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外文資料翻譯 1 機(jī)床數(shù)控改造 一 數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展簡(jiǎn)史及趨勢(shì) 1946 年誕生了世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī) 這表明人類創(chuàng)造了可增強(qiáng)和部分 代替腦力勞動(dòng)的工具 它與人類在農(nóng)業(yè) 工業(yè)社會(huì)中創(chuàng)造的那些只是增強(qiáng)體力 勞動(dòng)的工具相比 起了質(zhì)的飛躍 為人類進(jìn)入信息社會(huì)奠定了基礎(chǔ) 6 年后 即在 1952 年 計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到了機(jī)床上 在美國(guó)誕生了第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床 從 此 傳統(tǒng)機(jī)床產(chǎn)生了質(zhì)的變化 近半個(gè)世紀(jì)以來(lái) 數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)歷了兩個(gè)階段和 六代的發(fā)展 1 1 數(shù)控 NC 階段 1952 1970 年 早期計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度低 對(duì)當(dāng)時(shí)的科學(xué)計(jì)算和數(shù)據(jù)處理影響還不大 但 不能適應(yīng)機(jī)床實(shí)時(shí)控制的要求 人們不得不采用數(shù)字邏輯電路 搭 成一臺(tái)機(jī)床 專用計(jì)算機(jī)作為數(shù)控系統(tǒng) 被稱為硬件連接數(shù)控 HARD WIRED NC 簡(jiǎn)稱為 數(shù)控 NC 隨著元器件的發(fā)展 這個(gè)階段歷經(jīng)了三代 即 1952 年的第一代 電子管 1959 年的第二代 晶體管 1965 年的第三代 小規(guī)模集成電路 1 2 計(jì)算機(jī)數(shù)控 CNC 階段 1970 年 現(xiàn)在 到 1970 年 通用小型計(jì)算機(jī)業(yè)已出現(xiàn)并成批生產(chǎn) 于是將它移植過(guò)來(lái)作為 數(shù)控系統(tǒng)的核心部件 從此進(jìn)入了計(jì)算機(jī)數(shù)控 CNC 階段 把計(jì)算機(jī)前面應(yīng) 有的 通用 兩個(gè)字省略了 到 1971 年 美國(guó) INTEL 公司在世界上第一次將計(jì) 算機(jī)的兩個(gè)最核心的部件 運(yùn)算器和控制器 采用大規(guī)模集成電路技術(shù)集成在 一塊芯片上 稱之為微處理器 MICROPROCESSOR 又可稱為中央處理單元 簡(jiǎn)稱 CPU 到 1974 年微處理器被應(yīng)用于數(shù)控系統(tǒng) 這是因?yàn)樾⌒陀?jì)算機(jī)功能太強(qiáng) 控 制一臺(tái)機(jī)床能力有富裕 故當(dāng)時(shí)曾用于控制多臺(tái)機(jī)床 稱之為群控 不如采用 微處理器經(jīng)濟(jì)合理 而且當(dāng)時(shí)的小型機(jī)可靠性也不理想 早期的微處理器速度 和功能雖還不夠高 但可以通過(guò)多處理器結(jié)構(gòu)來(lái)解決 由于微處理器是通用計(jì) 算機(jī)的核心部件 故仍稱為計(jì)算機(jī)數(shù)控 到了 1990 年 PC 機(jī) 個(gè)人計(jì)算機(jī) 國(guó)內(nèi)習(xí)慣稱微機(jī) 的性能已發(fā)展到很 高的階段 可以滿足作為數(shù)控系統(tǒng)核心部件的要求 數(shù)控系統(tǒng)從此進(jìn)入了基于 PC 的階段 總之 計(jì)算機(jī)數(shù)控階段也經(jīng)歷了三代 即 1970 年的第四代 小型計(jì)算機(jī) 1974 年的第五代 微處理器和 1990 年的第六代 基于 PC 國(guó)外稱為 PC 外文資料翻譯 2 BASED 還要指出的是 雖然國(guó)外早已改稱為計(jì)算機(jī)數(shù)控 即 CNC 了 而我國(guó)仍 習(xí)慣稱數(shù)控 NC 所以我們?nèi)粘Ｖv的 數(shù)控 實(shí)質(zhì)上已是指 計(jì)算機(jī)數(shù)控 了 1 3 數(shù)控未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì) 1 3 1 繼續(xù)向開(kāi)放式 基于 PC 的第六代方向發(fā)展 基于 PC 所具有的開(kāi)放性 低成本 高可靠性 軟硬件資源豐富等特點(diǎn) 更多的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家會(huì)走上這條道路 至少采用 PC 機(jī)作為它的前端機(jī) 來(lái)處理人機(jī)界面 編程 聯(lián)網(wǎng)通信等問(wèn)題 由原有的系統(tǒng)承擔(dān)數(shù)控的任務(wù) PC 機(jī)所具有的友好的人機(jī)界面 將普及到所有的數(shù)控系統(tǒng) 遠(yuǎn)程通訊 遠(yuǎn)程診斷 和維修將更加普遍 1 3 2 向高速化和高精度化發(fā)展 這是適應(yīng)機(jī)床向高速和高精度方向發(fā)展的需要 1 3 3 向智能化方向發(fā)展 隨著人工智能在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的不斷滲透和發(fā)展 數(shù)控系統(tǒng)的智能化程度將 不斷提高 1 應(yīng)用自適應(yīng)控制技術(shù) 數(shù)控系統(tǒng)能檢測(cè)過(guò)程中一些重要信息 并自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)的有關(guān)參數(shù) 達(dá)到 改進(jìn)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的目的 2 引入專家系統(tǒng)指導(dǎo)加工 將熟練工人和專家的經(jīng)驗(yàn) 加工的一般規(guī)律和特殊規(guī)律存入系統(tǒng)中 以工 藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)為支撐 建立具有人工智能的專家系統(tǒng) 3 引入故障診斷專家系統(tǒng) 4 智能化數(shù)字伺服驅(qū)動(dòng)裝置 可以通過(guò)自動(dòng)識(shí)別負(fù)載 而自動(dòng)調(diào)整參數(shù) 使驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)獲得最佳的運(yùn)行 二 機(jī)床數(shù)控化改造的必要性 2 1 微觀看改造的必要性 從微觀上看 數(shù)控機(jī)床比傳統(tǒng)機(jī)床有以下突出的優(yōu)越性 而且這些優(yōu)越性 均來(lái)自數(shù)控系統(tǒng)所包含的計(jì)算機(jī)的威力 2 1 1 可以加工出傳統(tǒng)機(jī)床加工不出來(lái)的曲線 曲面等復(fù)雜的零件 由于計(jì)算機(jī)有高超的運(yùn)算能力 可以瞬時(shí)準(zhǔn)確地計(jì)算出每個(gè)坐標(biāo)軸瞬時(shí)應(yīng) 該運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)量 因此可以復(fù)合成復(fù)雜的曲線或曲面 外文資料翻譯 3 2 1 2 可以實(shí)現(xiàn)加工的自動(dòng)化 而且是柔性自動(dòng)化 從而效率可比傳統(tǒng)機(jī)床 提高 3 7 倍 由于計(jì)算機(jī)有記憶和存儲(chǔ)能力 可以將輸入的程序記住和存儲(chǔ)下來(lái) 然后 按程序規(guī)定的順序自動(dòng)去執(zhí)行 從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化 數(shù)控機(jī)床只要更換一個(gè)程序 就可實(shí)現(xiàn)另一工件加工的自動(dòng)化 從而使單件和小批生產(chǎn)得以自動(dòng)化 故被稱 為實(shí)現(xiàn)了 柔性自動(dòng)化 2 1 3 加工零件的精度高 尺寸分散度小 使裝配容易 不再需要 修配 2 1 4 可實(shí)現(xiàn)多工序的集中 減少零件 在機(jī)床間的頻繁搬運(yùn) 2 1 5 擁有自動(dòng)報(bào)警 自動(dòng)監(jiān)控 自動(dòng)補(bǔ)償?shù)榷喾N自律功能 因而可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng) 時(shí)間無(wú)人看管加工 2 1 6 由以上五條派生的好處 如 降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度 節(jié)省了勞動(dòng)力 一個(gè)人可以看管多臺(tái)機(jī)床 減少了工裝 縮短了新產(chǎn)品試制周期和生產(chǎn)周期 可對(duì)市場(chǎng)需求作出快速反應(yīng) 等等 以上這些優(yōu)越性是前人想象不到的 是一個(gè)極為重大的突破 此外 機(jī)床 數(shù)控化還是推行 FMC 柔性制造單元 FMS 柔性制造系統(tǒng) 以及 CIMS 計(jì) 算機(jī)集成制造系統(tǒng) 等企業(yè)信息化改造的基礎(chǔ) 數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成為制造業(yè)自動(dòng) 化的核心技術(shù)和基礎(chǔ)技術(shù) 2 2 宏觀看改造的必要性 從宏觀上看 工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的軍 民機(jī)械工業(yè) 在 70 年代末 80 年代初 已開(kāi)始大規(guī)模應(yīng)用數(shù)控機(jī)床 其本質(zhì)是 采用信息技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè) 包括軍 民機(jī)械工業(yè) 進(jìn)行技術(shù)改造 除在制造過(guò)程中采用數(shù)控機(jī)床 FMC FMS 外 還包括在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中推行 CAD CAE CAM 虛擬制造以及在生產(chǎn)管理中推 行 MIS 管理信息系統(tǒng) CIMS 等等 以及在其生產(chǎn)的產(chǎn)品中增加信息技術(shù) 包括人工智能等的含量 由于采用信息技術(shù)對(duì)國(guó)外軍 民機(jī)械工業(yè)進(jìn)行深入改 造 稱之為信息化 最終使得他們的產(chǎn)品在國(guó)際軍品和民品的市場(chǎng)上競(jìng)爭(zhēng)力大 為增強(qiáng) 而我們?cè)谛畔⒓夹g(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)方面比發(fā)達(dá)國(guó)家約落后 20 年 如我國(guó) 機(jī)床擁有量中 數(shù)控機(jī)床的比重 數(shù)控化率 到 1995 年只有 1 9 而日本在 1994 年已達(dá) 20 8 因此每年都有大量機(jī)電產(chǎn)品進(jìn)口 這也就從宏觀上說(shuō)明了 機(jī)床數(shù)控化改造的必要性 三 機(jī)床與生產(chǎn)線數(shù)控化改造的市場(chǎng) 外文資料翻譯 4 3 1 機(jī)床數(shù)控化改造的市場(chǎng) 我國(guó)目前機(jī)床總量 380 余萬(wàn)臺(tái) 而其中數(shù)控機(jī)床總數(shù)只有 11 34 萬(wàn)臺(tái) 即 我國(guó)機(jī)床數(shù)控化率不到 3 近 10 年來(lái) 我國(guó)數(shù)控機(jī)床年產(chǎn)量約為 0 6 0 8 萬(wàn) 臺(tái) 年產(chǎn)值約為 18 億元 機(jī)床的年產(chǎn)量數(shù)控化率為 6 我國(guó)機(jī)床役齡 10 年 以上的占 60 以上 10 年以下的機(jī)床中 自動(dòng) 半自動(dòng)機(jī)床不到 20 FMC FMS 等自動(dòng)化生產(chǎn)線更屈指可數(shù) 美國(guó)和日本自動(dòng)和半自動(dòng)機(jī)床 占 60 以上 可見(jiàn)我們的大多數(shù)制造行業(yè)和企業(yè)的生產(chǎn) 加工裝備絕大數(shù)是 傳統(tǒng)的機(jī)床 而且半數(shù)以上是役齡在 10 年以上的舊機(jī)床 用這種裝備加工出來(lái) 的產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量差 品種少 檔次低 成本高 供貨期長(zhǎng) 從而在國(guó)際 國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上缺乏競(jìng)爭(zhēng)力 直接影響一個(gè)企業(yè)的產(chǎn)品 市場(chǎng) 效益 影響企業(yè)的 生存和發(fā)展 所以必須大力提高機(jī)床的數(shù)控化率 3 2 進(jìn)口設(shè)備和生產(chǎn)線的數(shù)控化改造市場(chǎng) 我國(guó)自改革開(kāi)放以來(lái) 很多企業(yè)從國(guó)外引進(jìn)技術(shù) 設(shè)備和生產(chǎn)線進(jìn)行技術(shù) 改造 據(jù)不完全統(tǒng)計(jì) 從 1979 1988 年 10 年間 全國(guó)引進(jìn)技術(shù)改造項(xiàng)目就有 18446 項(xiàng) 大約 165 8 億美元 這些項(xiàng)目中 大部分項(xiàng)目為我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)揮了應(yīng)有的作用 但是有的 引進(jìn)項(xiàng)目由于種種原因 設(shè)備或生產(chǎn)線不能正常運(yùn)轉(zhuǎn) 甚至癱瘓 使企業(yè)的效 益受到影響 嚴(yán)重的使企業(yè)陷入困境 一些設(shè)備 生產(chǎn)線從國(guó)外引進(jìn)以后 有 的消化吸收不好 備件不全 維護(hù)不當(dāng) 結(jié)果運(yùn)轉(zhuǎn)不良 有的引進(jìn)時(shí)只注意引 進(jìn)設(shè)備 儀器 生產(chǎn)線 忽視軟件 工藝 管理等 造成項(xiàng)目不完整 設(shè)備潛 力不能發(fā)揮 有的甚至不能啟動(dòng)運(yùn)行 沒(méi)有發(fā)揮應(yīng)有的作用 有的生產(chǎn)線的產(chǎn) 品銷路很好 但是因?yàn)樵O(shè)備故障不能達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo) 有的因?yàn)槟芎母?產(chǎn)品合格率 低而造成虧損 有的已引進(jìn)較長(zhǎng)時(shí)間 需要進(jìn)行技術(shù)更新 種種原因使有的設(shè) 備不僅沒(méi)有創(chuàng)造財(cái)富 反而消耗著財(cái)富 這些不能使用的設(shè)備 生產(chǎn)線是個(gè)包袱 也是一批很大的存量資產(chǎn) 修好 了就是財(cái)富 只要找出主要的技術(shù)難點(diǎn) 解決關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題 就可以最小的投 資盤活最大的存量資產(chǎn) 爭(zhēng)取到最大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益 這也是一個(gè)極大 的改造市場(chǎng) 四 數(shù)控化改造的內(nèi)容及優(yōu)缺 4 1 國(guó)外改造業(yè)的興起 在美國(guó) 日本和德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家 它們的機(jī)床改造作為新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)行業(yè) 外文資料翻譯 5 生意盎然 正處在黃金時(shí)代 由于機(jī)床以及技術(shù)的不斷進(jìn)步 機(jī)床改造是個(gè) 永 恒 的課題 我國(guó)的機(jī)床改造業(yè) 也從老的行業(yè)進(jìn)入到以數(shù)控技術(shù)為主的新的行 業(yè) 在美國(guó) 日本 德國(guó) 用數(shù)控技術(shù)改造機(jī)床和生產(chǎn)線具有廣闊的市場(chǎng) 已 形成了機(jī)床和生產(chǎn)線數(shù)控改造的新的行業(yè) 在美國(guó) 機(jī)床改造業(yè)稱為機(jī)床再生 Remanufacturing 業(yè) 從事再生業(yè)的著名公司有 Bertsche 工程公司 ayton 機(jī)床公司 Devlieg Bullavd 得寶 服務(wù)集團(tuán) US 設(shè)備公司等 美國(guó)得寶公司 已在中國(guó)開(kāi)辦公司 在日本 機(jī)床改造業(yè)稱為機(jī)床改裝 Retrofitting 業(yè) 從 事改裝業(yè)的著名公司有 大隈工程集團(tuán) 崗三機(jī)械公司 千代田工機(jī)公司 野 崎工程公司 濱田工程公司 山本工程公司等 4 2 數(shù)控化改造的內(nèi)容 機(jī)床與生產(chǎn)線的數(shù)控化改造主要內(nèi)容有以下幾點(diǎn) 其一是恢復(fù)原功能 對(duì)機(jī)床 生產(chǎn)線存在的故障部分進(jìn)行診斷并恢復(fù) 其 二是 NC 化 在普通機(jī)床上加數(shù)顯裝置 或加數(shù)控系統(tǒng) 改造成 NC 機(jī)床 CNC 機(jī)床 其三是翻新 為提高精度 效率和自動(dòng)化程度 對(duì)機(jī)械 電氣部分 進(jìn)行翻新 對(duì)機(jī)械部分重新裝配加工 恢復(fù)原精度 對(duì)其不滿足生產(chǎn)要求的 CNC 系統(tǒng)以最新 CNC 進(jìn)行更新 其四是技術(shù)更新或技術(shù)創(chuàng)新 為提高性能或 檔次 或?yàn)榱耸褂眯鹿に?新技術(shù) 在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行較大規(guī)模的技術(shù)更新或 技術(shù)創(chuàng)新 較大幅度地提高水平和檔次的更新改造 4 3 數(shù)控化改造的優(yōu)缺 4 3 1 減少投資額 交貨期短 同購(gòu)置新機(jī)床相比 一般可以節(jié)省 60 80 的費(fèi)用 改造費(fèi)用低 特別 是大型 特殊機(jī)床尤其明顯 一般大型機(jī)床改造 只花新機(jī)床購(gòu)置費(fèi)用的 1 3 交貨期短 但有些特殊情況 如高速主軸 托盤自動(dòng)交換裝置的制作與安裝過(guò) 于費(fèi)工 費(fèi)錢 往往改造成本提高 2 3 倍 與購(gòu)置新機(jī)床相比 只能節(jié)省投資 50 左右 4 3 2 機(jī)械性能穩(wěn)定可靠 結(jié)構(gòu)受限 所利用的床身 立柱等基礎(chǔ)件都是重而堅(jiān)固的鑄造構(gòu)件 而不是那種焊接 構(gòu)件 改造后的機(jī)床性能高 質(zhì)量好 可以作為新設(shè)備繼續(xù)使用多年 但是受 到原來(lái)機(jī)械結(jié)構(gòu)的限制 不宜做突破性的改造 4 3 3 熟悉了解設(shè)備 便于操作維修 購(gòu)買新設(shè)備時(shí) 不了解新設(shè)備是否能滿足其加工要求 改造則不然 可以 外文資料翻譯 6 精確地計(jì)算出機(jī)床的加工能力 另外 由于多年使用 操作者對(duì)機(jī)床的特性早 已了解 在操作使用和維修方面培訓(xùn)時(shí)間短 見(jiàn)效快 改造的機(jī)床一安裝好 就可以實(shí)現(xiàn)全負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn) 4 3 4 可充分利用現(xiàn)有的條件 可以充分利用現(xiàn)有地基 不必像購(gòu)入新設(shè)備時(shí)那樣需重新構(gòu)筑地基 4 3 5 可以采用最新的控制技術(shù) 可根據(jù)技術(shù)革新的發(fā)展速度 及時(shí)地提高生產(chǎn)設(shè)備的自動(dòng)化水平和效率 提高設(shè)備質(zhì)量和檔次 將舊機(jī)床改成當(dāng)今水平的機(jī)床 五 數(shù)控系統(tǒng)的選擇 數(shù)控系統(tǒng)主要有三種類型 改造時(shí) 應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇 5 1 步進(jìn)電機(jī)拖動(dòng)的開(kāi)環(huán)系統(tǒng) 該系統(tǒng)的伺服驅(qū)動(dòng)裝置主要是步進(jìn)電機(jī) 功率步進(jìn)電機(jī) 電液脈沖馬達(dá)等 由數(shù)控系統(tǒng)送出的進(jìn)給指令脈沖 經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路控制和功率放大后 使步進(jìn)電機(jī) 轉(zhuǎn)動(dòng) 通過(guò)齒輪副與滾珠絲杠副驅(qū)動(dòng)執(zhí)行部件 只要控制指令脈沖的數(shù)量 頻 率以及通電順序 便可控制執(zhí)行部件運(yùn)動(dòng)的位移量 速度和運(yùn)動(dòng)方向 這種系 統(tǒng)不需要將所測(cè)得的實(shí)際位置和速度反饋到輸入端 故稱之為開(kāi)環(huán)系統(tǒng) 該系 統(tǒng)的位移精度主要決定于步進(jìn)電機(jī)的角位移精度 齒輪絲杠等傳動(dòng)元件的節(jié)距 精度 所以系統(tǒng)的位移精度較低 該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 調(diào)試維修方便 工作可靠 成本低 易改裝成功 5 2 異步電動(dòng)機(jī)或直流電機(jī)拖動(dòng) 光柵測(cè)量反饋的閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng) 該系統(tǒng)與開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的區(qū)別是 由光柵 感應(yīng)同步器等位置檢測(cè)裝置測(cè)得的 實(shí)際位置反饋信號(hào) 隨時(shí)與給定值進(jìn)行比較 將兩者的差值放大和變換 驅(qū)動(dòng) 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 以給定的速度向著消除偏差的方向運(yùn)動(dòng) 直到給定位置與反饋的實(shí) 際位置的差值等于零為止 閉環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上比開(kāi)環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)復(fù)雜 成本 也高 對(duì)環(huán)境室溫要求嚴(yán) 設(shè)計(jì)和調(diào)試都比開(kāi)環(huán)系統(tǒng)難 但是可以獲得比開(kāi)環(huán) 進(jìn)給系統(tǒng)更高的精度 更快的速度 驅(qū)動(dòng)功率更大的特性指標(biāo) 可根據(jù)產(chǎn)品技 術(shù)要求 決定是否采用這種系統(tǒng) 5 3 交 直流伺服電機(jī)拖動(dòng) 編碼器反饋的半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng) 半閉環(huán)系統(tǒng)檢測(cè)元件安裝在中間傳動(dòng)件上 間接測(cè)量執(zhí)行部件的位置 它 只能補(bǔ)償系統(tǒng)環(huán)路內(nèi)部部分元件的誤差 因此 它的精度比閉環(huán)系統(tǒng)的精度低 但是它的結(jié)構(gòu)與調(diào)試都較閉環(huán)系統(tǒng)簡(jiǎn)單 在將角位移檢測(cè)元件與速度檢測(cè)元件 外文資料翻譯 7 和伺服電機(jī)作成一個(gè)整體時(shí)則無(wú)需考慮位置檢測(cè)裝置的安裝問(wèn)題 當(dāng)前生產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的公司廠家比較多 國(guó)外著名公司的如德國(guó) SIEMENS 公司 日本 FANUC 公司 國(guó)內(nèi)公司如中國(guó)珠峰公司 北京航天機(jī)床數(shù)控系統(tǒng) 集團(tuán)公司 華中數(shù)控公司和沈陽(yáng)高檔數(shù)控國(guó)家工程研究中心 選擇數(shù)控系統(tǒng)時(shí)主要是根據(jù)數(shù)控改造后機(jī)床要達(dá)到的各種精度 驅(qū)動(dòng)電機(jī) 的功率和用戶的要求 六 數(shù)控改造中主要機(jī)械部件改裝探討 一臺(tái)新的數(shù)控機(jī)床 在設(shè)計(jì)上要達(dá)到 有高的靜動(dòng)態(tài)剛度 運(yùn)動(dòng)副之間的 摩擦系數(shù)小 傳動(dòng)無(wú)間隙 功率大 便于操作和維修 機(jī)床數(shù)控改造時(shí)應(yīng)盡量 達(dá)到上述要求 不能認(rèn)為將數(shù)控裝置與普通機(jī)床連接在一起就達(dá)到了數(shù)控機(jī)床 的要求 還應(yīng)對(duì)主要部件進(jìn)行相應(yīng)的改造使其達(dá)到一定的設(shè)計(jì)要求 才能獲得 預(yù)期的改造目的 6 1 滑動(dòng)導(dǎo)軌副 對(duì)數(shù)控車床來(lái)說(shuō) 導(dǎo)軌除應(yīng)具有普通車床導(dǎo)向精度和工藝性外 還要有良 好的耐摩擦 磨損特性 并減少因摩擦阻力而致死區(qū) 同時(shí)要有足夠的剛度 以減少導(dǎo)軌變形對(duì)加工精度的影響 要有合理的導(dǎo)軌防護(hù)和潤(rùn)滑 6 2 齒輪副 一般機(jī)床的齒輪主要集中在主軸箱和變速箱中 為了保證傳動(dòng)精度 數(shù)控 機(jī)床上使用的齒輪精度等級(jí)都比普通機(jī)床高 在結(jié)構(gòu)上要能達(dá)到無(wú)間隙傳動(dòng) 因而改造時(shí) 機(jī)床主要齒輪必須滿足數(shù)控機(jī)床的要求 以保證機(jī)床加工精度 6 3 滑動(dòng)絲杠與滾珠絲杠 絲杠傳動(dòng)直接關(guān)系到傳動(dòng)鏈精度 絲杠的選用主要取決于加工件的精度要 求和拖動(dòng)扭矩要求 被加工件精度要求不高時(shí)可采用滑動(dòng)絲杠 但應(yīng)檢查原絲 杠磨損情況 如螺距誤差及螺距累計(jì)誤差以及相配螺母間隙 一般情況滑動(dòng)絲 杠應(yīng)不低于 6 級(jí) 螺母間隙過(guò)大則更換螺母 采用滑動(dòng)絲杠相對(duì)滾珠絲杠價(jià)格 較低 但難以滿足精度較高的零件加工 滾珠絲杠摩擦損失小 效率高 其傳動(dòng)效率可在 90 以上 精度高 壽命 長(zhǎng) 啟動(dòng)力矩和運(yùn)動(dòng)時(shí)力矩相接近 可以降低電機(jī)啟動(dòng)力矩 因此可滿足較高 精度零件加工要求 6 4 安全防護(hù) 效率必須以安全為前提 在機(jī)床改造中要根據(jù)實(shí)際情況采取相應(yīng)的措施 外文資料翻譯 8 切不可忽視 滾珠絲杠副是精密元件 工作時(shí)要嚴(yán)防灰塵特別是切屑及硬砂粒 進(jìn)入滾道 在縱向絲杠上也可加整體鐵板防護(hù)罩 大拖板與滑動(dòng)導(dǎo)軌接觸的兩 端面要密封好 絕對(duì)防止硬質(zhì)顆粒狀的異物進(jìn)入滑動(dòng)面損傷導(dǎo)軌 七 機(jī)床數(shù)控改造主要步驟 7 1 改造方案的確定 改造的可行性分析通過(guò)以后 就可以針對(duì)某臺(tái)或某幾臺(tái)機(jī)床的現(xiàn)況確定改 造方案 一般包括 7 1 1 機(jī)械修理與電氣改造相結(jié)合 一般來(lái)說(shuō) 需進(jìn)行電氣改造的機(jī)床 都需進(jìn)行機(jī)械修理 要確定修理的要 求 范圍 內(nèi)容 也要確定因電氣改造而需進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)改造的要求 內(nèi)容 還要確定電氣改造與機(jī)械修理 改造之間的交錯(cuò)時(shí)間要求 機(jī)械性能的完好是 電氣改造成功的基礎(chǔ) 7 1 2 先易后難 先局部后全局 原系統(tǒng)的拆除必須對(duì)照原圖紙 仔細(xì)進(jìn)行 及時(shí)在圖紙上作出標(biāo)記 防止 遺漏或過(guò)拆 局部改造情況下 在拆的過(guò)程中也會(huì)發(fā)現(xiàn)一些新系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的欠 缺之處 應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充與修正 拆下的系統(tǒng)及零件應(yīng)分門別類 妥善保管 以備 萬(wàn)一改造不成功或局部失敗時(shí)恢復(fù)使用 還有一定使用價(jià)值的 可作其他機(jī)床 備件用 切忌大手大腳 亂扔亂放 7 2 合理安排新系統(tǒng)位置及布線 根據(jù)新系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖紙 合理進(jìn)行新系統(tǒng)配置 包括箱體固定 面板安放 線路走向和固定 調(diào)整元器件位置 密封及必要裝飾等 連線工作必須分工明 確 有人復(fù)查檢驗(yàn) 以確保連線工藝規(guī)范 線徑合適 正確無(wú)誤 可靠美觀 7 3 調(diào)試 調(diào)試必須按事先確定的步驟和要求進(jìn)行 調(diào)試人員應(yīng)頭腦冷靜 隨時(shí)記錄 以便發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題 調(diào)試中首先試安全保護(hù)系統(tǒng)靈敏度 防止人身 設(shè)備事 故發(fā)生 調(diào)試現(xiàn)場(chǎng)必須清理干凈 無(wú)多余物品 各運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)拖板處于全行程中 心位置 能空載試驗(yàn)的 先空載后加載 能模擬試驗(yàn)的 先模擬后實(shí)動(dòng) 能手 動(dòng)的 先手動(dòng)后自動(dòng) 7 4 驗(yàn)收及后期工作 驗(yàn)收工作應(yīng)聘請(qǐng)有關(guān)的人員共同參加 并按已制定的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行 改造 的后期工作也很重要 它有利于項(xiàng)目技術(shù)水平的提高和使設(shè)備盡早投產(chǎn) 驗(yàn)收 外文資料翻譯 9 及后期工作包括 7 4 1 機(jī)床機(jī)械性能驗(yàn)收 經(jīng)過(guò)機(jī)械修理和改造以及全面保養(yǎng) 機(jī)床的各項(xiàng)機(jī)械性能應(yīng)達(dá)到要求 幾 何精度應(yīng)在規(guī)定的范圍內(nèi) 7 4 2 電氣控制功能和控制精度驗(yàn)收 電氣控制的各項(xiàng)功能必須達(dá)到動(dòng)作正常 靈敏可靠 控制精度應(yīng)用系統(tǒng)本 身的功能 如步進(jìn)尺寸等 與標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量器具 如激光干涉儀 坐標(biāo)測(cè)量?jī)x等 對(duì)照檢 查 達(dá)到精度范圍之內(nèi) 同時(shí)還應(yīng)與改造前機(jī)床的各項(xiàng)功能和精度作出對(duì)比 獲得量化的指標(biāo)差 7 4 3 試件切削驗(yàn)收 可以參照國(guó)內(nèi)外有關(guān)數(shù)控機(jī)床切削試件標(biāo)準(zhǔn) 在有資格的操作工 編程人 員配合下進(jìn)行試切削 試件切削可驗(yàn)收機(jī)床剛度 切削力 噪聲 運(yùn)動(dòng)軌跡 關(guān)聯(lián)動(dòng)作等 一般不宜采用產(chǎn)品零件作試件使用 7 4 4 圖紙 資料驗(yàn)收 機(jī)床改造完后 應(yīng)及時(shí)將圖紙 包括原理圖 配置圖 接線圖 梯形圖等 資料 包括各類說(shuō)明書(shū) 改造檔案 包括改造前 后的各種記錄 匯總 整理 移 交入檔 保持資料的完整 有效 連續(xù) 這對(duì)該設(shè)備的今后穩(wěn)定運(yùn)行是十分重 要的 7 4 5 總結(jié) 提高 每次改造結(jié)束后應(yīng)及時(shí)總結(jié) 既有利于提高技術(shù)人員的業(yè)務(wù)水平 也有利 于整個(gè)企業(yè)的技術(shù)進(jìn)步 八 數(shù)控改造幾個(gè)實(shí)例 1 用 SIEMENS 810M 改造 X53 銑床 1998 年 公司投入 20 萬(wàn)元 用德國(guó)西門子 810M 數(shù)控系統(tǒng) 611A 交流伺 服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)對(duì)公司的一臺(tái)型號(hào)為 X53 的銑床進(jìn)行 X Y Z 三軸數(shù)控改造 保 留了原有的主軸系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng) 改造的三軸在機(jī)械上采用了滾軸絲桿及齒輪 傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 整個(gè)改造工作包括機(jī)械設(shè)計(jì) 電氣設(shè)計(jì) PLC 程序的編制與調(diào)試 機(jī)床大修 最后是整機(jī)的安裝和調(diào)試 銑床改造后 加工有效行程 X Y Z 軸分 別為 880 270 280 mm 最大速度 X Y Z 軸分別為 5000 1500 800 mm min 手動(dòng) 速度 X Y Z 軸分別為 3000 1000 500 mm min 機(jī)床加工精度達(dá)到 0 001mm 機(jī) 床的三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)可完成各種復(fù)雜曲線或曲面的加工 外文資料翻譯 10 2 用 GSK980T 和步進(jìn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)改造 C6140 車床 1999 年 公司投入了 8 萬(wàn)元 采用廣州數(shù)控設(shè)備廠生產(chǎn)的 GSK980T 數(shù)控 系統(tǒng) DY3 混合式步進(jìn)驅(qū)動(dòng)單元對(duì)公司的一臺(tái)加長(zhǎng) C6140 車床的 X Z 兩軸進(jìn) 行改造 保留了原有的主軸系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng) 改造的兩軸在機(jī)械上采用了滾軸 絲桿及同步帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 整個(gè)改造工作包括機(jī)械設(shè)計(jì) 電氣設(shè)計(jì) 機(jī)床大修及 整機(jī)的安裝和調(diào)試 車床改造后 加工有效行程 X Z 軸分別為 390 1400 mm 最大速度 X Z 軸分別為 1200 3000 mm min 手動(dòng)速度為 400mm min 手動(dòng)快速 為 X Z 軸分別為 1200 3000 mm min 機(jī)床最小移動(dòng)單位為 0 001mm 3 用 GSK980T 和交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)改造 C6140 車床 2000 年 用廣州數(shù)控設(shè)備廠生產(chǎn)的 GSK980T 數(shù)控系統(tǒng) DA98 交流伺服單 元及 4 工位自動(dòng)刀架對(duì)電機(jī)分廠的一臺(tái) C6140 車床 X Z 兩軸進(jìn)行數(shù)控改造 保留了原有的主軸系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng) 改造的兩軸在機(jī)械上采用了滾軸絲桿及同 步帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 整個(gè)改造工作包括機(jī)械設(shè)計(jì) 電氣設(shè)計(jì) 機(jī)床大修及整機(jī)的安 裝和調(diào)試 車床改造后 加工有效行程 X Z 軸分別為 390 730 mm 最大速度 X Z 軸分別為 1200 3000 mm min 手動(dòng)速度為 400mm min 手動(dòng)快速為 X Z 軸 分別為 1200 3000 mm min 機(jī)床最小移動(dòng)單位為 0 001mm 4 用 SIEMENS 802S 改造 X53 銑床 2000 年 公司投入 12 萬(wàn)元 用德國(guó)西門子 802S 數(shù)控系統(tǒng) 步進(jìn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 對(duì)公司的另一臺(tái)型號(hào)為 X53 的銑床進(jìn)行 X Y Z 三軸數(shù)控改造 保留了原有 的主軸系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng) 改造的三軸在機(jī)械上采用了滾軸絲桿及齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 整個(gè)改造工作包括機(jī)械設(shè)計(jì) 電氣設(shè)計(jì) 機(jī)床大修 最后是整機(jī)的安裝和調(diào)試 銑床改造后 加工有效行程 X Y Z 軸分別為 630 240 280 mm 最大速度 X Y Z 軸分別為 3000 1000 600 mm min 手動(dòng)進(jìn)給速度 X Y Z 軸分別為 2000 800 500 mm min 最小移動(dòng)單位為 0 001mm 九 數(shù)控改造中的問(wèn)題和建議 通過(guò)幾臺(tái)機(jī)床的數(shù)控改造工作后 發(fā)現(xiàn)工作中也存在許多問(wèn)題 主要表現(xiàn) 在 一是各部門 開(kāi)發(fā)人員職責(zé)不明朗 組織混亂 嚴(yán)重影響了改造進(jìn)度 二是制定的工作進(jìn)程和計(jì)劃大多只是憑經(jīng)驗(yàn)制定 不太合理 三是相關(guān)人員的培訓(xùn)工作沒(méi)有到位 導(dǎo)致機(jī)床改造后工藝人員不會(huì)編程 操作人員對(duì)機(jī)床操作不熟練等問(wèn)題 外文資料翻譯 11 綜合以上問(wèn)題 有幾點(diǎn)建議 一是負(fù)責(zé)改造的員工職責(zé)明確 獎(jiǎng)罰分明 充分調(diào)動(dòng)員工的積極性 二是培養(yǎng)一批高素質(zhì)的應(yīng)用和維護(hù)人員 選派人員外出進(jìn)修 學(xué)習(xí)先進(jìn)技 術(shù) 三是要注重用戶使用 維護(hù)數(shù)控系統(tǒng)的技術(shù)培訓(xùn) 建立國(guó)內(nèi)外數(shù)控技術(shù)資 源庫(kù)