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CA6132进给系统的横向步进控制

第一章 前言

数控机床可以较好地解决形势复杂、精密、小批及多变零件的加工问题,能够稳定加工质量和提高生产率,但是数控机床的应用也受到其它条件的限制。首先,数控机床的价格昂贵,一次性投资巨大,中小企业常是心有余而力不足;目前,各企业都有大量的普通机床,完全用数控机床替换根本不可能,而且被替代下来的机床闲置起来又会造成浪费;在国内,订制新数控机床的交货周期一般较长,往往不能满足生产急需;通常数控机床对具体生产纯在冗余功能。

要较好的解决上述问题,应走普通机床改造之路,低成本普通车床数控化改造是一项适合我国实际情况的先进实用技术,也是一项提升我国机床数控化率的有效途径。

在美国、日本和德国等发达国家,它们的机床改造作为新的经济增长行业,生意盎然。由于机床及技术的不断提高,机床改造是个“永恒”的课题。我国的机床改造业,也从老的行业进入到以数控技术为主的新的行业。在美、日、德等国,以数控技术改造机床和生产线已成了新的行业。在美国,机床改造业称为机床再生(Remanufacturing)业。从事再生业的著名公司有:Bertsche工程公司、anton机床公司、Devling Bullavd(得宝)服务集团、US设备公司等。

1.1 国内外数控机床改造的状况

数控机床的逐渐普及,数控系统的价格不断降低,使得旧机床进行数控化改造的优点更明显,促使越来越多的机械加工厂选择旧机床数控化改造作为设备更新的途径。世界各国,包括许多工业发达的国家相继成立了机床修复公司、翻新公司或改造公司,承担旧机床数控改造的任务,并成功地改造了一些大型和重型机床。

德国的schies公司在1981年把一台加工直径为19m 的超重型立式车床改装成数控机床。该机床是1929 年生产的,当时曾是世界上最大的机床,其改造内

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容有:工作台导轨改装为静压导轨,承载能力增加了50%:主传动采用半导体可控硅控制,取代老式机组的传动;刀架的滑动导轨改为滚动导轨;增加测量显示装置,配置数控系统等。该机床的全部改造费用仅为当时同类规格新机床价格120万马克的28.9%,其中大修费用占7.9%,数控改造费用占20名%。该公司还改造了一台最大加工直径为14m 的超重型立式车床,全部改造费用为当时同类规格新机床价格800万马克的19.1%。

香港理工大学的工业中心是国际上现代培训公认的楷模,它的数控化机床占机床总数72%,其中就约有10%的数控化机床便是旧机床改造而来的,从设备运行情况来看,改造后的设各取得令人满意的效果。

我国常柴股份公司曾改造一台仿形铣床,改造费用40 万,节约投资近250万元,用其加工N485柴油机铸造用模具,每套外协加工费用270万元,不到三个月时间,此台仿形铣床完成了两套N485模具和20套空调模具的加工。根据常柴股份公司对已完成数控化改造的1台加工中心和1台仿形铣床投入运行后统计,新增产值达到300多万元,取得了良好的经济效益。

我国从八十年代初期开始进行机床数控化改造技术研究和推广,到现在已有二十多年的历史。这中间取得了不少经验,但失败的教训也不少。由于机床数控化改造工艺的不完善,使得改造目前大都局限在中、小型车、铣床的数控化改造上,这和工业发达国家的水平尚有很大差距,因此,笔者对具体机床数控化改造工艺方案研究为例,提出了对机床数控化改造工艺的研究模式。

1.2 机床数控化改造的优点

采用国内外先进工艺、先进技术对旧机床进行改造有以下优点:

(1)机床改造针对性强,容易适宜生产的要求。因为机床的改造方案是根据原机床中存在的问题提出的,需要改哪些地方,改到什么程度都有的放矢,能与生产紧密结合,可以直接将科学技术转化为生产力,使企业有积极性。

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(2)机床改造可以充分利用原机床的绝大部分,大大节约原材料和资金, 同时见效快,改造周期短,可满足生产急需。因为旧机床数控化改造大部分床身、立柱等主要基础件和许多传动部分不需更换,与新机床制造格比只需其1/10-1/15 的时间,工期大大缩短,从而节约了成本,解决了生产急需。 (3)改造后的机床性能稳定可靠,机床应用范围得到扩大,适应多品种、小批量的零件生产。这是因为机床的大型结构件一般是铸铁制成的,而铸铁件年代越久则时效越充分,精度比新铸件更加稳定。改造不需要改变支撑类大型构件,只需修复或更换若干中小型部件就可获得与新机床类似效果。改造后的机床功能有较好的提高,除了保留原有功能外,还可以满足各种复杂型面类零件加工,极大地扩大了机床的应用范围。

(4)经过数控化改造,可以有效提高工件加工精度和生产效率。因为改造时可根据生产技术的发展要求,及时提高生产设备的自动化水平和效率,提高设备质量和档次。如某单位φ3.4m的立式车床改造后,加工球体轴承座零件,其2m直径偏差仅为0.035mm ,满足了设计要求,并且机床改造后的工作效率提高了5一6倍。

(5)可以充分发挥企业现有技术力量的作用,调动技术人员的积极性;同时降低对工人技术水平的要求。

(6)通过数控化改造,可以掌握设备的构造和性能,为工科院校培养了数控技术人才,为学生更好地服务。在改造期间,工科院校通过拆解旧机床,装配新部件等改造过程,间接培养了数控人才,对机床的特性有了较详细的了解,在操作使用和维护方面培训时间短、见效快。

1.3 机床数控化改造的必要性和可能性

数控机床在现代机械加工中起着举足轻重的作用,机床数控化率己成为衡量一个国家工业水平的重要标志。提高机床数控化率有两个途径;一是购买新的

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数控机床,即更新设备;二是改造旧机床,配置数控系统,把旧机床改造成数控机床。

所谓机床的数控化改造是指应用现代的数控成熟技术和经验,以适应生产的具体要求为目的,改变现有机床的结构,给旧机床换上新部件、新装置、新附件,提高现有机床的技术性指标,使之全部或局部达到新数控机床的水平。

机床数控化改造主要内容有以下几点:

其一是恢复原功能,对机床、生产线存在的故障部分进行诊断并恢复; 其二是NC化,在普通机床上加数显装置,或加数控系统,改造成NC机床、CNC机床;

其三是翻新,为提高精度、效率和自动化程度,对机械、电气部分进行翻新,对机械部分重新装配加工,恢复原精度,对其不满足生产要求的CNC系统以最新CNC进行更新;

其四是技术更新或技术创新,为提高性能或档次,或为了使用新工艺、新技术,在原有基础上进行较大规模的技术更新或技术创新,较大幅度地提高水平和档次的更新改造。

我国现有机床大约四百多万台,其中40% 以上是车床,多数机床役龄都很长,尤其是大型和重型机床的役龄更长,这些机床结构一般陈旧,操作部分复杂,测量系统,控制系统落后。把这些性能落后、生产率低的机床全部闲置或淘汰,用新的机床去取代是不现实的。重型机床,特别是现代化的数控机床价格都非常昂贵,我国是一个发展中国家,国家财力薄弱、资金短缺,不可能花大量的资金添置新的数控机床,把旧机床改造成经济型数控机床的意义就更加明显了。

对普通机床和旧机床进行数控化改造是可行的。首先国家政策是支持的,我国经济增长方式正在由粗放型向集约型转变,集约型经济增长方式就是以经济效益为中心,主要依靠科技进步和提高劳动者素质,重点放在现有企业的挖潜改造、充实和提高上,也就是运用高新技术对老设备进行改造,以大幅度提

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