.發(fā)展多軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)系統(tǒng),集中對進給控制部分進行改造,數(shù)控系統(tǒng)主要在CIMT2001中國國際機床展上,德國DMG任務(wù)是實現(xiàn)對進給傳動的控制。數(shù)控系統(tǒng)的控制方公司展出了DMU70EVO五軸聯(lián)動加工中心;德國式基本上可分為開環(huán)、閉環(huán)、半閉環(huán)3種方式。機床 Herrle公司展出了C80oU五軸立式加工中心;瑞數(shù)控化改造采用哪種方式,需根據(jù)設(shè)備情況決定。士 Mikron公司展出了UCP600五軸立式加工中般小型機床或精度要求較低的機床,多采用開環(huán)控心;瑞典Sajo公司展出了HMC40五軸臥式加工中制系統(tǒng);大、中型機床多采用半閉環(huán)控制系統(tǒng)心;日本 MAZAK公司展出了 Integrex200Y五軸在機床數(shù)控化改造中,小型機床多采用步進電車銑中心。多軸聯(lián)動特別是五軸聯(lián)動是數(shù)控機床發(fā)機驅(qū)動系統(tǒng),這種系統(tǒng)價格低、結(jié)構(gòu)簡單,但控制精展的一大趨勢度和速度低;大、中型機床則多采用交流伺服系統(tǒng)。3.開發(fā)高速、高精度、高效加工中心等關(guān)鍵位置測量裝置是數(shù)控系統(tǒng)中的一部分,用來測技術(shù)量運動部件按指令值移動的位移量,并將其反饋給在CIMT2001中國國際機床展上,高速加工中數(shù)控系統(tǒng)測量反饋裝置的引入,有效地改善了系統(tǒng)心成為主流。參展的加工中心主軸轉(zhuǎn)速大多在的動態(tài)特性,大大提高了零件的加工精度。目前在10000/min以上,快移速度在30~40m/min左數(shù)控機床中最廣泛使用的為旋轉(zhuǎn)型測量裝置,其中右,換刀時間在1.5~2s左右(TT)。例如,德國光電脈沖編碼器和旋轉(zhuǎn)變壓器得到廣泛使用Chiron公司展出FZ15KW立式加工中心,主軸轉(zhuǎn)V凵中國煤化工動速度60m/mim,換刀機床數(shù)控化改造的發(fā)展趨勢和對策研究時CNMH Gron公司展出HSM7001.我國數(shù)控技術(shù)獲得長足發(fā)展高速銑削中心,主軸轉(zhuǎn)速42000r/min,功率10kW我國數(shù)控機床的發(fā)展起步于20世紀70年代。快移速度40m/min。目前我國雋方藪′機床的企業(yè)已有50多家,能進行“九·五”期間,北京機床研究所開發(fā)的《新技術(shù)新工藝》·機械加工與自動化2002年第9期KT1300VB加工中心主軸轉(zhuǎn)速達到12000r/min,現(xiàn)數(shù)控加工中心操作人才和維修人才的匱乏已經(jīng)成快移速度40m/min。中捷友誼廠與德國BW公司合為制約數(shù)控加工中心發(fā)展的重要因素之一。因國內(nèi)作研制的HS-60高速臥式加工中心,主軸最高轉(zhuǎn)速維修技術(shù)力量不足,使價值幾百萬元甚至上千萬元達18σoσr/min,Ⅹ、Y、Z快移速度6σm/min,定位精的數(shù)控加工中心出現(xiàn)故障而無法修復(fù)的情況時有發(fā)度為4m生,因故障停機造成的經(jīng)濟損失是巨大的。這種情況高精度化是世界數(shù)控機床發(fā)展的又一趨勢。例不僅在鄭州的企業(yè)中存在,而且在大連、西安、武漢如,瑞士DXⅠ機械公司生產(chǎn)的DHP50高精度臥式成都和上海等地的眾多企業(yè)中也普遍存在。數(shù)控機加工中心,工作臺500mm×500mm,雙托盤,行程為床技術(shù)含量高,數(shù)控技術(shù)發(fā)展更新快,因此,企業(yè)要7oomm×7omm×70omm,主軸轉(zhuǎn)速為12o0σr/定期對操作使用人員和維修人員進行培訓(xùn),提高企min,功率為25kW,刀庫容量65把,換刀時間4s業(yè)應(yīng)用數(shù)控機床的水平,推動企業(yè)技術(shù)進步,提高企(T-T)、6s(CC),定位精度4m,重復(fù)定位精度2p業(yè)的技術(shù)開發(fā)和創(chuàng)新能力(按ISO230-2標準),測量分辨率0.5m;美國結(jié)語MOORE公司生產(chǎn)的500CPW連續(xù)軌跡坐標磨床,工作臺608mm×304mm,X×Y×Z×W行程為目前,我國數(shù)控機床的水平還只能屬于中等,在50omm×30omm×35omm×8mm,X、Y、C、W四許多方面還難以和發(fā)達國家相比,但我國數(shù)控機床軸聯(lián)動,X、Y、W定位精度2.3gm,輪廓精度5m,的發(fā)展?jié)摿桶l(fā)展空間都很大,加入WTO之后,由磨頭轉(zhuǎn)速6000~175000r/min于更多地參與國際竟爭,我國機床數(shù)控化的水平和4.開發(fā)基于 Internet的數(shù)控機床遠程監(jiān)測及業(yè)裝備水平一定會大大提高故障診斷技術(shù)參考文獻大力開發(fā)基于 Internet的數(shù)控機床遠程監(jiān)測及故障診斷技術(shù)。該研究在國內(nèi)尚處于初創(chuàng)階段,西安1.恩寶費.200-200年數(shù)控機床仍是機床行業(yè)的主增長交通大學、華中科技大學、同濟大學等高校已開始對點,制造技術(shù)與機床,2001(3)2.盛曉敏,鄧朝暉.先進制造技術(shù).北京:機械工業(yè)出版社遠程監(jiān)測及故障診斷技術(shù)進行研究,建立了基于2000Browser/ Server的遠程監(jiān)測及故障診斷專家系統(tǒng)。3.趙松年,張奇鵬.機電一體化機械系統(tǒng)設(shè)計.北京:機械工5.注重培養(yǎng)數(shù)控技術(shù)人才業(yè)出版社,1996要注重對數(shù)控系統(tǒng)開發(fā)人才和數(shù)控機床尤其是http://www.cmtba.org.cn加工中心維修人才的培養(yǎng)。通過對鄭州市擁有數(shù)控.htp:/www.cncol.com加工中心的企業(yè)鄭州紡織機械廠、鄭州工程機械廠、責任編輯黃進平鄭州煤礦機械廠和河南紡織機械廠的調(diào)研,我們發(fā)CIMdata將 Cimatron定位為工模具行業(yè)CAM的領(lǐng)導(dǎo)者Cimatron公司( NASDAQ:CIMT),作為面向工模具行業(yè)提供CAD/CAM解決方案的領(lǐng)導(dǎo)者和開發(fā)者,近期發(fā)布了2002年 CIMdata公司的評議報告。美國的 CIMdata公司(坐落于密歇根州)每年發(fā)表題為“NC軟件及其相關(guān)服務(wù)——市場評估”的評議報告,報告中提供了全球范圍內(nèi)NC軟件產(chǎn)品及其相關(guān)服務(wù)的信息。 CIMdata公司的評論在業(yè)內(nèi)極具權(quán)威性和說服力,同時也具有很高的價值。CiMdata公司的副總裁、該報告的作者 Alan Christman當ma灬公司定位為世界范圍內(nèi)三大主要的CAM軟件開發(fā)者之一,并預(yù)測 Cimatron公司將成中國煤化工的五大公司之一。AlanChristman先生在報告中寫道:“正如我們所報告的那樣,我CNMH界范圍內(nèi)工模具行業(yè)中CAM的領(lǐng)導(dǎo)者,同時它也是少數(shù)幾家在北美、歐洲和亞太地區(qū)工模具制造行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者。Cimatron公司副總裁 Natan先生說:“我們很重視 CiMdata公司對我們的評價,以及他們所提供的市場信息該勞象需我們很大的信心,并會幫助我們提高自身的市場競爭力?！薄缎录夹g(shù)新工藝》·機械加工與自動化2002年第9期