机床数控化改造

机床数控化改造Rebuilding of machine Tool with NC/CNC S郑州航空工业管理学院(450005)吴中席俊杰摘要】机床数控化改造是提高工业装备水平的基本途径之一。研究了我国数控技术和数控机床的发展趋势,提出了我国机床数控化改造的对策关键词数控机床数控技术改造Keywords NC/CNC machine tool, NC/CNC technology, rebuilding近20年来,我国数控技术和数控机床走过了引美国,机床改造业被称为机床再生进技术、消化吸收和实现产业化的历程。目前,数控( Remanufacturing)业;在日本,机床改造业被称为机床已经成为机床行业的新的经济增长点,发展迅机床改装( Retrofitting)业速,正方兴未艾。经数控化改造机床的优越性机床数控化改造是提高机床数控化改造可以提高零件的加工精度工业装备水平的基本途径之和生产效率众所周知,制造业是国民经济的基础产业和支数控机床不但设计精度较高,而且加工精度还柱产业,是推动国家技术进步的主要力量。加入可以靠闭环控制系统的反馈来校正和补偿,因此,可WTO之后,我国制造业正面临极大的考验和挑战。以获得高的加工精度我国制造业水平与发达国家相比总体水平偏低,这例如:东方电机厂Φ6.3m立车数控化改造后,直接影响到我国工业产品质量的提高和制造成本的加工球体轴承座零件Sφ900mm,其直径偏差在降低,影响到我国工业产品的国际市场竞争力。为改0.03mm以内,远远能够满足原设计直径偏差小于变这种落后状况,必须提高制造业的装备水平,特别0.09mm的要求,过去加工该零件需120个工时(包是杋床的数控化率。购置数控机床是提高机床数控括打磨处理),数控化改造后缩短为20个工时(不需化率的途径;对旧机床进行数控化改造,也是提高机打磨),生产效率为改造前的6倍床数控化率的重要途径之一。2.机床数控化改造可以提高机床的性能和质我国机电行业(包括机械、电子、汽车、航空、航量,加工出普通机床难以加工或者不能加工的复杂天、轻工、纺织、冶金、煤炭、邮电、船舶等)共拥有机型面零件,如航空发动机叶片、整体涡轮等。床400多万台,其中数控机床占有率大约2%。这些机床数控化改造后可实现柔性自动化生产机床的结构比较陈旧,操作系统复杂,控制系统落后,生产效率低下,如果靠购置新的数控机床取而代机床数控化改造技术和经济问题探讨之,显然耗资巨大,不符合国情。因此,采用数控技术普通机床进行数控化改造在技术上是可行的对现有机床进行改造符合国家的产业政策。另外,对于普通机床和数控机床,底座、工作台、床身、立从市场容量来讲,不管是汽车制造业、模具制造业,柱、横梁、顶梁和滑枕等都是必不可少的基础零部还是军工企业,机床数控化改造都蕴藏着无限商机。件,它们的材质均为铸件或焊接钢件,这些零部件占近年来美国、日本、德国、英国等发达国家在用V凵中国煤化工杂加工周期长,投入资制造大量数控机床的同时,也非常重视对普通机床金CNMHG七改造,重复使用这些基的数控化改造,机床的技术改造市场十分活跃,机床础零部件,必然会大大降低制造成本。机床的役龄改造业正逐步从机床制造业中分化出来,形成了用长,相应的基础零部件的自然时效也长,内应力的消数控技木势造极露和生产线的新的行业和领域,在除使得基础零部件的稳正性好再者,在进行机床数《新技术新工艺》·机械加工与自动化2002年第9期控化改造的同时,旧机床原有的故障和缺陷也可一批量生产的有20余家,2001年产量近2万台。我国并根除数控系统的开发与生产,通过“七·五”引进、消化但并不是所有的普通机床都能适合改装成数控吸收,“八·五”攻关和“九·五”产业化,数控系统技机床,是否适宜于数控化改造需要进行技术经济分术进步很快,通过国家验收和鉴定的产品如华中数析和论证控公司的“华中Ⅰ型”、沈阳高档数控国家工程研究1.机床基础零部件必须具有足够的刚度中心的“蓝天Ⅰ型”、航天数控集团的“航天I型”,其数控机床属于高精度机床,工件移动或刀具移技术性能和可靠性显著提高。国产低档产品(经济动的位置精度要求很高,一般在0.001~0.01mm型)已占领了国内市场,已广泛用于旧机床改造;国之内,高的定位精度和运动精度要求机床基础件具产中档产品(普及型)已于20世纪80年代初期批量有很高的静刚度和动刚度基础件稳定性不好,受力进入市场,至今已销售5000台以上;属于高档系统后易变形的机床不适宜于数控化改造的数字化仿形数控系统也已开发成功并已可靠运行2.机床数控化改造必须有合理的经济性多年。我国拥有自主知识产权的数控系统产业开始机床数控化改造的费用构成,主要包括两部分:形成在实际应用中,昆明机床公司已销售配备了国是维修改造机械部分;二是用新的数控系统代替产航天数控集团四轴联动或五轴联动数控系统的旧机床的控制系统。如果机床数控化改造的费用仅TH5466型立式加工中心14台;用“蓝天I型”七轴为同类规格设备价格的20%~50%,则该机床的数控制五轴联动数控系统改造的日本五坐标旧加工中控化改造在经济上才算合理。由于数控系统价格较心,已在沈阳黎明飞机发动机公司运行了2年多。但高,从经济性考虑,一般来说,大、中型机床,尤其是总体来说,除经济型、低价位的数控机床外,中档及重型机床、专用机床最适宜于数控化改造以上的产品缺乏市场竞争力,装备各行业所需的数3.机床电气系统改造控机床,主要依靠进口,国产数控机床的市场占有率机床电气系统改造主要为主轴与进给部分的控不到30%制改造。对于中、小型机床,主轴驱动部分保持原有2.发展多轴联动数控系统系统,集中对进给控制部分进行改造,数控系统主要在CIMT2001中国国际机床展上,德国DMG任务是实现对进给传动的控制。数控系统的控制方公司展出了DMU70EVO五轴联动加工中心;德国式基本上可分为开环、闭环、半闭环3种方式。机床 Herrle公司展出了C80oU五轴立式加工中心;瑞数控化改造采用哪种方式,需根据设备情况决定。士 Mikron公司展出了UCP600五轴立式加工中般小型机床或精度要求较低的机床,多采用开环控心;瑞典Sajo公司展出了HMC40五轴卧式加工中制系统;大、中型机床多采用半闭环控制系统心;日本 MAZAK公司展出了 Integrex200Y五轴在机床数控化改造中,小型机床多采用步进电车铣中心。多轴联动特别是五轴联动是数控机床发机驱动系统,这种系统价格低、结构简单,但控制精展的一大趋势度和速度低;大、中型机床则多采用交流伺服系统。3.开发高速、高精度、高效加工中心等关键位置测量装置是数控系统中的一部分,用来测技术量运动部件按指令值移动的位移量,并将其反馈给在CIMT2001中国国际机床展上,高速加工中数控系统测量反馈装置的引入,有效地改善了系统心成为主流。参展的加工中心主轴转速大多在的动态特性,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左数控机床中最广泛使用的为旋转型测量装置,其中右,换刀时间在1.5~2s左右(TT)。例如,德国光电脉冲编码器和旋转变压器得到广泛使用Chiron公司展出FZ15KW立式加工中心,主轴转V凵中国煤化工动速度60m/mim,换刀机床数控化改造的发展趋势和对策研究时CNMH Gron公司展出HSM7001.我国数控技术获得长足发展高速铣削中心,主轴转速42000r/min,功率10kW我国数控机床的发展起步于20世纪70年代。快移速度40m/min。目前我国隽方薮′机床的企业已有50多家,能进行“九·五”期间,北京机床研究所开发的《新技术新工艺》·机械加工与自动化2002年第9期KT1300VB加工中心主轴转速达到12000r/min,现数控加工中心操作人才和维修人才的匮乏已经成快移速度40m/min。中捷友谊厂与德国BW公司合为制约数控加工中心发展的重要因素之一。因国内作研制的HS-60高速卧式加工中心,主轴最高转速维修技术力量不足,使价值几百万元甚至上千万元达18σoσr/min,Ⅹ、Y、Z快移速度6σm/min,定位精的数控加工中心出现故障而无法修复的情况时有发度为4m生,因故障停机造成的经济损失是巨大的。这种情况高精度化是世界数控机床发展的又一趋势。例不仅在郑州的企业中存在,而且在大连、西安、武汉如,瑞士DXⅠ机械公司生产的DHP50高精度卧式成都和上海等地的众多企业中也普遍存在。数控机加工中心,工作台500mm×500mm,双托盘,行程为床技术含量高,数控技术发展更新快,因此,企业要7oomm×7omm×70omm,主轴转速为12o0σr/定期对操作使用人员和维修人员进行培训,提高企min,功率为25kW,刀库容量65把,换刀时间4s业应用数控机床的水平,推动企业技术进步,提高企(T-T)、6s(CC),定位精度4m,重复定位精度2p业的技术开发和创新能力(按ISO230-2标准),测量分辨率0.5m;美国结语MOORE公司生产的500CPW连续轨迹坐标磨床,工作台608mm×304mm,X×Y×Z×W行程为目前,我国数控机床的水平还只能属于中等,在50omm×30omm×35omm×8mm,X、Y、C、W四许多方面还难以和发达国家相比,但我国数控机床轴联动,X、Y、W定位精度2.3gm,轮廓精度5m,的发展潜力和发展空间都很大,加入WTO之后,由磨头转速6000~175000r/min于更多地参与国际竟争,我国机床数控化的水平和4.开发基于 Internet的数控机床远程监测及业装备水平一定会大大提高故障诊断技术参考文献大力开发基于 Internet的数控机床远程监测及故障诊断技术。该研究在国内尚处于初创阶段,西安1.恩宝费.200-200年数控机床仍是机床行业的主增长交通大学、华中科技大学、同济大学等高校已开始对点,制造技术与机床,2001(3)2.盛晓敏,邓朝晖.先进制造技术.北京:机械工业出版社远程监测及故障诊断技术进行研究,建立了基于2000Browser/ Server的远程监测及故障诊断专家系统。3.赵松年,张奇鹏.机电一体化机械系统设计.北京:机械工5.注重培养数控技术人才业出版社,1996要注重对数控系统开发人才和数控机床尤其是http://www.cmtba.org.cn加工中心维修人才的培养。通过对郑州市拥有数控.htp:/www.cncol.com加工中心的企业郑州纺织机械厂、郑州工程机械厂、责任编辑黄进平郑州煤矿机械厂和河南纺织机械厂的调研,我们发CIMdata将 Cimatron定位为工模具行业CAM的领导者Cimatron公司( NASDAQ:CIMT),作为面向工模具行业提供CAD/CAM解决方案的领导者和开发者,近期发布了2002年 CIMdata公司的评议报告。美国的 CIMdata公司(坐落于密歇根州)每年发表题为“NC软件及其相关服务——市场评估”的评议报告,报告中提供了全球范围内NC软件产品及其相关服务的信息。 CIMdata公司的评论在业内极具权威性和说服力,同时也具有很高的价值。CiMdata公司的副总裁、该报告的作者 Alan Christman当ma灬公司定位为世界范围内三大主要的CAM软件开发者之一,并预测 Cimatron公司将成中国煤化工的五大公司之一。AlanChristman先生在报告中写道:“正如我们所报告的那样,我CNMH界范围内工模具行业中CAM的领导者,同时它也是少数几家在北美、欧洲和亚太地区工模具制造行业的领导者。Cimatron公司副总裁 Natan先生说:“我们很重视 CiMdata公司对我们的评价,以及他们所提供的市场信息该劳象需我们很大的信心,并会帮助我们提高自身的市场竞争力。”《新技术新工艺》·机械加工与自动化2002年第9期