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關(guān)于數(shù)控機(jī)床及控制系統(tǒng)方面的文章

   機(jī)械制造業(yè)在世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展中,作為基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè),具有重要的地位。為此,各國(guó)的經(jīng)濟(jì)學(xué)家和企業(yè)家在不斷探索新形勢(shì)下的各種*制造技術(shù)及制造業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略。作為制造業(yè)核心的機(jī)床制造業(yè)則是支柱的基石,是任何行業(yè)都*的。

一、產(chǎn)生與發(fā)展的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)

（1）我國(guó)現(xiàn)有的、數(shù)以萬(wàn)計(jì)的陳舊、落后的機(jī)床是機(jī)床大修與數(shù)控化改造行業(yè)產(chǎn)生的現(xiàn)實(shí)基

礎(chǔ)我國(guó)是一個(gè)發(fā)展中國(guó)家,由于長(zhǎng)期自身機(jī)制的不適應(yīng)性,經(jīng)濟(jì)實(shí)力過(guò)低、技術(shù)落后、設(shè)備陳舊,極大地制約著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。為盡快改變我國(guó)機(jī)械制造業(yè)的落后狀態(tài),近二十多年來(lái),我們?cè)谄D難地發(fā)展民族機(jī)床制造業(yè)的同時(shí),積極地引進(jìn)了*技術(shù)與設(shè)備。一方面與*機(jī)床制造廠合作,不斷生產(chǎn)出具有*水平的各類機(jī)床;另一方面直接購(gòu)進(jìn)了大量的各類機(jī)床。這一切都為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展起到了巨大的作用。

但是,機(jī)床長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)甚至超負(fù)荷使用,同時(shí)又缺少認(rèn)真的維修與保養(yǎng),造成機(jī)床嚴(yán)重磨損,喪失了精度;有些機(jī)床則由于企業(yè)人員及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的改變,或由于技術(shù)力量不足而被長(zhǎng)期閑置,需要使用時(shí)卻發(fā)現(xiàn)早已銹跡斑斑,電控系統(tǒng)不能起動(dòng);由于新產(chǎn)品制造的需要,原有機(jī)床性能已不能滿足使用要求,急需更新升級(jí)改造;由于世界計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展,造成數(shù)控系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)廠的產(chǎn)品更新加快,原有產(chǎn)品過(guò)早停產(chǎn),給備件更換與維修帶來(lái)一定困難;況且數(shù)控系統(tǒng)的使用壽命一般在5～10年,而我國(guó)大多數(shù)機(jī)床都在超期服役。這些諸多因素都需要對(duì)機(jī)床進(jìn)行大修及數(shù)控化升級(jí)改造。

（2）新進(jìn)的大批二手機(jī)床成為機(jī)床大修及數(shù)控化改造行業(yè)的催化劑自改革開(kāi)放以來(lái),許多企業(yè)引進(jìn)了一大批國(guó)外淘汰的舊機(jī)床,雖然有一部分尚能滿足使用要求,但是多數(shù)由于缺少經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)、資料及備件等因素,造成雖廉價(jià)購(gòu)進(jìn)但卻不能繼續(xù)發(fā)揮作用而閑置的尷尬局面。其中不乏有為改造后投入使用而引進(jìn)的舊機(jī)床和生產(chǎn)線。這里多數(shù)的二手機(jī)床只要再有適當(dāng)?shù)馁Y金投入,經(jīng)過(guò)大修改造即可發(fā)揮作用。

（3）顯著的經(jīng)濟(jì)效益是機(jī)床大修及數(shù)控化改造行業(yè)的發(fā)展動(dòng)力 對(duì)于機(jī)床擁有者來(lái)說(shuō),只需花費(fèi)購(gòu)買相同新機(jī)床30%以下的費(fèi)用即可獲得相同的使用效果。根據(jù)該行業(yè)的記載,即使將原機(jī)床的結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行*改造升級(jí),也只需花費(fèi)購(gòu)買新機(jī)床60%左右的價(jià)格。

對(duì)于機(jī)床大修改造業(yè)內(nèi)公司來(lái)說(shuō),這不僅為他們的服務(wù)企業(yè)產(chǎn)生巨大社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益,而且也是他們自身生存和發(fā)展的根本動(dòng)力。

（4）機(jī)床大修及數(shù)控化改造的優(yōu)勢(shì)是該行業(yè)生存與發(fā)展的有利條件 舊機(jī)床的大修、翻新、升級(jí)改造與購(gòu)買新機(jī)床相比,具有下列優(yōu)勢(shì):

①交貨期短。尤其是大型機(jī)床和特殊機(jī)床優(yōu)勢(shì)更加明顯。

②性能更穩(wěn)定。各基礎(chǔ)件經(jīng)長(zhǎng)期時(shí)效,幾乎不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力變形而影響精度;各功能部件經(jīng)長(zhǎng)期磨合。功能穩(wěn)定性可靠性好。

③設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)小。新機(jī)床設(shè)計(jì)中帶來(lái)的技術(shù)、方案風(fēng)險(xiǎn)在大修改造中幾乎不存在。

④可以更充分地體現(xiàn)用戶的意愿。用戶與維修人員可以依照實(shí)際需要和機(jī)床長(zhǎng)期使用情況,在大修改造中提出對(duì)機(jī)床性能、操作與維修等方面的改進(jìn)（包括增、改）意見(jiàn),有權(quán)選擇機(jī)械零部件、數(shù)控系統(tǒng)等電氣設(shè)備的規(guī)格、型號(hào)、性能等。

⑤更有利于使用與維護(hù)。由于用戶、維修人員不僅可以直接參與改造方案的制定,而且可以參與改造的全過(guò)程,可以直接獲取各種技術(shù)信息,更深入地掌握機(jī)床的結(jié)構(gòu)及性能特點(diǎn),從而增強(qiáng)使用與維修的主動(dòng)能力。

⑥可以更快地獲取的更實(shí)用的備件。

⑦節(jié)省大量投資。

⑧降低投資風(fēng)險(xiǎn)。

（5）社會(huì)化、專業(yè)化趨勢(shì)是機(jī)床大修及數(shù)控化改造行業(yè)的必由之路 舊機(jī)床的數(shù)控化改造和翻新不僅僅是當(dāng)前經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)軌時(shí)期必要和重要的行為,而且是一個(gè)企業(yè)長(zhǎng)期發(fā)展的戰(zhàn)略措施。

當(dāng)前,21世紀(jì)知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代,我國(guó)大多數(shù)企業(yè)正面臨著企業(yè)改制、轉(zhuǎn)軌以進(jìn)入市場(chǎng)經(jīng)濟(jì),迅速融入競(jìng)爭(zhēng)。這就需要我們企業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)集中全部力量面對(duì)這些挑戰(zhàn)。企業(yè)集團(tuán)化和集團(tuán)內(nèi)部分散網(wǎng)絡(luò)化、自治性、并行工作的新型組織、生產(chǎn)結(jié)構(gòu)、敏捷制造技術(shù)、虛擬制造技術(shù)、可持續(xù)制造技術(shù)、綠色制造技術(shù)等等一系列新的技術(shù)理論,都需要下大力量去研究,以開(kāi)發(fā)適銷對(duì)路產(chǎn)品,提高對(duì)市場(chǎng)的快速反應(yīng)能力;集中人力、財(cái)力、物力以提高本企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力,充分發(fā)揮自身的優(yōu)勢(shì)以zui快速度創(chuàng)造出盡可能多的價(jià)值。因此,企業(yè)自身不可能再像過(guò)去計(jì)劃經(jīng)濟(jì)體制下?lián)碛写蠖木S修隊(duì)伍。而設(shè)備維修改造的社會(huì)化、專業(yè)化也就不可避免地成為了大趨勢(shì)。

國(guó)外機(jī)床的改造與翻新是近期發(fā)展起來(lái)的一個(gè)新興產(chǎn)業(yè),在*國(guó)家已經(jīng)形成了一定的規(guī)模和市場(chǎng)。而在我國(guó),這一產(chǎn)業(yè)才剛剛興起,按照應(yīng)具備的條件來(lái)衡量還相距甚遠(yuǎn)。但是業(yè)內(nèi)有識(shí)之士正在努力塑造自己、完善自己,相信不久的將來(lái),一批具備一定條件和一定規(guī)模的機(jī)床改造、翻新的專業(yè)化企業(yè)會(huì)成長(zhǎng)起來(lái)。

二、大修改造方案的選擇

此項(xiàng)工作如果能爭(zhēng)得大修改造企業(yè)的可能會(huì)更好、更快些。

1.前期立項(xiàng)準(zhǔn)備工作

（1）技術(shù)可行性分析 主要是瞄準(zhǔn)改造目標(biāo)及加工對(duì)象,對(duì)被改造機(jī)床進(jìn)行結(jié)構(gòu)、性能、精度等技術(shù)現(xiàn)狀的全面分析。其中包括機(jī)床原來(lái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理;機(jī)床的基礎(chǔ)部件和結(jié)構(gòu)件是否仍然完好;普通機(jī)床改為數(shù)控機(jī)床,要考察各坐標(biāo)軸的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)及導(dǎo)軌副的形式等是否適用;測(cè)量機(jī)床目前的各項(xiàng)精度與出廠精度進(jìn)行對(duì)比,是否存在差距;綜合總結(jié)目前機(jī)床存在的一切故障和歷*出現(xiàn)過(guò)的重大故障。針對(duì)上述問(wèn)題,對(duì)照改造目標(biāo)和典型工件,編寫(xiě)改造任務(wù)書(shū),做到改造后的機(jī)床達(dá)到一定的*性和實(shí)用性。

（2）經(jīng)濟(jì)可行性分析 從實(shí)際可操作性出發(fā)列出幾種應(yīng)考慮的情況:從機(jī)床自身的價(jià)值考慮,分析要達(dá)到改造目標(biāo)所需投入是否偏高;從該機(jī)床在本單位產(chǎn)品制造中的地位和重要程度來(lái)分析改造價(jià)值;從該機(jī)床的投入產(chǎn)出率估算,是否能較快收回投資,然后迅速產(chǎn)生較好效益;機(jī)床改造后提高了機(jī)床精度,增加了功能,是否能使本單位產(chǎn)品提高水平,或者能有利于開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品,從而獲得附加效益。改造資金來(lái)源可靠。

（3）選擇機(jī)床改造者 這是一個(gè)很關(guān)鍵的問(wèn)題。選擇得好,則能順利完成改造任務(wù),達(dá)到改

造目標(biāo);選擇不好,不僅是機(jī)床改造的失敗,而且浪費(fèi)了資金和時(shí)間,影響生產(chǎn)。用戶可根據(jù)后面討論的機(jī)床改造應(yīng)具備的條件來(lái)慎重選擇。

2.技術(shù)方案準(zhǔn)備

（1）機(jī)械及液壓系統(tǒng) 作為機(jī)床的zui終用戶,廠方必須首先要確認(rèn),該機(jī)床機(jī)械及液壓系統(tǒng)的狀況。如:目前機(jī)床的精度,機(jī)械傳動(dòng)鏈的狀況,絲杠、導(dǎo)軌的狀況,有無(wú)重大故障等,以確定機(jī)床是大修、項(xiàng)修。如果是非數(shù)控機(jī)床要改為數(shù)控機(jī)床,首先要考慮機(jī)械改裝的可行性,zui重要的是導(dǎo)軌的形式及滾珠絲杠的安裝。再有就是機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)間隙與傳動(dòng)剛度是否符合數(shù)控機(jī)床的要求。

（2）電氣系統(tǒng) 在做數(shù)控機(jī)床改造方案時(shí),用戶可以根據(jù)機(jī)床的狀態(tài)及工藝要求來(lái)選擇數(shù)控系統(tǒng)。其一,是選擇數(shù)控制造廠商,目前世界上性能及信譽(yù)較好的有:西門子（德國(guó)）、發(fā)那科（日本）、三菱（日本）、num（法國(guó)）、fagor（西班牙）等。用戶可在詳細(xì)了解上述廠商數(shù)控系統(tǒng)的特點(diǎn)及性能價(jià)格比等指標(biāo)的基礎(chǔ)上,與實(shí)施改造的工程公司一道,選擇一個(gè)比較適合的數(shù)控系統(tǒng)。其二,是根據(jù)機(jī)床的功能要求選擇相應(yīng)控制系統(tǒng)的類型,做到既能滿足機(jī)床全部功能要求又不提高標(biāo)準(zhǔn)。

我們建議,在選擇數(shù)控系統(tǒng)方面,要特別注意:一要盡量向一個(gè)廠家的型號(hào)系列靠攏。這樣既有利于維修和管理,也利于備件的購(gòu)買。千萬(wàn)不要把企業(yè)的數(shù)控系統(tǒng)搞成萬(wàn)國(guó)牌。二要清楚所選廠家在國(guó)內(nèi)的維修服務(wù)狀況,以免將來(lái)后患無(wú)窮。

數(shù)控系統(tǒng)選定之后,用戶根據(jù)機(jī)床實(shí)際狀況,決定更換或不更換驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。若不更換,則必須確認(rèn)老驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與數(shù)控系統(tǒng)是否可以匹配。

對(duì)于機(jī)床測(cè)量系統(tǒng),目前數(shù)控系統(tǒng)的要求是增量式脈沖編碼輸入,所以老機(jī)床所配的感應(yīng)同步尺或旋轉(zhuǎn)變壓器等測(cè)量元件均需用增量式脈沖編碼器、光柵尺代替。

對(duì)于外圍電路,改造可采取的方案有兩種:“接口型改造”,即保留外圍繼電器電路,只對(duì)nc、plc進(jìn)行改造,新plc不參與外圍電路控制,只處理nc所需的指令信號(hào)。此方案改造設(shè)計(jì)、調(diào)試工作量較小。另一種是“*改造”,在繼電器邏輯較復(fù)雜,故障率較高,用戶又能提供清楚邏輯圖的情況下,可用新nc所帶的plc將外圍電路全部改造,簡(jiǎn)化了外圍電路,又合理利用了plc的控制能力。此方案可大大簡(jiǎn)化硬件電路,大大提高可靠性,但改造設(shè)計(jì)、調(diào)試工作量較大。

（3）各部分安裝形式的確定 其一,控制系統(tǒng)的安裝常見(jiàn)的有懸掛式、柜式、臺(tái)式等。安裝方式的選定,直接決定各種連接電纜的走線方式和電纜長(zhǎng)度,也關(guān)系到操作與維修的方便性。其二,驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的安裝,原則上只能采取電氣柜內(nèi)安裝這一種方式,應(yīng)考慮的因素有通風(fēng)冷卻,電纜走線方式及長(zhǎng)度,對(duì)其他電器的干擾等。其三,電動(dòng)機(jī)的安裝,根據(jù)機(jī)床的實(shí)際,確定電動(dòng)機(jī)的安裝方式:①法蘭式,②底座式,③帶底座法蘭式,再加上軸伸方向、電動(dòng)機(jī)接線盒的位置等,這些由電動(dòng)機(jī)的訂貨輔助參數(shù)確定。其四,測(cè)量系統(tǒng)的安裝,如選擇電動(dòng)機(jī)內(nèi)裝編碼器的結(jié)構(gòu)方式,電動(dòng)機(jī)安裝一確定,它也就確定了;外裝式需要有彈性聯(lián)軸節(jié)、安裝卡子、電纜走線方向及長(zhǎng)度等的考慮;對(duì)于光柵尺,安裝的問(wèn)題則應(yīng)重視,除安裝可行性外,定尺、動(dòng)尺的安裝配合、安裝精度、溫度影響等均需考慮。

三、項(xiàng)目的實(shí)施

1.施工隊(duì)伍的選擇

機(jī)床大修改造方案設(shè)計(jì)的好壞,大修改造成果的優(yōu)劣,除了經(jīng)濟(jì)因素外,很大程度上依賴于施工隊(duì)伍的素質(zhì)。這是一項(xiàng)很重要的工作,參與項(xiàng)目施工的公司應(yīng)具備下列條件。

（1）完整、的體系 關(guān)鍵是人的因素。該公司應(yīng)具備一支包括機(jī)械、電氣、液壓、工藝工裝等的、具有多年豐富的設(shè)計(jì)、制造、裝配、調(diào)試工作經(jīng)驗(yàn)的工程師隊(duì)伍,同時(shí)還應(yīng)有一支能打硬仗的現(xiàn)場(chǎng)施工隊(duì)伍。這種工作模式是當(dāng)今市場(chǎng)的經(jīng)濟(jì)條件下的流行模式。

（2）適應(yīng)小凌亂 市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下的經(jīng)DNF外掛營(yíng)管理模式 關(guān)鍵還是人的因素。擯棄計(jì)劃經(jīng)濟(jì)條件下企業(yè)管理中的一切阻礙發(fā)揮每個(gè)人積極性的組織形式和管理方法,組建起能快速響應(yīng)市場(chǎng)需求的企業(yè)結(jié)構(gòu),并在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中不斷改進(jìn)、完善,同時(shí)還要考慮該公司的規(guī)模、資金狀況等諸多因素。

2.硬件定貨

經(jīng)過(guò)如上的全面考慮,施工隊(duì)伍已選定,技術(shù)方案的細(xì)節(jié)確定,訂貨清單即可列出。用戶和工程公司可本著相互信任的態(tài)度,從降低成本和保證可靠性兩方面綜合考慮,確定國(guó)內(nèi)外定貨清單,并簽訂正式改造合同。在定貨進(jìn)行的同時(shí),工程人員即可開(kāi)始著手進(jìn)行系統(tǒng)機(jī)械大

修、項(xiàng)修及電氣軟件編制、實(shí)驗(yàn)室調(diào)試工作。

3.現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試

這是改造能否成功的關(guān)鍵環(huán)節(jié),工程人員在這一階段完成機(jī)、電聯(lián)調(diào),數(shù)控系統(tǒng)的zui終調(diào)試、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的參數(shù)*化調(diào)節(jié)等工作,并為驗(yàn)收作準(zhǔn)備。

4.試加工驗(yàn)收

通常有兩個(gè)內(nèi)容:標(biāo)準(zhǔn)樣件的試切削,按照標(biāo)準(zhǔn),不同類型的機(jī)床都有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)試切削程序;機(jī)床精度的校驗(yàn),根據(jù)各廠測(cè)量水平的高低,采用相應(yīng)手段,有條件的用戶可采用激光干涉儀進(jìn)行測(cè)量,這樣機(jī)床位置測(cè)量系統(tǒng)的補(bǔ)償可采用得到的數(shù)據(jù),從而提高機(jī)床精度。

5.資料、培訓(xùn)及保修

在驗(yàn)收工作結(jié)束之后,還需要進(jìn)行技術(shù)資料整理、歸檔并提供給用戶,還要對(duì)用戶進(jìn)行技術(shù)

培訓(xùn)及保修工作。

舊機(jī)床的數(shù)控化改造事業(yè)方興未艾,在我國(guó)目前形勢(shì)下將大批故障機(jī)床尤其是一大批進(jìn)口的數(shù)控機(jī)床、精密機(jī)床和二手設(shè)備進(jìn)行改造、升級(jí),以較小的投入盡快使這些設(shè)備在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮效能、創(chuàng)造效益,的確是許多企業(yè)的一項(xiàng)不可忽視的課題。

16:數(shù)控機(jī)床程序編制的一般步驟和手工編程

數(shù)控機(jī)床程序編制（又稱數(shù)控編程）是指編程者（程序員或數(shù)控機(jī)床操作者）根據(jù)零件圖樣和工藝文件的要求,編制出可在數(shù)控機(jī)床上運(yùn)行以完成規(guī)定加工任務(wù)的一系列指令的過(guò)程。具體來(lái)說(shuō),數(shù)控編程是由分析零件圖樣和工藝要求開(kāi)始到程序檢驗(yàn)合格為止的全部過(guò)程。

一般數(shù)控編程步驟如下

1.分析零件圖樣和工藝要求

分析零件圖樣和工藝要求的目的,是為了確定加工方法、制定加工計(jì)劃,以及確認(rèn)與生產(chǎn)組織有關(guān)的問(wèn)題,此步驟的內(nèi)容包括:

1）確定該零件應(yīng)安排在哪類或哪臺(tái)機(jī)床上進(jìn)行加工。

2）采用何種裝夾具或何種裝卡位方法。

3）確定切削深度和寬度、進(jìn)給速度、主軸轉(zhuǎn)速等切削參數(shù)。

2.數(shù)值計(jì)算

3.編寫(xiě)加工程序單

在完成上述兩個(gè)步驟之后,即可根據(jù)已確定的加工方案（或計(jì)劃）及數(shù)值計(jì)算獲得的數(shù)據(jù),按照數(shù)控系統(tǒng)要求的程序格式和代碼格式編寫(xiě)加工程序等。編程者除應(yīng)了解所用數(shù)控機(jī)床及系統(tǒng)的功能、熟悉程序指令外,還應(yīng)具備與機(jī)械加工有關(guān)的工藝知識(shí),才能編制出正確、實(shí)用的加工程序。

4.制作控制介質(zhì),輸入程序信息

程序單完成后,編程者或機(jī)床操作者可以通過(guò)cnc機(jī)床的操作面板,在edit方式下直接將程序信息鍵入cnc系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器中;也可以根據(jù)cnc系統(tǒng)輸入、輸出裝置的不同,先將程序單的程序制作成或轉(zhuǎn)移至某種控制介質(zhì)上。控制介質(zhì)大多采用穿孔帶,也可以是磁帶、磁盤等信息載體,利用穿孔帶閱讀機(jī)或磁帶機(jī)、磁盤驅(qū)動(dòng)器等輸入（輸出）裝置,可將控制介質(zhì)上的程序信息輸入到cnc系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器中。

5.程序檢驗(yàn)

編制好的程序,在正式用于生產(chǎn)加工前,必須進(jìn)行程序運(yùn)行檢查。在某些情況下,還需做零件試加工檢查。根據(jù)檢查結(jié)果,對(duì)程序進(jìn)行修改和調(diào)整,檢查-修改-再檢查-再修改……這往往要經(jīng)過(guò)多次反復(fù),直到獲得*加工要求的程序?yàn)橹埂?/span>

上述編程步驟中的各項(xiàng)工作,主要由人工完成,這樣的編程方式稱為“手式編程”。在各機(jī)械制造行業(yè)中,均有大量?jī)H由直線、圓弧等幾何元素構(gòu)成的形狀并不復(fù)雜的零件需要加工。這些零件的數(shù)值計(jì)算較為簡(jiǎn)單,程序段數(shù)不多,程序檢驗(yàn)也容易實(shí)現(xiàn),因而可采用手工編程方式完成編程工作。由于手工編程不需要特別配置專門的編程設(shè)備,不同文化程度的人均可掌握和運(yùn)用,因此在國(guó)內(nèi)外,手工編程仍然是一種運(yùn)用十分普遍的編程方法。

17:計(jì)算機(jī)在數(shù)控設(shè)備管理與維修中的應(yīng)用