煤機企業機床的數控改造

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

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

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

 ⑵性能穩定可靠 因原機床各基礎件經過長期時效，幾乎不會產生應力變形而影響精度，且各部件已經長期磨合，使改造后的機床性能穩定可靠，質量好，可作為新設備繼續長期使用。

⑶可充分體現煤機企業自身的意愿  企業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，有權選擇機械零部件、數控系統、電器設備等的規格、型號、性能等。可根據技術革新的發展速度，及時地提高生產設備的自動化水平和效率，提高設備質量和檔次，將機床改造成具有當今水平的設備。

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時間短、見效快。改造的機床一經安裝好，就可實現全負荷運轉。

⑸提高生產效率  機床經數控改造后，即可實現加工的自動化，效率可比傳統機床提高3～7倍。對復雜零件而言，難度越高，功效提高得越多。且可以不用或少用工裝，不僅節約了費用，而且可以縮短生產準備周期。

⑹提高產品質量，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，提高裝配效率和質量。

機床的數控改造一般是指對現有某臺普通機床的某些部位作一定的改裝，配上經濟型數控裝置或標準型數控系統，從而使原機床具有數控加工能力。一般是對大型、中型機床以及精密、關鍵技術和生產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控改造中極其重要的一環，它會影響到改裝后機床的使用性能和經濟性能。因而在選擇方案時要進行充分的論證。主要應考慮2個方面的因素：一個是增加數控系統，另一個是對機械等部分的翻新。

⑴數控系統的選擇

數控系統是機床的核心。在選擇數控系統時，要對其使用性能、經濟性及維修服務等方面綜合考慮。在經濟能力許可的情況下，盡量選用名牌的微機控制系統。作為名牌產品，其零件篩選嚴格，制造工藝規范可靠，對出現的因電氣元件故障或提前失效引起的設備故障，有極好的預防作用。且應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維修服務狀況。改造前還要對擬改造機床的自身功能有一個充分的了解，根據被改機床的結構、性能及被加工零件的精度來選擇數控系統。即要使數控系統所具有的功能與準備改造的機床所能達到的功能相匹配，盡量減少過剩的數控功能，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控系統復雜程度增加而帶來的高故障率。

目前數控系統主要有3種類型：步進電機拖動的開環系統、異步電機或直流電機光柵測量反饋的閉環數控系統、交/直流伺服電機拖動編碼器反饋的半閉環數控系統。其中步進電機拖動的開環系統，其伺服驅動裝置主要是步進電機、功率步進電機、電液脈沖馬達等。由數控系統送出的進給指令脈沖，經驅動電路控制和功率放大后，使步進電機轉動，通過齒輪副與滾珠絲杠副驅動執行部件。該系統位移精度較低，但結構簡單、調試維修方便、質量穩定可靠、成本低、抗干擾性能強、對環境室溫要求不高，易改裝成功。適用于精度要求一般的中小型機床的改造，也是目前數控改造中應用最為廣泛的一種。異步電機或直流電機拖動光柵測量反饋的閉環數控系統，控制精度高，但在結構上比開環進給系統復雜，工作量大，成本也高，調試困難，因此，在數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數控系統，其精度介于前二者之間，結構與調試都較閉環系統簡單，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

機床數控改造后應達到較高的靜動態剛度，運動副之間的磨擦系數小，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的改造翻新，其中主要為導軌的形式及傳動鏈的傳動精度。

對數控車床來說，導軌除應具有普通車床導向精度和工藝性外，還要有良好的耐磨擦性，并減少因磨擦阻力而致死區。同時要有足夠的剛度，以減小導軌變形對加工精度的影響。目前數控改造廣泛使用在原導軌上粘接聚乙烯導軌軟帶，這樣能有效防止爬行，具有自潤滑性，提高導軌壽命，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，數控機床上使用的齒輪精度等級都比普通機床高。在結構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：柔性調整法和剛性調整法。柔性調法的結構比較復雜，傳動剛度低，影響傳動的平穩性，剛性高速法有較好的傳動剛度，結構比較簡單。

⑴施工隊伍的選擇  數控改造后效果的優劣，很大程度上依賴于施工隊伍的素質。參與項目的公司應具有完整、高效的技術支持體系，即要有一支包括機械、電氣、液壓、工藝工裝等全方位的、具有多年豐富的設計、制造、裝配、調試工作經驗的工程師隊伍和現場施工隊伍。

⑵現場調試  改造能否成功的關鍵環節是現場調試。工程人員在這一階段完成機、電聯廟，數控系統的最終調試、驅動系統和參數最佳化調節等工作，此階段應嚴把質量關，并為驗收作準備。

⑶驗收  數控發行后的驗收通常有2個內容：①標準樣件的試切削，按照國際標準，不同類型的機床都有相應的標準試切削程序。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、關聯動作等是否合格；②機床精度的校驗。改造后機床的控制精度應用系統本身的功能（如步進尺寸等）與標準計量器具（如激光干涉儀）對照檢查，這樣機床位置測量系統的補償可采用得到的數據進行，從而提高機床精度。同時還應與改造前機床的各項功能和精度作出對比，獲得量化的指標差。機床的各項機械性能指標都應達到標準要求，幾何精度要在規定的范圍之內。

⑷改造資料  機床改造后還應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，對設備今后的穩定運行是十分重要的。

數控機床是制造高質量、高效率、高一致性產品的有利保障，而機床的數控改造是當前經濟轉軌時期的必要和重要行為，也是煤機企業數控化的可行之路。通過對現有設備的改造、升級，以較小的投入，盡快使這些設備發揮效能、創造效益，是煤機企業長期發展、在激烈的市場競爭中站穩腳跟的戰略措施。