機床數控化改造

機床數控化改造Rebuilding of machine Tool with NC/CNC S鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院(450005)吳中席俊杰摘要】機床數控化改造是提高工業(yè)裝備水平的基本途徑之一。研究了我國數控技術(shù)和數控機床的發(fā)展趨勢,提出了我國機床數控化改造的對策關(guān)鍵詞數控機床數控技術(shù)改造Keywords NC/CNC machine tool, NC/CNC technology, rebuilding近20年來(lái),我國數控技術(shù)和數控機床走過(guò)了引美國,機床改造業(yè)被稱(chēng)為機床再生進(jìn)技術(shù)、消化吸收和實(shí)現產(chǎn)業(yè)化的歷程。目前,數控( Remanufacturing)業(yè);在日本,機床改造業(yè)被稱(chēng)為機床已經(jīng)成為機床行業(yè)的新的經(jīng)濟增長(cháng)點(diǎn),發(fā)展迅機床改裝( Retrofitting)業(yè)速,正方興未艾。經(jīng)數控化改造機床的優(yōu)越性機床數控化改造是提高機床數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)濟的基礎產(chǎn)業(yè)和支數控機床不但設計精度較高,而且加工精度還柱產(chǎn)業(yè),是推動(dòng)國家技術(shù)進(jìn)步的主要力量。加入可以靠閉環(huán)控制系統的反饋來(lái)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。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(chǎng)Φ6.3m立車(chē)數控化改造后,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(chǎng)競爭力。為改0.03mm以?xún)?遠遠能夠滿(mǎn)足原設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(guò)去加工該零件需120個(gè)工時(shí)(包是杋床的數控化率。購置數控機床是提高機床數控括打磨處理),數控化改造后縮短為20個(gè)工時(shí)(不需化率的途徑;對舊機床進(jìn)行數控化改造,也是提高機打磨),生產(chǎn)效率為改造前的6倍床數控化率的重要途徑之一。2.機床數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(chē)、航空、航量,加工出普通機床難以加工或者不能加工的復雜天、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(dòng)機葉片、整體渦輪等。床400多萬(wàn)臺,其中數控機床占有率大約2%。這些機床數控化改造后可實(shí)現柔性自動(dòng)化生產(chǎn)機床的結構比較陳舊,操作系統復雜,控制系統落后,生產(chǎn)效率低下,如果靠購置新的數控機床取而代機床數控化改造技術(shù)和經(jīng)濟問(wèn)題探討之,顯然耗資巨大,不符合國情。因此,采用數控技術(shù)普通機床進(jìn)行數控化改造在技術(shù)上是可行的對現有機床進(jìn)行改造符合國家的產(chǎn)業(yè)政策。另外,對于普通機床和數控機床,底座、工作臺、床身、立從市場(chǎng)容量來(lái)講,不管是汽車(chē)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零部還是軍工企業(yè),機床數控化改造都蘊藏著(zhù)無(wú)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(lái)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(cháng),投入資制造大量數控機床的同時(shí),也非常重視對普通機床金CNMHG七改造,重復使用這些基的數控化改造,機床的技術(shù)改造市場(chǎng)十分活躍,機床礎零部件,必然會(huì )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(lái),形成了用長(cháng),相應的基礎零部件的自然時(shí)效也長(cháng),內應力的消數控技木勢造極露和生產(chǎn)線(xiàn)的新的行業(yè)和領(lǐng)域,在除使得基礎零部件的穩正性好再者,在進(jìn)行機床數《新技術(shù)新工藝》·機械加工與自動(dòng)化2002年第9期控化改造的同時(shí),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(wàn)臺。我國并根除數控系統的開(kāi)發(fā)與生產(chǎn),通過(guò)“七·五”引進(jìn)、消化但并不是所有的普通機床都能適合改裝成數控吸收,“八·五”攻關(guān)和“九·五”產(chǎn)業(yè)化,數控系統技機床,是否適宜于數控化改造需要進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟分術(shù)進(jìn)步很快,通過(guò)國家驗收和鑒定的產(chǎn)品如華中數析和論證控公司的“華中Ⅰ型”、沈陽(yáng)高檔數控國家工程研究1.機床基礎零部件必須具有足夠的剛度中心的“藍天Ⅰ型”、航天數控集團的“航天I型”,其數控機床屬于高精度機床,工件移動(dòng)或刀具移技術(shù)性能和可靠性顯著(zhù)提高。國產(chǎn)低檔產(chǎn)品(經(jīng)濟動(dòng)的位置精度要求很高,一般在0.001~0.01mm型)已占領(lǐng)了國內市場(chǎng),已廣泛用于舊機床改造;國之內,高的定位精度和運動(dòng)精度要求機床基礎件具產(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(dòng)剛度基礎件穩定性不好,受力進(jìn)入市場(chǎng),至今已銷(xiāo)售5000臺以上;屬于高檔系統后易變形的機床不適宜于數控化改造的數字化仿形數控系統也已開(kāi)發(fā)成功并已可靠運行2.機床數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)權的數控系統產(chǎn)業(yè)開(kāi)始機床數控化改造的費用構成,主要包括兩部分:形成在實(shí)際應用中,昆明機床公司已銷(xiāo)售配備了國是維修改造機械部分;二是用新的數控系統代替產(chǎn)航天數控集團四軸聯(lián)動(dòng)或五軸聯(lián)動(dòng)數控系統的舊機床的控制系統。如果機床數控化改造的費用僅TH5466型立式加工中心14臺;用“藍天I型”七軸為同類(lèi)規格設備價(jià)格的20%~50%,則該機床的數控制五軸聯(lián)動(dòng)數控系統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。由于數控系統價(jià)格較心,已在沈陽(yáng)黎明飛機發(fā)動(dòng)機公司運行了2年多。但高,從經(jīng)濟性考慮,一般來(lái)說(shuō),大、中型機床,尤其是總體來(lái)說(shuō),除經(jīng)濟型、低價(jià)位的數控機床外,中檔及重型機床、專(zhuān)用機床最適宜于數控化改造以上的產(chǎn)品缺乏市場(chǎng)競爭力,裝備各行業(yè)所需的數3.機床電氣系統改造控機床,主要依靠進(jìn)口,國產(chǎn)數控機床的市場(chǎng)占有率機床電氣系統改造主要為主軸與進(jìn)給部分的控不到30%制改造。對于中、小型機床,主軸驅動(dòng)部分保持原有2.發(fā)展多軸聯(lián)動(dòng)數控系統系統,集中對進(jìn)給控制部分進(jìn)行改造,數控系統主要在CIMT2001中國國際機床展上,德國DMG任務(wù)是實(shí)現對進(jìn)給傳動(dòng)的控制。數控系統的控制方公司展出了DMU70EVO五軸聯(lián)動(dòng)加工中心;德國式基本上可分為開(kāi)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;瑞數控化改造采用哪種方式,需根據設備情況決定。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(kāi)環(huán)控心;瑞典Sajo公司展出了HMC40五軸臥式加工中制系統;大、中型機床多采用半閉環(huán)控制系統心;日本 MAZAK公司展出了 Integrex200Y五軸在機床數控化改造中,小型機床多采用步進(jìn)電車(chē)銑中心。多軸聯(lián)動(dòng)特別是五軸聯(lián)動(dòng)是數控機床發(fā)機驅動(dòng)系統,這種系統價(jià)格低、結構簡(jiǎn)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。3.開(kāi)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控系統中的一部分,用來(lái)測技術(shù)量運動(dòng)部件按指令值移動(dòng)的位移量,并將其反饋給在CIMT2001中國國際機床展上,高速加工中數控系統測量反饋裝置的引入,有效地改善了系統心成為主流。參展的加工中心主軸轉速大多在的動(dòng)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左數控機床中最廣泛使用的為旋轉型測量裝置,其中右,換刀時(shí)間在1.5~2s左右(TT)。例如,德國光電脈沖編碼器和旋轉變壓器得到廣泛使用Chiron公司展出FZ15KW立式加工中心,主軸轉V凵中國煤化工動(dòng)速度60m/mim,換刀機床數控化改造的發(fā)展趨勢和對策研究時(shí)CNMH Gron公司展出HSM7001.我國數控技術(shù)獲得長(cháng)足發(fā)展高速銑削中心,主軸轉速42000r/min,功率10kW我國數控機床的發(fā)展起步于20世紀70年代?？煲扑俣?0m/min。目前我國雋方藪′機床的企業(yè)已有50多家,能進(jìn)行“九·五”期間,北京機床研究所開(kāi)發(fā)的《新技術(shù)新工藝》·機械加工與自動(dòng)化2002年第9期KT1300VB加工中心主軸轉速達到12000r/min,現數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(chǎng)與德國B(niǎo)W公司合為制約數控加工中心發(fā)展的重要因素之一。因國內作研制的HS-60高速臥式加工中心,主軸最高轉速維修技術(shù)力量不足,使價(jià)值幾百萬(wàn)元甚至上千萬(wàn)元達18σoσr/min,Ⅹ、Y、Z快移速度6σm/min,定位精的數控加工中心出現故障而無(wú)法修復的情況時(shí)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。數控機加工中心,工作臺500mm×500mm,雙托盤(pán),行程為床技術(shù)含量高,數控技術(shù)發(fā)展更新快,因此,企業(yè)要7oomm×7omm×70omm,主軸轉速為12o0σr/定期對操作使用人員和維修人員進(jìn)行培訓,提高企min,功率為25kW,刀庫容量65把,換刀時(shí)間4s業(yè)應用數控機床的水平,推動(dòng)企業(yè)技術(shù)進(jìn)步,提高企(T-T)、6s(CC),定位精度4m,重復定位精度2p業(yè)的技術(shù)開(kāi)發(fā)和創(chuàng )新能力(按ISO230-2標準),測量分辨率0.5m;美國結語(yǔ)MOORE公司生產(chǎn)的500CPW連續軌跡坐標磨床,工作臺608mm×304mm,X×Y×Z×W行程為目前,我國數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,但我國數控機床軸聯(lián)動(dòng),X、Y、W定位精度2.3gm,輪廓精度5m,的發(fā)展潛力和發(fā)展空間都很大,加入WTO之后,由磨頭轉速6000~175000r/min于更多地參與國際竟爭,我國機床數控化的水平和4.開(kāi)發(fā)基于 Internet的數控機床遠程監測及業(yè)裝備水平一定會(huì )大大提高故障診斷技術(shù)參考文獻大力開(kāi)發(fā)基于 Internet的數控機床遠程監測及故障診斷技術(shù)。該研究在國內尚處于初創(chuàng )階段,西安1.恩寶費.200-200年數控機床仍是機床行業(yè)的主增長(cháng)交通大學(xué)、華中科技大學(xué)、同濟大學(xué)等高校已開(kāi)始對點(diǎn),制造技術(shù)與機床,2001(3)2.盛曉敏,鄧朝暉.先進(jìn)制造技術(shù).北京:機械工業(yè)出版社遠程監測及故障診斷技術(shù)進(jìn)行研究,建立了基于2000Browser/ Server的遠程監測及故障診斷專(zhuān)家系統。3.趙松年,張奇鵬.機電一體化機械系統設計.北京:機械工5.注重培養數控技術(shù)人才業(yè)出版社,1996要注重對數控系統開(kāi)發(fā)人才和數控機床尤其是http://www.cmtba.org.cn加工中心維修人才的培養。通過(guò)對鄭州市擁有數控.htp:/www.cncol.com加工中心的企業(yè)鄭州紡織機械廠(chǎng)、鄭州工程機械廠(chǎng)、責任編輯黃進(jìn)平鄭州煤礦機械廠(chǎng)和河南紡織機械廠(chǎng)的調研,我們發(fā)CIMdata將 Cimatron定位為工模具行業(yè)CAM的領(lǐng)導者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)導者和開(kāi)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(chǎng)評估”的評議報告,報告中提供了全球范圍內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)內極具權威性和說(shuō)服力,同時(shí)也具有很高的價(jià)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三大主要的CAM軟件開(kāi)發(fā)者之一,并預測 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(xiě)道:“正如我們所報告的那樣,我CNMH界范圍內工模具行業(yè)中CAM的領(lǐng)導者,同時(shí)它也是少數幾家在北美、歐洲和亞太地區工模具制造行業(yè)的領(lǐng)導者。Cimatron公司副總裁 Natan先生說(shuō):“我們很重視 CiMdata公司對我們的評價(jià),以及他們所提供的市場(chǎng)信息該勞象需我們很大的信心,并會(huì )幫助我們提高自身的市場(chǎng)競爭力?！薄缎录夹g(shù)新工藝》·機械加工與自動(dòng)化2002年第9期