煤機企業(yè)機床的數(shù)控改造

煤機產(chǎn)品專業(yè)性強、品種多、批量小、生產(chǎn)周期要求短，這些都給企業(yè)的生產(chǎn)管理帶來困難。企業(yè)要在市場需求多變、競爭激烈的環(huán)境中生存和發(fā)展，就需要更新和開發(fā)新產(chǎn)品，以最低的價格、最好的質(zhì)量、最短的時間去滿足市場需求的變化。目前煤機企業(yè)所用的機床半數(shù)以上是役齡在10 a 以上的舊機床，加工的產(chǎn)品質(zhì)量差、檔次低、成本高、供貨周期長，不能滿足企業(yè)發(fā)展的要求。數(shù)控機床則綜合運用了計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)、精密檢測技術(shù)和精密機械設(shè)計與制造技術(shù)等方面的最新成就，最適宜生產(chǎn)小批量、生產(chǎn)周期要求短、品種要求頻繁變化的產(chǎn)品。因此，煤機企業(yè)必須大力提高機床的數(shù)控化率。但由于長期以來，煤機產(chǎn)品利潤較低，影響了企業(yè)的經(jīng)濟效益，特別是近幾年煤炭企業(yè)資金短缺，貨款拖欠嚴(yán)重，絕大多數(shù)煤機企業(yè)經(jīng)濟效益嚴(yán)重下滑，設(shè)備更新資金明顯不足，而數(shù)控機床價格不菲，在這種情況下，對企業(yè)現(xiàn)有機床進行數(shù)控改造，無疑是一條可行之路。

⑴節(jié)省資金  機床的數(shù)控改造，可大大減少資金的投入，同購置新機床相比，一般可節(jié)省60 % ～80 % 的費用，改造費用低。特別是大型、特殊設(shè)備尤為明顯。一般大型機床改造，只需花新機床購置費的1/3。即使將原機床的結(jié)構(gòu)進行徹底改造升級，也只需花費購買新機

床60 % 的價格。可以充分利用現(xiàn)有地基，不必象購入新設(shè)備那樣重新購筑地基。

 ⑵性能穩(wěn)定可靠 因原機床各基礎(chǔ)件經(jīng)過長期時效，幾乎不會產(chǎn)生應(yīng)力變形而影響精度，且各部件已經(jīng)長期磨合，使改造后的機床性能穩(wěn)定可靠，質(zhì)量好，可作為新設(shè)備繼續(xù)長期使用。

⑶可充分體現(xiàn)煤機企業(yè)自身的意愿  企業(yè)與改造人員可依照實際需要和機床長期使用的情況，在改造中提出對機床性能、操作與維修等方面的改進意見，有權(quán)選擇機械零部件、數(shù)控系統(tǒng)、電器設(shè)備等的規(guī)格、型號、性能等。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，將機床改造成具有當(dāng)今水平的設(shè)備。

⑷更有利于使用和維護  由于改造前機床已使用多年，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。改造的機床一經(jīng)安裝好，就可實現(xiàn)全負(fù)荷運轉(zhuǎn)。

⑸提高生產(chǎn)效率  機床經(jīng)數(shù)控改造后，即可實現(xiàn)加工的自動化，效率可比傳統(tǒng)機床提高3～7倍。對復(fù)雜零件而言，難度越高，功效提高得越多。且可以不用或少用工裝，不僅節(jié)約了費用，而且可以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。

⑹提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低廢品率  零件的加工精度高，尺寸分散度小，使裝配容易，不再需要修配，提高裝配效率和質(zhì)量。

機床的數(shù)控改造一般是指對現(xiàn)有某臺普通機床的某些部位作一定的改裝，配上經(jīng)濟型數(shù)控裝置或標(biāo)準(zhǔn)型數(shù)控系統(tǒng)，從而使原機床具有數(shù)控加工能力。一般是對大型、中型機床以及精密、關(guān)鍵技術(shù)和生產(chǎn)中起重要作用的中小型機床進行改造。改造中方案的選擇和制定是數(shù)控改造中極其重要的一環(huán)，它會影響到改裝后機床的使用性能和經(jīng)濟性能。因而在選擇方案時要進行充分的論證。主要應(yīng)考慮2個方面的因素：一個是增加數(shù)控系統(tǒng)，另一個是對機械等部分的翻新。

⑴數(shù)控系統(tǒng)的選擇

數(shù)控系統(tǒng)是機床的核心。在選擇數(shù)控系統(tǒng)時，要對其使用性能、經(jīng)濟性及維修服務(wù)等方面綜合考慮。在經(jīng)濟能力許可的情況下，盡量選用名牌的微機控制系統(tǒng)。作為名牌產(chǎn)品，其零件篩選嚴(yán)格，制造工藝規(guī)范可靠，對出現(xiàn)的因電氣元件故障或提前失效引起的設(shè)備故障，有極好的預(yù)防作用。且應(yīng)盡量向同一個著名廠家的型號靠攏，這樣有利備件的購買。同時要清楚所選廠家的國內(nèi)維修服務(wù)狀況。改造前還要對擬改造機床的自身功能有一個充分的了解，根據(jù)被改機床的結(jié)構(gòu)、性能及被加工零件的精度來選擇數(shù)控系統(tǒng)。即要使數(shù)控系統(tǒng)所具有的功能與準(zhǔn)備改造的機床所能達到的功能相匹配，盡量減少過剩的數(shù)控功能，這樣一方面可避免功能過剩造成的資金浪費，另一方面也可避免因數(shù)控系統(tǒng)復(fù)雜程度增加而帶來的高故障率。

目前數(shù)控系統(tǒng)主要有3種類型：步進電機拖動的開環(huán)系統(tǒng)、異步電機或直流電機光柵測量反饋的閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)、交/直流伺服電機拖動編碼器反饋的半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。其中步進電機拖動的開環(huán)系統(tǒng)，其伺服驅(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。該系統(tǒng)位移精度較低，但結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)試維修方便、質(zhì)量穩(wěn)定可靠、成本低、抗干擾性能強、對環(huán)境室溫要求不高，易改裝成功。適用于精度要求一般的中小型機床的改造，也是目前數(shù)控改造中應(yīng)用最為廣泛的一種。異步電機或直流電機拖動光柵測量反饋的閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，控制精度高，但在結(jié)構(gòu)上比開環(huán)進給系統(tǒng)復(fù)雜，工作量大，成本也高，調(diào)試?yán)щy，因此，在數(shù)控改造中一般不采用。交/直流伺服電機拖動編碼器反饋的半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，其精度介于前二者之間，結(jié)構(gòu)與調(diào)試都較閉環(huán)系統(tǒng)簡單，適用于控制精度要求較高的大、中型機床的改造。

⑵機械部分翻新

機床數(shù)控改造后應(yīng)達到較高的靜動態(tài)剛度，運動副之間的磨擦系數(shù)小，傳動無間隙，功率大，便于操作和維修等要求。要達到這些要求，就要對機床原有主要機械部件進行相應(yīng)的改造翻新，其中主要為導(dǎo)軌的形式及傳動鏈的傳動精度。

對數(shù)控車床來說，導(dǎo)軌除應(yīng)具有普通車床導(dǎo)向精度和工藝性外，還要有良好的耐磨擦性，并減少因磨擦阻力而致死區(qū)。同時要有足夠的剛度，以減小導(dǎo)軌變形對加工精度的影響。目前數(shù)控改造廣泛使用在原導(dǎo)軌上粘接聚乙烯導(dǎo)軌軟帶，這樣能有效防止爬行，具有自潤滑性，提高導(dǎo)軌壽命，且零件不用更換，加工部位少，改裝工作量小、周期短、費用低。

傳動鏈的精度受傳動絲杠和齒輪副的影響。絲杠的選擇，可根據(jù)實際加工零件的精度要求進行。滑動比杠價格低，但難以滿足精度要求較高的零件加工；滾珠絲杠磨擦損小，效率高，其傳動效率可在90%以上，傳動靈敏、精度高、壽命長，且可以降低電機啟動力矩，可滿足較高精度零件的加工要求。

為保證傳動精度，數(shù)控機床上使用的齒輪精度等級都比普通機床高。在結(jié)構(gòu)上要能達到無間隙傳動，因而改造時，機床主要齒輪必須滿足數(shù)控機床的要求，要盡可能地消除配對齒輪之間的傳動間隙，其方法有2種：柔性調(diào)整法和剛性調(diào)整法。柔性調(diào)法的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，傳動剛度低，影響傳動的平穩(wěn)性，剛性高速法有較好的傳動剛度，結(jié)構(gòu)比較簡單。

⑴施工隊伍的選擇  數(shù)控改造后效果的優(yōu)劣，很大程度上依賴于施工隊伍的素質(zhì)。參與項目的公司應(yīng)具有完整、高效的技術(shù)支持體系，即要有一支包括機械、電氣、液壓、工藝工裝等全方位的、具有多年豐富的設(shè)計、制造、裝配、調(diào)試工作經(jīng)驗的工程師隊伍和現(xiàn)場施工隊伍。

⑵現(xiàn)場調(diào)試  改造能否成功的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是現(xiàn)場調(diào)試。工程人員在這一階段完成機、電聯(lián)廟，數(shù)控系統(tǒng)的最終調(diào)試、驅(qū)動系統(tǒng)和參數(shù)最佳化調(diào)節(jié)等工作，此階段應(yīng)嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，并為驗收作準(zhǔn)備。

⑶驗收  數(shù)控發(fā)行后的驗收通常有2個內(nèi)容：①標(biāo)準(zhǔn)樣件的試切削，按照國際標(biāo)準(zhǔn)，不同類型的機床都有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)試切削程序。在有資格的操作工、編程人員配合下進行試切削，以此可驗收機床剛度、切削力、噪聲、運動軌跡、關(guān)聯(lián)動作等是否合格；②機床精度的校驗。改造后機床的控制精度應(yīng)用系統(tǒng)本身的功能（如步進尺寸等）與標(biāo)準(zhǔn)計量器具（如激光干涉儀）對照檢查，這樣機床位置測量系統(tǒng)的補償可采用得到的數(shù)據(jù)進行，從而提高機床精度。同時還應(yīng)與改造前機床的各項功能和精度作出對比，獲得量化的指標(biāo)差。機床的各項機械性能指標(biāo)都應(yīng)達到標(biāo)準(zhǔn)要求，幾何精度要在規(guī)定的范圍之內(nèi)。

⑷改造資料  機床改造后還應(yīng)從施工單位索取改造圖紙、資料、改造記錄等，將其匯總、整理、歸檔。保持資料的完整，對設(shè)備今后的穩(wěn)定運行是十分重要的。

數(shù)控機床是制造高質(zhì)量、高效率、高一致性產(chǎn)品的有利保障，而機床的數(shù)控改造是當(dāng)前經(jīng)濟轉(zhuǎn)軌時期的必要和重要行為，也是煤機企業(yè)數(shù)控化的可行之路。通過對現(xiàn)有設(shè)備的改造、升級，以較小的投入，盡快使這些設(shè)備發(fā)揮效能、創(chuàng)造效益，是煤機企業(yè)長期發(fā)展、在激烈的市場競爭中站穩(wěn)腳跟的戰(zhàn)略措施。