舊機床及生產(chǎn)線數(shù)控化改造技術(shù)

1、舊機床及生產(chǎn)線數(shù)控化改造技術(shù) 2008-3-31 14:46:00 【文章字體：大 中 小】 推薦 收藏 打印     立幟機床網(wǎng) 我們的大多數(shù)制造行業(yè)和企業(yè)的生產(chǎn)、加工裝備絕大數(shù)是傳統(tǒng)的機床，而且半數(shù)以上是役齡在10年以上的舊機床。即使是數(shù)控機床，多數(shù)是經(jīng)濟型數(shù)控機床，生產(chǎn)裝備和技術(shù)陳舊而落后。用這種裝備加工出來的產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量差、品種少、檔次低、成本高、供貨期長，從而在國際、國內(nèi)市場上缺乏競爭力，直接影響一個企業(yè)的產(chǎn)品、市場、效益，影響企業(yè)的生存和發(fā)展。所以必須大力提高機床的數(shù)控化率。 1 數(shù)控機床與生產(chǎn)線改造業(yè)的市場  

2、60;  數(shù)控機床的改造市場     我國機床總量380余萬臺，而其中數(shù)控機床總數(shù)只有11.34萬臺，即我國機床數(shù)控化率不到3%。近10年來，我國數(shù)控機床年產(chǎn)量約為0.60.8萬臺，年產(chǎn)值約為18億元。機床的年產(chǎn)量數(shù)控化率為6%，年產(chǎn)值數(shù)控化率為12%(后兩項日本分別為31.6%和75.4%)。而且數(shù)控機床中經(jīng)濟型數(shù)控機床占80%以上，自動機床等高級機床不多。我國機床役齡10年以上的占60%以上；10年以下的機床中，自動/半自動機床不到20%，F(xiàn)MC/FMS等自動化生產(chǎn)線更屈指可數(shù)(美國和日本自動和半自動機床占60%以上)。可見我們的大多數(shù)制造行業(yè)和企業(yè)

3、的生產(chǎn)、加工裝備絕大數(shù)是傳統(tǒng)的機床，而且半數(shù)以上是役齡在10年以上的舊機床。即使是數(shù)控機床，多數(shù)是經(jīng)濟型數(shù)控機床，生產(chǎn)裝備和技術(shù)陳舊而落后。用這種裝備加工出來的產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量差、品種少、檔次低、成本高、供貨期長，從而在國際、國內(nèi)市場上缺乏競爭力，直接影響一個企業(yè)的產(chǎn)品、市場、效益，影響企業(yè)的生存和發(fā)展。所以必須大力提高機床的數(shù)控化率。     據(jù)專家預(yù)測，到2000年，我國數(shù)控機床消費額可達240.2億元。這些需求一方面通過購置新設(shè)備來滿足，另一方面，如果充分利用我國的現(xiàn)有的存量資產(chǎn)，用更新改造后的設(shè)備替代和減少購置新設(shè)備，可以起到事半功倍的效果。以240.2億

4、元的需求量估計，即使10%的需求通過設(shè)備的再生改造來實現(xiàn)，每年也有24 億元的市場。 進口設(shè)備和生產(chǎn)線的數(shù)控化改造市場     我國自改革開放以來，很多企業(yè)從國外引進技術(shù)、設(shè)備和生產(chǎn)線進行技術(shù)改造。據(jù)不完全統(tǒng)計，從19791988年10年間，全國引進技術(shù)改造項目就有18446項，大約165.8億美元。     這些項目中，大部分項目為我國的經(jīng)濟建設(shè)發(fā)揮了應(yīng)有的作用。但是有的引進項目由于種種原因，設(shè)備或生產(chǎn)線不能正常運轉(zhuǎn)，甚至癱瘓，使企業(yè)的效益受到影響，嚴(yán)重的使企業(yè)陷入困境。為了充分利用這些設(shè)備和生產(chǎn)線，我們對部分引進10年以上、與機械

5、行業(yè)有關(guān)的技術(shù)改造項目進行了一次調(diào)查。我們了解到一些設(shè)備、生產(chǎn)線從國外引進以后，有的消化吸收不好，備件不全，維護不當(dāng)，結(jié)果運轉(zhuǎn)不良；有的引進時只注意引進設(shè)備、儀器、生產(chǎn)線，忽視軟件、工藝、管理等，造成項目不完整，設(shè)備潛力不能發(fā)揮；有的甚至不能啟動運行，沒有發(fā)揮應(yīng)有的作用；有的生產(chǎn)線的產(chǎn)品銷路很好，但是因為設(shè)備故障不能達產(chǎn)達標(biāo)；有的因為能耗高、產(chǎn)品合格率低而造成虧損；有的已引進較長時間，需要進行技術(shù)更新。種種原因使有的設(shè)備不僅沒有創(chuàng)造財富，反而消耗著財富。     這些不能使用的設(shè)備、生產(chǎn)線是個包袱，也是一批很大的存量資產(chǎn)，修好了就是財富。只要找出主要的技術(shù)難點，解

6、決“卡脖子”的關(guān)鍵技術(shù)問題，就可以最小的投資盤活最大的存量資產(chǎn)，爭取到最大的經(jīng)濟效益和社會效益。這也是一個極大的改造市場。 2 數(shù)控化改造的內(nèi)容、技術(shù)與原則 國外改造業(yè)的興起     在美國、日本和德國等發(fā)達國家機床工業(yè)處于不景氣的今天，它們的機床改造卻是作為新的經(jīng)濟增長行業(yè)，生意盎然，處在黃金時代。由于機床以及技術(shù)的不斷進步，機床改造是個“永恒”的課題。我國的機床改造業(yè)，也從老的行業(yè)進入到以數(shù)控技術(shù)為主的新的行業(yè)。在美國、日本、德國，用數(shù)控技術(shù)改造機床和生產(chǎn)線具有廣闊的市場，已形成了機床和生產(chǎn)線數(shù)控改造的新的行業(yè)。在美國，機床改造業(yè)稱為機床再生(Remanufa

7、cturing)業(yè)。從事再生業(yè)的著名公司有： Bertsche工程公司、ayton機床公司、Devlieg-Bullavd(得寶)服務(wù)集團、US設(shè)備公司等。美國得寶公司已在中國開辦公司。在日本，機床改造業(yè)稱為機床改裝(Retrofitting)業(yè)。從事改裝業(yè)的著名公司有：大隈工程集團、崗三機械公司、千代田工機公司、野崎工程公司、濱田工程公司、山本工程公司等。 數(shù)控化改造的內(nèi)容     機床與生產(chǎn)線的數(shù)控化改造主要內(nèi)容有以下幾點：     其一是恢復(fù)原功能，對機床、生產(chǎn)線存在的故障部分進行診斷并恢復(fù)；其二是NC化，在普通機床上加數(shù)顯裝置

8、，或加數(shù)控系統(tǒng)，改造成NC機床、CNC機床；其三是翻新，為提高精度、效率和自動化程度，對機械、電氣部分進行翻新，對機械部分重新裝配加工，恢復(fù)原精度；對其不滿足生產(chǎn)要求的CNC系統(tǒng)以最新CNC進行更新；其四是技術(shù)更新或技術(shù)創(chuàng)新，為提高性能或檔次，或為了使用新工藝、新技術(shù)，在原有基礎(chǔ)上進行較大規(guī)模的技術(shù)更新或技術(shù)創(chuàng)新，較大幅度地提高水平和檔次的更新改造。 考核數(shù)控化改造的標(biāo)準(zhǔn)如下：     改造的投入在新機床價格的30%以內(nèi)，并能取得70%80%使用效率，認(rèn)為是成功的；改造投入費的回收期，低于購置新機床投放費的回收期(一般為56年)的一半以下(一般為23年)，改造是有

9、價值的。     也有例外。如某項工程的關(guān)鍵設(shè)備，如果從外國購置，其供貨時間與價格都無法接受的情況，其改造評價標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)另行考慮。 數(shù)控化改造的利弊     減少投資額、交貨期短     同購置新機床相比，一般可以節(jié)省60%80%的費用，改造費用低。特別是大型、特殊機床尤其明顯。一般大型機床改造，只花新機床購置費用的1/3，交貨期短。但有些特殊情況，如高速主軸、刀具自動交換裝置、托盤自動交換裝置的制作與安裝過于費工、費錢，往往改造成本提高23倍，與購置新機床相比，只能節(jié)省投資50%左右。  

10、0;  機械性能穩(wěn)定可靠，結(jié)構(gòu)受限     所利用的床身、立柱等基礎(chǔ)件都是重而堅固的鑄造構(gòu)件，而不是那種焊接構(gòu)件，改造后的機床性能高、質(zhì)量好，可以作為新設(shè)備繼續(xù)使用多年。但是受到原來機械結(jié)構(gòu)的限制，不宜做突破性的改造。     熟悉了解設(shè)備、便于操作維修     購買新設(shè)備時，不了解新設(shè)備是否能滿足其加工要求。改造則不然，可以精確地計算出機床的加工能力；另外，由于多年使用，操作者對機床的特性早已了解，在操作使用和維修方面培訓(xùn)時間短，見效快。改造的機床一安裝好，就可以實現(xiàn)全負(fù)荷運轉(zhuǎn)。  

11、   可充分利用現(xiàn)有的條件     可以充分利用現(xiàn)有地基，不必像購入新設(shè)備時那樣需重新構(gòu)筑地基。同時工夾具、軟件程序、樣板及外圍設(shè)備也能再利用。以加工中心為例，工藝裝備的費用一般要占整個機床售價的10%以上。     可以采用最新的控制技術(shù)     可根據(jù)技術(shù)革新的發(fā)展速度，及時地提高生產(chǎn)設(shè)備的自動化水平和效率，提高設(shè)備質(zhì)量和檔次，將舊機床改成當(dāng)今水平的機床。 3 數(shù)控化改造實例     掛靠在中科院沈陽計算所的高檔數(shù)控國家工程研究中心，是數(shù)控系統(tǒng)研究開發(fā)

12、和工程化的國家工程中心。該中心研制成功我國第一臺高檔數(shù)控系統(tǒng)藍天一號；解決了我國高檔數(shù)控系統(tǒng)從無到有的問題；“八五”期間，該中心承擔(dān)并完成了5項高檔數(shù)控系統(tǒng)的國家攻關(guān)項目、兩項中科院重大項目，前后形成了藍天(LT)數(shù)控產(chǎn)品 4個系列13種型號。     該中心藍天高檔數(shù)控取得了許多國內(nèi)第一：是我國第一臺高檔數(shù)控系統(tǒng)；取得了我國第一個高檔數(shù)控軟件版權(quán)；裝備了我國第一臺五軸聯(lián)動加工中心；五軸聯(lián)動加工出我國第一個高檔葉輪；裝備了我國第一臺雙過程曲軸銑床；裝備了我國第一臺非球面光學(xué)鏡片加工中心；是我國第一個批量出口的高檔數(shù)控系統(tǒng)。     幾

13、年來，數(shù)控中心以藍天系列數(shù)控系統(tǒng)為主，采用多種數(shù)控技術(shù)，成功地改造了機床與生產(chǎn)線近20項；以先進數(shù)控技術(shù)為機床和生產(chǎn)線的數(shù)控化改造做了大量的工作，解決了數(shù)控化改造的一些共性問題，取得了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。     例如使用藍天數(shù)控系統(tǒng)，1992年開始，在鐵道部天津機車車輛機械廠改造了2臺生產(chǎn)增壓器葉輪的專用數(shù)控機床；1993年、1995年在鞍山無縫鋼管廠分別改造石油管生產(chǎn)線中的2臺數(shù)控機床；1994年開始陸續(xù)為航空總公司沈陽黎明發(fā)動機制造公司改造4臺數(shù)控機床和加工中心；1995年開始，為鞍山高壓容器廠改造兩條旋壓器收口機生產(chǎn)線。以上改造的設(shè)備，有的已運行7年

14、，至今仍正常運轉(zhuǎn)，深受用戶好評。另外，使用藍天數(shù)控和其它系統(tǒng)，還成功地為一汽集團汽車生產(chǎn)線改造了8臺數(shù)控機床。其中典型的改造實例如下。 鞍山無縫鋼管廠石油管生產(chǎn)線的數(shù)控改造     該車間用數(shù)控車床加工石油鉆井用石油鋼管銜接螺紋，其形狀特殊，加工精度和重復(fù)精度要求高。該機床的原裝數(shù)控系統(tǒng)是美國GE公司的550NC系統(tǒng)。由于年久失修，常出故障，沒有資料和備件，廠里技術(shù)力量解決不了問題，機床處于停產(chǎn)狀態(tài)。我們采用國家“八五”攻關(guān)最新成果和先進的雙過程四軸聯(lián)動共用Z軸技術(shù)，替代了較落后的GE 550NC系統(tǒng)，恢復(fù)了生產(chǎn)，提高了自動化程度。該車間先后改造了2臺車絲機床，改

15、造裝備費投資44萬元，年新增產(chǎn)值為2160萬元，新增利稅162萬元。 沈陽黎明發(fā)動機制造公司的數(shù)控改造     中國航空工業(yè)總公司沈陽黎明發(fā)動機制造公司使用藍天高檔數(shù)控系統(tǒng)，先后為該公司數(shù)控中心改造了4臺進口數(shù)控機床和加工中心。這些數(shù)控機床引進年代較早，原先的數(shù)控系統(tǒng)年久失修，功能不夠，故障頻出，不能適應(yīng)生產(chǎn)要求。由于購置新機床費用太高，而這些數(shù)控機床主機仍有使用價值，所以我們以最新技術(shù)成果重點改造了數(shù)控系統(tǒng)及其相關(guān)的控制部件。結(jié)果恢復(fù)了生產(chǎn)，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，提高了產(chǎn)值與效益。     改造了70年代由法國進口的TFM160N大型立式

16、車床(價值300萬人民幣)的數(shù)控系統(tǒng)，重新配備電氣線路。改造后該機床加工美國某飛機發(fā)動機部件，產(chǎn)值達400萬美元，而改造投資僅有16萬元。還改造了英國進口的數(shù)控銑床200C(價值100 多萬元)和德國進口的數(shù)控車床V800(價值100多萬元)。更新改造了國外進口的BMC?10B(5)五坐標(biāo)加工中心(為二手貨，其價值400多萬元) 的控制系統(tǒng)。采用先進的藍天高檔數(shù)控系統(tǒng)更新改造，改造后的機床具有90年代國際先進技術(shù)性能：五軸聯(lián)動，六軸伺服控制、強力切削、全閉環(huán)大行程快速進給、ATC控制；鏈?zhǔn)降稁烊萘?0把刀，隨機換刀；三位雙托盤任意交換，工作臺面1000mm×1000mm，工作臺翻轉(zhuǎn)軸

17、(A軸)同步控制；采用對稱齒輪傳動結(jié)構(gòu)，雙伺服系統(tǒng)(A1和A2軸)由數(shù)控同步控制，工作臺翻轉(zhuǎn)力量大；溫度補償，主軸和立柱間溫差補償，確保高精度加工需要；該項改造費為53萬元。 鞍山高壓容器廠自動生產(chǎn)線的數(shù)控改造     鞍山高壓容器廠有兩條高壓氣瓶生產(chǎn)線，其中一條是1986年花300多萬美元由美國進口的二手生產(chǎn)線，另一條是國產(chǎn)生產(chǎn)線。進口生產(chǎn)線由于先天不足等原因，多年處于癱瘓狀態(tài)。我中心承擔(dān)該生產(chǎn)線關(guān)鍵收口機的改造任務(wù)，以藍天8530高檔數(shù)控系統(tǒng)、伺服驅(qū)動系統(tǒng)和閉環(huán)控制技術(shù)改造了原先較落后、故障百出的可編程控制器系統(tǒng)、步進驅(qū)動系統(tǒng)和開環(huán)控制。短短3個月，不僅改造了

18、收口機，恢復(fù)了生產(chǎn)，提高了自動化水平，而且生產(chǎn)的產(chǎn)品通過了美國權(quán)威的DOT質(zhì)量認(rèn)證，取得了免檢的信譽，美商要包銷該產(chǎn)品。然后，又著手以PLC技術(shù)改造了Salem熱處理爐控制，使該生產(chǎn)線的兩大難題都得到圓滿的解決。改造后的生產(chǎn)線年產(chǎn)可達10萬只，每只瓶75美元，年產(chǎn)值可達750萬美元，相當(dāng)6000萬元人民幣。而這兩項改造僅投資40萬人民幣，但盤活了幾千萬元的資產(chǎn)。    “八五”攻關(guān)的數(shù)控成果不僅修復(fù)、改造一條停產(chǎn)的生產(chǎn)線，而且還救活一個瀕臨破產(chǎn)的企業(yè)。該項目受到遼寧省省長、鞍山市市長等領(lǐng)導(dǎo)同志的高度贊揚，鞍山市科委領(lǐng)導(dǎo)專程到沈陽計算所，特別嘉獎?wù)n題有功人員人民幣1

19、0萬元。目前又用藍天8530高檔數(shù)控系統(tǒng)改造另一條國產(chǎn)高壓氣瓶生產(chǎn)線。 4 技改面臨的問題和建議     技術(shù)改造在有些單位不受重視，認(rèn)為修修補補不成大氣，有了資金就上新的項目，買新設(shè)備開新線。另外，對舊的設(shè)備、國產(chǎn)的設(shè)備、國產(chǎn)的系統(tǒng)、國內(nèi)技術(shù)信心不足，看不起。     有些單位看不起國內(nèi)技術(shù)。如果請外國人來維修設(shè)備，從國外上飛機起，每小時十幾美元花費，加上來往的機票、住宿，幾天時間就要花上萬元。這樣大的開銷其認(rèn)為正常，可以接受。但是同樣的服務(wù)，中國人就要不出同樣的價格。即便以外國人價格的幾分之一達成協(xié)議，但干完活以后要錢也是很困難，

20、這樣就制約了技改以及國內(nèi)設(shè)備、國內(nèi)技術(shù)的發(fā)展。     技術(shù)改造市場還沒有統(tǒng)一規(guī)范，有改造任務(wù)的單位，不知到那里去找人；有的人不知到那里去找活。技改服務(wù)沒有明確的服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)，參與技改的隊伍參差不齊。有的幾個人臨時拉起隊伍干活，活完以后就散伙，用戶得不到后續(xù)的技術(shù)支撐和保障。     建議由有關(guān)部門規(guī)劃、規(guī)范技術(shù)改造市場和服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)，成立一些專業(yè)化的改造隊伍。建議各行業(yè)部門建立、建全技術(shù)改造項目招標(biāo)投標(biāo)制度，制定相應(yīng)的政策法規(guī)，開辟技改的資金渠道，使技改納入正常健康的發(fā)展軌道。運用計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，建立國內(nèi)數(shù)控技術(shù)資源庫和需要改造的故障設(shè)備庫

21、。營造公開、公正、公平合理、高效快捷的技術(shù)改造市場。 5 結(jié)束語     據(jù)不完全統(tǒng)計，我國從70年代起便已開始用電子技術(shù)來改造舊機床。根據(jù)對全國320 家大中型企業(yè)統(tǒng)計，近10年來各自采用電子技術(shù)改造的舊機床約有1萬臺，其中車床4700多臺、銑床近500臺、鏜床2000余臺、磨床1700臺、其它類型機床800多臺。這說明我國已有了一支機床改造的隊伍，積累了一定的實踐經(jīng)驗，這對推動和發(fā)展以數(shù)控技術(shù)為中心的改造業(yè)無疑是十分有利的。     遼寧省是我國的老工業(yè)基地，沈陽市號稱中國的機床之鄉(xiāng)，需要更新改造的設(shè)備很多。據(jù)省有關(guān)部門規(guī)劃，“九

22、五”期間遼寧省將改造數(shù)控機床大約5000臺，更新建設(shè)各類自動生產(chǎn)線200條，更新改造的市場是很寬闊的。淺談機床數(shù)控改造 2007-10(一)數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展簡史及趨勢1946年誕生了世界上第一臺電子計算機，這表明人類創(chuàng)造了可增強和部分代替腦力勞動的工具。它與人類在農(nóng)業(yè)、工業(yè)社會中創(chuàng)造的那些只是增強體力勞動的工具相比，起了質(zhì)的飛躍，為人類進入信息社會奠定了基礎(chǔ)。 6年后，即在1952年，計算機技術(shù)應(yīng)用到了機床上，在美國誕生了第一臺數(shù)控機床。從此，傳統(tǒng)機床產(chǎn)生了質(zhì)的變化。近半個世紀(jì)以來，數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)歷了兩個階段和六代的發(fā)展。 1.  數(shù)控(NC)階段(19521970年) 早期計算機的運算速度

23、低，對當(dāng)時的科學(xué)計算和數(shù)據(jù)處理影響還不大，但不能適應(yīng)機床實時控制的要求。人們不得不采用數(shù)字邏輯電路"搭"成一臺機床專用計算機作為數(shù)控系統(tǒng)，被稱為硬件連接數(shù)控(HARD-WIRED NC)，簡稱為數(shù)控(NC)。隨著元器件的發(fā)展，這個階段歷經(jīng)了三代，即1952年的第一代-電子管；1959年的第二代-晶體管；1965年的第三代-小規(guī)模集成電路。2.  計算機數(shù)控(CNC)階段(1970年現(xiàn)在) 到1970年，通用小型計算機業(yè)已出現(xiàn)并成批生產(chǎn)。于是將它移植過來作為數(shù)控系統(tǒng)的核心部件，從此進入了計算機數(shù)控(CNC)階段(把計算機前面應(yīng)有的"通用"兩個字省

24、略了)。到1971年，美國INTEL公司在世界上第一次將計算機的兩個最核心的部件-運算器和控制器，采用大規(guī)模集成電路技術(shù)集成在一塊芯片上，稱之為微處理器(MICROPROCESSOR)，又可稱為中央處理單元(簡稱CPU)。 到1974年微處理器被應(yīng)用于數(shù)控系統(tǒng)。這是因為小型計算機功能太強，控制一臺機床能力有富裕(故當(dāng)時曾用于控制多臺機床，稱之為群控)，不如采用微處理器經(jīng)濟合理。而且當(dāng)時的小型機可靠性也不理想。早期的微處理器速度和功能雖還不夠高，但可以通過多處理器結(jié)構(gòu)來解決。由于微處理器是通用計算機的核心部件，故仍稱為計算機數(shù)控。 到了1990年，PC機(個人計算機，國內(nèi)習(xí)慣稱微機)的性能已發(fā)展

25、到很高的階段，可以滿足作為數(shù)控系統(tǒng)核心部件的要求。數(shù)控系統(tǒng)從此進入了基于PC的階段。 總之，計算機數(shù)控階段也經(jīng)歷了三代。即1970年的第四代-小型計算機；1974年的第五代-微處理器和1990年的第六代-基于PC(國外稱為PC-BASED)。 還要指出的是，雖然國外早已改稱為計算機數(shù)控(即CNC)了，而我國仍習(xí)慣稱數(shù)控(NC)。所以我們?nèi)粘Ｖv的"數(shù)控"，實質(zhì)上已是指"計算機數(shù)控"了。3.  數(shù)控未來發(fā)展的趨勢 a.           

26、               繼續(xù)向開放式、基于PC的第六代方向發(fā)展 基于PC所具有的開放性、低成本、高可靠性、軟硬件資源豐富等特點，更多的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家會走上這條道路。至少采用PC機作為它的前端機，來處理人機界面、編程、聯(lián)網(wǎng)通信等問題，由原有的系統(tǒng)承擔(dān)數(shù)控的任務(wù)。PC機所具有的友好的人機界面，將普及到所有的數(shù)控系統(tǒng)。遠(yuǎn)程通訊，遠(yuǎn)程診斷和維修將更加普遍。b.        &

27、#160;                 向高速化和高精度化發(fā)展 這是適應(yīng)機床向高速和高精度方向發(fā)展的需要。c.                          向智能化方向發(fā)展 隨著人

28、工智能在計算機領(lǐng)域的不斷滲透和發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)的智能化程度將不斷提高。                i.                             

29、0;                        應(yīng)用自適應(yīng)控制技術(shù) 數(shù)控系統(tǒng)能檢測過程中一些重要信息，并自動調(diào)整系統(tǒng)的有關(guān)參數(shù)，達到改進系統(tǒng)運行狀態(tài)的目的。              ii.    

30、;                                                  引入專家

31、系統(tǒng)指導(dǎo)加工 將熟練工人和專家的經(jīng)驗，加工的一般規(guī)律和特殊規(guī)律存入系統(tǒng)中，以工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫為支撐，建立具有人工智能的專家系統(tǒng)。            iii.                           

32、0;                          引入故障診斷專家系統(tǒng)             iv.           

33、                                           智能化數(shù)字伺服驅(qū)動裝置 可以通過自動識別負(fù)載，而自動調(diào)整參數(shù)，使驅(qū)動系統(tǒng)獲得最佳的運行。(二)

34、機床數(shù)控化改造的必要性1.  微觀看改造的必要性 從微觀上看，數(shù)控機床比傳統(tǒng)機床有以下突出的優(yōu)越性，而且這些優(yōu)越性均來自數(shù)控系統(tǒng)所包含的計算機的威力。 a.                          可以加工出傳統(tǒng)機床加工不出來的曲線、曲面等復(fù)雜的零件。 由于計算機有高超的運算能力，可以瞬時準(zhǔn)確地計算出每個坐標(biāo)軸瞬時應(yīng)該運動的運動

35、量，因此可以復(fù)合成復(fù)雜的曲線或曲面。b.                          可以實現(xiàn)加工的自動化，而且是柔性自動化，從而效率可比傳統(tǒng)機床提高37倍。 由于計算機有記憶和存儲能力，可以將輸入的程序記住和存儲下來，然后按程序規(guī)定的順序自動去執(zhí)行，從而實現(xiàn)自動化。數(shù)控機床只要更換一個程序，就可實現(xiàn)另一工件加工的自動化，從而使單件和小批生產(chǎn)

36、得以自動化，故被稱為實現(xiàn)了"柔性自動化"。c.                          加工零件的精度高，尺寸分散度小，使裝配容易，不再需要"修配"。 d.            

37、              可實現(xiàn)多工序的集中，減少零件 在機床間的頻繁搬運。 e.                          擁有自動報警、自動監(jiān)控、自動補償?shù)榷喾N自律功能，因而可實現(xiàn)長時間無人看管加工。 f.

38、                           由以上五條派生的好處。：降低了工人的勞動強度，節(jié)省了勞動力(一個人可以看管多臺機床)，減少了工裝，縮短了新產(chǎn)品試制周期和生產(chǎn)周期，可對市場需求作出快速反應(yīng)等等。以上這些優(yōu)越性是前人想象不到的，是一個極為重大的突破。此外，機床數(shù)控化還是推行FMC(柔性制造單元)、FMS(柔性制造系統(tǒng))以

39、及CIMS(計算機集成制造系統(tǒng))等企業(yè)信息化改造的基礎(chǔ)。數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成為制造業(yè)自動化的核心技術(shù)和基礎(chǔ)技術(shù)。2.  宏觀看改造的必要性 從宏觀上看，工業(yè)發(fā)達國家的軍、民機械工業(yè)，在70年代末、80年代初已開始大規(guī)模應(yīng)用數(shù)控機床。其本質(zhì)是，采用信息技術(shù)對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)(包括軍、民機械工業(yè))進行技術(shù)改造。除在制造過程中采用數(shù)控機床、FMC、FMS外，還包括在產(chǎn)品開發(fā)中推行CAD、CAE、CAM、虛擬制造以及在生產(chǎn)管理中推行MIS(管理信息系統(tǒng))、CIMS等等。以及在其生產(chǎn)的產(chǎn)品中增加信息技術(shù)，包括人工智能等的含量。由于采用信息技術(shù)對國外軍、民機械工業(yè)進行深入改造(稱之為信息化)，最終使得他們的產(chǎn)

40、品在國際軍品和民品的市場上競爭力大為增強。而我們在信息技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)方面比發(fā)達國家約落后20年。如我國機床擁有量中，數(shù)控機床的比重(數(shù)控化率)到1995年只有1.9，而日本在1994年已達20.8，因此每年都有大量機電產(chǎn)品進口。這也就從宏觀上說明了機床數(shù)控化改造的必要性。(三)機床與生產(chǎn)線數(shù)控化改造的市場1.  機床數(shù)控化改造的市場 我國目前機床總量380余萬臺，而其中數(shù)控機床總數(shù)只有11.34萬臺，即我國機床數(shù)控化率不到3%。近10年來，我國數(shù)控機床年產(chǎn)量約為0.60.8萬臺，年產(chǎn)值約為18億元。機床的年產(chǎn)量數(shù)控化率為6%。我國機床役齡10年以上的占60%以上；10年以下的機床中

41、，自動/半自動機床不到20%，F(xiàn)MC/FMS等自動化生產(chǎn)線更屈指可數(shù)(美國和日本自動和半自動機床占60%以上)?？梢娢覀兊拇蠖鄶?shù)制造行業(yè)和企業(yè)的生產(chǎn)、加工裝備絕大數(shù)是傳統(tǒng)的機床，而且半數(shù)以上是役齡在10年以上的舊機床。用這種裝備加工出來的產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量差、品種少、檔次低、成本高、供貨期長，從而在國際、國內(nèi)市場上缺乏競爭力，直接影響一個企業(yè)的產(chǎn)品、市場、效益，影響企業(yè)的生存和發(fā)展。所以必須大力提高機床的數(shù)控化率。2.  進口設(shè)備和生產(chǎn)線的數(shù)控化改造市場 我國自改革開放以來，很多企業(yè)從國外引進技術(shù)、設(shè)備和生產(chǎn)線進行技術(shù)改造。據(jù)不完全統(tǒng)計，從19791988年10年間，全國引進技術(shù)改造項

42、目就有18446項，大約165.8億美元。 這些項目中，大部分項目為我國的經(jīng)濟建設(shè)發(fā)揮了應(yīng)有的作用。但是有的引進項目由于種種原因，設(shè)備或生產(chǎn)線不能正常運轉(zhuǎn)，甚至癱瘓，使企業(yè)的效益受到影響，嚴(yán)重的使企業(yè)陷入困境。一些設(shè)備、生產(chǎn)線從國外引進以后，有的消化吸收不好，備件不全，維護不當(dāng)，結(jié)果運轉(zhuǎn)不良；有的引進時只注意引進設(shè)備、儀器、生產(chǎn)線，忽視軟件、工藝、管理等，造成項目不完整，設(shè)備潛力不能發(fā)揮；有的甚至不能啟動運行，沒有發(fā)揮應(yīng)有的作用；有的生產(chǎn)線的產(chǎn)品銷路很好，但是因為設(shè)備故障不能達產(chǎn)達標(biāo)；有的因為能耗高、產(chǎn)品合格率低而造成虧損；有的已引進較長時間，需要進行技術(shù)更新。種種原因使有的設(shè)備不僅沒有創(chuàng)造財

43、富，反而消耗著財富。這些不能使用的設(shè)備、生產(chǎn)線是個包袱，也是一批很大的存量資產(chǎn)，修好了就是財富。只要找出主要的技術(shù)難點，解決關(guān)鍵技術(shù)問題，就可以最小的投資盤活最大的存量資產(chǎn)，爭取到最大的經(jīng)濟效益和社會效益。這也是一個極大的改造市場。(四)數(shù)控化改造的內(nèi)容及優(yōu)缺1.  國外改造業(yè)的興起 在美國、日本和德國等發(fā)達國家，它們的機床改造作為新的經(jīng)濟增長行業(yè)，生意盎然，正處在黃金時代。由于機床以及技術(shù)的不斷進步，機床改造是個"永恒"的課題。我國的機床改造業(yè)，也從老的行業(yè)進入到以數(shù)控技術(shù)為主的新的行業(yè)。在美國、日本、德國，用數(shù)控技術(shù)改造機床和生產(chǎn)線具有廣闊的市場，已形成了機床

44、和生產(chǎn)線數(shù)控改造的新的行業(yè)。在美國，機床改造業(yè)稱為機床再生(Remanufacturing)業(yè)。從事再生業(yè)的著名公司有：Bertsche工程公司、ayton機床公司、Devlieg-Bullavd(得寶)服務(wù)集團、US設(shè)備公司等。美國得寶公司已在中國開辦公司。在日本，機床改造業(yè)稱為機床改裝(Retrofitting)業(yè)。從事改裝業(yè)的著名公司有：大隈工程集團、崗三機械公司、千代田工機公司、野崎工程公司、濱田工程公司、山本工程公司等。2.  數(shù)控化改造的內(nèi)容 機床與生產(chǎn)線的數(shù)控化改造主要內(nèi)容有以下幾點： o       

45、;                   其一是恢復(fù)原功能，對機床、生產(chǎn)線存在的故障部分進行診斷并恢復(fù)； o                          其二是NC化

46、，在普通機床上加數(shù)顯裝置，或加數(shù)控系統(tǒng)，改造成NC機床、CNC機床； o                          其三是翻新，為提高精度、效率和自動化程度，對機械、電氣部分進行翻新，對機械部分重新裝配加工，恢復(fù)原精度；對其不滿足生產(chǎn)要求的CNC系統(tǒng)以最新CNC進行更新； o     

47、60;                    其四是技術(shù)更新或技術(shù)創(chuàng)新，為提高性能或檔次，或為了使用新工藝、新技術(shù)，在原有基礎(chǔ)上進行較大規(guī)模的技術(shù)更新或技術(shù)創(chuàng)新，較大幅度地提高水平和檔次的更新改造。3.  數(shù)控化改造的優(yōu)缺 a.      減少投資額、交貨期短 同購置新機床相比，一般可以節(jié)省60%80%的費用，改造費用低。特別是大型、特殊機床尤其明

48、顯。一般大型機床改造，只花新機床購置費用的1/3，交貨期短。但有些特殊情況，如高速主軸、托盤自動交換裝置的制作與安裝過于費工、費錢，往往改造成本提高23倍，與購置新機床相比，只能節(jié)省投資50%左右。b.      機械性能穩(wěn)定可靠，結(jié)構(gòu)受限 所利用的床身、立柱等基礎(chǔ)件都是重而堅固的鑄造構(gòu)件，而不是那種焊接構(gòu)件，改造后的機床性能高、質(zhì)量好，可以作為新設(shè)備繼續(xù)使用多年。但是受到原來機械結(jié)構(gòu)的限制，不宜做突破性的改造。c.      熟悉了解設(shè)備、便于操作維修 購買新設(shè)備時，不了解新設(shè)備是否能滿足其加

49、工要求。改造則不然，可以精確地計算出機床的加工能力；另外，由于多年使用，操作者對機床的特性早已了解，在操作使用和維修方面培訓(xùn)時間短，見效快。改造的機床一安裝好，就可以實現(xiàn)全負(fù)荷運轉(zhuǎn)。d.      可充分利用現(xiàn)有的條件 可以充分利用現(xiàn)有地基，不必像購入新設(shè)備時那樣需重新構(gòu)筑地基。e.      可以采用最新的控制技術(shù) 可根據(jù)技術(shù)革新的發(fā)展速度，及時地提高生產(chǎn)設(shè)備的自動化水平和效率，提高設(shè)備質(zhì)量和檔次，將舊機床改成當(dāng)今水平的機床。(五)數(shù)控系統(tǒng)的選擇數(shù)控系統(tǒng) 主要有三種類型，改造時，應(yīng)根據(jù)具體情況進行選擇。 1.  步進電機拖動的開環(huán)系統(tǒng) 該系統(tǒng)的伺服驅(qū)動裝置主要是步進電機、功率步進電機、電液脈沖馬達等。由數(shù)控系統(tǒng)送出的進給指令脈沖，經(jīng)驅(qū)動電路控制和功率放大后，使步進電機轉(zhuǎn)動，通過齒輪副與滾珠絲杠副驅(qū)動執(zhí)行部件。只要控制指令脈沖的數(shù)量、頻率以及通電順序，便可控制執(zhí)行部件運動的位移量、速度和運動方向。這種系統(tǒng)不需要將所測得的實際位置和速度反饋到輸入端，故稱之為開環(huán)系統(tǒng)，該系統(tǒng)的位移精度主要決定于步進電機的角位移精度，齒輪絲杠等傳動元件的節(jié)距精度，所以系統(tǒng)的位移精度較低。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)試維修方便，工作可靠，成本低，易改裝成功。2.  異步電動機