關(guān)于數(shù)控機床及控制系統(tǒng)方面的文章

點擊次數(shù)：753 發(fā)布時間：2012-6-18

   機械制造業(yè)在世界經(jīng)濟發(fā)展中,作為基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè),具有重要的地位。為此,各國的經(jīng)濟學(xué)家和企業(yè)家在不斷探索新形勢下的各種*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、經(jīng)濟基礎(chǔ)

（1）我國現(xiàn)有的、數(shù)以萬計的陳舊、落后的機床是機床大修與數(shù)控化改造行業(yè)產(chǎn)生的現(xiàn)實基

礎(chǔ)我國是一個發(fā)展中國家,由于長期自身機制的不適應(yīng)性,經(jīng)濟實力過低、技術(shù)落后、設(shè)備陳舊,極大地制約著國民經(jīng)濟的發(fā)展。為盡快改變我國機械制造業(yè)的落后狀態(tài),近二十多年來,我們在艱難地發(fā)展民族機床制造業(yè)的同時,積極地引進了*技術(shù)與設(shè)備。一方面與*機床制造廠合作,不斷生產(chǎn)出具有*水平的各類機床;另一方面直接購進了大量的各類機床。這一切都為我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展起到了巨大的作用。

但是,機床長期運轉(zhuǎn)甚至超負荷使用,同時又缺少認真的維修與保養(yǎng),造成機床嚴重磨損,喪失了精度;有些機床則由于企業(yè)人員及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的改變,或由于技術(shù)力量不足而被長期閑置,需要使用時卻發(fā)現(xiàn)早已銹跡斑斑,電控系統(tǒng)不能起動;由于新產(chǎn)品制造的需要,原有機床性能已不能滿足使用要求,急需更新升級改造;由于世界計算機及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展,造成數(shù)控系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)廠的產(chǎn)品更新加快,原有產(chǎn)品過早停產(chǎn),給備件更換與維修帶來一定困難;況且數(shù)控系統(tǒng)的使用壽命一般在5～10年,而我國大多數(shù)機床都在超期服役。這些諸多因素都需要對機床進行大修及數(shù)控化升級改造。

（2）新進的大批二手機床成為機床大修及數(shù)控化改造行業(yè)的催化劑自改革開放以來,許多企業(yè)引進了一大批國外淘汰的舊機床,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、技術(shù)、資料及備件等因素,造成雖廉價購進但卻不能繼續(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的舊機床和生產(chǎn)線。這里多數(shù)的二手機床只要再有適當(dāng)?shù)馁Y金投入,經(jīng)過大修改造即可發(fā)揮作用。

（3）顯著的經(jīng)濟效益是機床大修及數(shù)控化改造行業(yè)的發(fā)展動力 對于機床擁有者來說,只需花費購買相同新機床30%以下的費用即可獲得相同的使用效果。根據(jù)該行業(yè)的記載,即使將原機床的結(jié)構(gòu)性能進行*改造升級,也只需花費購買新機床60%左右的價格。

對于機床大修改造業(yè)內(nèi)公司來說,這不僅為他們的服務(wù)企業(yè)產(chǎn)生巨大社會經(jīng)濟效益,而且也是他們自身生存和發(fā)展的根本動力。

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

①交貨期短。尤其是大型機床和特殊機床優(yōu)勢更加明顯。

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

③設(shè)計風(fēng)險小。新機床設(shè)計中帶來的技術(shù)、方案風(fēng)險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際需要和機床長期使用情況,在大修改造中提出對機床性能、操作與維修等方面的改進（包括增、改）意見,有權(quán)選擇機械零部件、數(shù)控系統(tǒng)等電氣設(shè)備的規(guī)格、型號、性能等。

⑤更有利于使用與維護。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程,可以直接獲取各種技術(shù)信息,更深入地掌握機床的結(jié)構(gòu)及性能特點,從而增強使用與維修的主動能力。

⑥可以更快地獲取的更實用的備件。

⑦節(jié)省大量投資。

⑧降低投資風(fēng)險。

（5）社會化、專業(yè)化趨勢是機床大修及數(shù)控化改造行業(yè)的必由之路 舊機床的數(shù)控化改造和翻新不僅僅是當(dāng)前經(jīng)濟轉(zhuǎn)軌時期必要和重要的行為,而且是一個企業(yè)長期發(fā)展的戰(zhàn)略措施。

當(dāng)前,21世紀知識經(jīng)濟時代,我國大多數(shù)企業(yè)正面臨著企業(yè)改制、轉(zhuǎn)軌以進入市場經(jīng)濟,迅速融入競爭。這就需要我們企業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)集中全部力量面對這些挑戰(zhàn)。企業(yè)集團化和集團內(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,以開發(fā)適銷對路產(chǎn)品,提高對市場的快速反應(yīng)能力;集中人力、財力、物力以提高本企業(yè)的市場競爭力,充分發(fā)揮自身的優(yōu)勢以zui快速度創(chuàng)造出盡可能多的價值。因此,企業(yè)自身不可能再像過去計劃經(jīng)濟體制下?lián)碛写蠖木S修隊伍。而設(shè)備維修改造的社會化、專業(yè)化也就不可避免地成為了大趨勢。

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

二、大修改造方案的選擇

此項工作如果能爭得大修改造企業(yè)的可能會更好、更快些。

1.前期立項準(zhǔn)備工作

（1）技術(shù)可行性分析 主要是瞄準(zhǔn)改造目標(biāo)及加工對象,對被改造機床進行結(jié)構(gòu)、性能、精度等技術(shù)現(xiàn)狀的全面分析。其中包括機床原來的結(jié)構(gòu)設(shè)計是否合理;機床的基礎(chǔ)部件和結(jié)構(gòu)件是否仍然完好;普通機床改為數(shù)控機床,要考察各坐標(biāo)軸的機械傳動結(jié)構(gòu)及導(dǎo)軌副的形式等是否適用;測量機床目前的各項精度與出廠精度進行對比,是否存在差距;綜合總結(jié)目前機床存在的一切故障和歷*出現(xiàn)過的重大故障。針對上述問題,對照改造目標(biāo)和典型工件,編寫改造任務(wù)書,做到改造后的機床達到一定的*性和實用性。

（2）經(jīng)濟可行性分析 從實際可操作性出發(fā)列出幾種應(yīng)考慮的情況:從機床自身的價值考慮,分析要達到改造目標(biāo)所需投入是否偏高;從該機床在本單位產(chǎn)品制造中的地位和重要程度來分析改造價值;從該機床的投入產(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;機床改造后提高了機床精度,增加了功能,是否能使本單位產(chǎn)品提高水平,或者能有利于開發(fā)新產(chǎn)品,從而獲得附加效益。改造資金來源可靠。

（3）選擇機床改造者 這是一個很關(guān)鍵的問題。選擇得好,則能順利完成改造任務(wù),達到改

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

2.技術(shù)方案準(zhǔn)備

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

（2）電氣系統(tǒng) 在做數(shù)控機床改造方案時,用戶可以根據(jù)機床的狀態(tài)及工藝要求來選擇數(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較好的有:西門子（德國）、發(fā)那科（日本）、三菱（日本）、num（法國）、fagor（西班牙）等。用戶可在詳細了解上述廠商數(shù)控系統(tǒng)的特點及性能價格比等指標(biāo)的基礎(chǔ)上,與實施改造的工程公司一道,選擇一個比較適合的數(shù)控系統(tǒng)。其二,是根據(jù)機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:一要盡量向一個廠家的型號系列靠攏。這樣既有利于維修和管理,也利于備件的購買。千萬不要把企業(yè)的數(shù)控系統(tǒng)搞成萬國牌。二要清楚所選廠家在國內(nèi)的維修服務(wù)狀況,以免將來后患無窮。

數(shù)控系統(tǒng)選定之后,用戶根據(jù)機床實際狀況,決定更換或不更換驅(qū)動系統(tǒng)。若不更換,則必須確認老驅(qū)動系統(tǒng)與數(shù)控系統(tǒng)是否可以匹配。

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

對于外圍電路,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nc、plc進行改造,新plc不參與外圍電路控制,只處理nc所需的指令信號。此方案改造設(shè)計、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。此方案可大大簡化硬件電路,大大提高可靠性,但改造設(shè)計、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)的安裝常見的有懸掛式、柜式、臺式等。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度,也關(guān)系到操作與維修的方便性。其二,驅(qū)動系統(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,電纜走線方式及長度,對其他電器的干擾等。其三,電動機的安裝,根據(jù)機床的實際,確定電動機的安裝方式:①法蘭式,②底座式,③帶底座法蘭式,再加上軸伸方向、電動機接線盒的位置等,這些由電動機的訂貨輔助參數(shù)確定。其四,測量系統(tǒng)的安裝,如選擇電動機內(nèi)裝編碼器的結(jié)構(gòu)方式,電動機安裝一確定,它也就確定了;外裝式需要有彈性聯(lián)軸節(jié)、安裝卡子、電纜走線方向及長度等的考慮;對于光柵尺,安裝的問題則應(yīng)重視,除安裝可行性外,定尺、動尺的安裝配合、安裝精度、溫度影響等均需考慮。

三、項目的實施

1.施工隊伍的選擇

機床大修改造方案設(shè)計的好壞,大修改造成果的優(yōu)劣,除了經(jīng)濟因素外,很大程度上依賴于施工隊伍的素質(zhì)。這是一項很重要的工作,參與項目施工的公司應(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)具備一支包括機械、電氣、液壓、工藝工裝等的、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,同時還應(yīng)有一支能打硬仗的現(xiàn)場施工隊伍。這種工作模式是當(dāng)今市場的經(jīng)濟條件下的流行模式。

（2）適應(yīng)小凌亂 市場經(jīng)濟條件下的經(jīng)DNF外掛營管理模式 關(guān)鍵還是人的因素。擯棄計劃經(jīng)濟條件下企業(yè)管理中的一切阻礙發(fā)揮每個人積極性的組織形式和管理方法,組建起能快速響應(yīng)市場需求的企業(yè)結(jié)構(gòu),并在市場經(jīng)濟的發(fā)展中不斷改進、完善,同時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)過如上的全面考慮,施工隊伍已選定,技術(shù)方案的細節(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,確定國內(nèi)外定貨清單,并簽訂正式改造合同。在定貨進行的同時,工程人員即可開始著手進行系統(tǒng)機械大

修、項修及電氣軟件編制、實驗室調(diào)試工作。

3.現(xiàn)場調(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、電聯(lián)調(diào),數(shù)控系統(tǒng)的zui終調(diào)試、驅(qū)動系統(tǒng)的參數(shù)*化調(diào)節(jié)等工作,并為驗收作準(zhǔn)備。

4.試加工驗收

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

5.資料、培訓(xùn)及保修

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

培訓(xùn)及保修工作。

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

16:數(shù)控機床程序編制的一般步驟和手工編程

數(shù)控機床程序編制（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)控機床上運行以完成規(guī)定加工任務(wù)的一系列指令的過程。具體來說,數(shù)控編程是由分析零件圖樣和工藝要求開始到程序檢驗合格為止的全部過程。

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、制定加工計劃,以及確認與生產(chǎn)組織有關(guān)的問題,此步驟的內(nèi)容包括:

1）確定該零件應(yīng)安排在哪類或哪臺機床上進行加工。

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、進給速度、主軸轉(zhuǎn)速等切削參數(shù)。

2.數(shù)值計算

3.編寫加工程序單

在完成上述兩個步驟之后,即可根據(jù)已確定的加工方案（或計劃）及數(shù)值計算獲得的數(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加工程序等。編程者除應(yīng)了解所用數(shù)控機床及系統(tǒng)的功能、熟悉程序指令外,還應(yīng)具備與機械加工有關(guān)的工藝知識,才能編制出正確、實用的加工程序。

4.制作控制介質(zhì),輸入程序信息

程序單完成后,編程者或機床操作者可以通過cnc機床的操作面板,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?？刂平橘|(zhì)大多采用穿孔帶,也可以是磁帶、磁盤等信息載體,利用穿孔帶閱讀機或磁帶機、磁盤驅(qū)動器等輸入（輸出）裝置,可將控制介質(zhì)上的程序信息輸入到cnc系統(tǒng)程序存儲器中。

5.程序檢驗

編制好的程序,在正式用于生產(chǎn)加工前,必須進行程序運行檢查。在某些情況下,還需做零件試加工檢查。根據(jù)檢查結(jié)果,對程序進行修改和調(diào)整,檢查-修改-再檢查-再修改……這往往要經(jīng)過多次反復(fù),直到獲得*加工要求的程序為止。

上述編程步驟中的各項工作,主要由人工完成,這樣的編程方式稱為“手式編程”。在各機械制造行業(yè)中,均有大量僅由直線、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)值計算較為簡單,程序段數(shù)不多,程序檢驗也容易實現(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用,因此在國內(nèi)外,手工編程仍然是一種運用十分普遍的編程方法。

17:計算機在數(shù)控設(shè)備管理與維修中的應(yīng)用