数控机床的改造及应用

朱兆华　何荣军　李石

摘 要：我国在改革开放初期因相关技术落后、加工工艺水平较低，无法通过国内企业生产条件满足快速发展的加工行业的需求，曾大量引进国外高档数控机床。但时至今日，这些高档机床已经严重老化了，故障频发无法满足我国生产加工行业日益提高的要求，但这些高档机床如果进行改造，花费较少的费用就能继续为企业服务取得明显的经济效益，文章对我国数控机床的改造情况做了简要分析，并对如何将数控机床进行改造进行了详细阐述，这会对我国现阶段数控机床改造具有一定的指导意义。

关键词：数控机床；改造；措施；应用

1 我国数控机床现状

进入二十一世纪以来，随着我国经济水平的快速改善和相关技术的不断提高，国内每年可生产数控机床约八千台，但作为拥有世界工厂之称的大国，这些数控机床的数量远远达不到对现有机床的替代作用，企业现有的数控机床大多已经服役十到二十年，而且数控化程度低，无法加工精密部件。这些机床的产品标准度低而且加工效率不高，无法满足大批量生产的要求。这会直接影响企业的发展，从长远角度来看，甚至会对我国经济造成一定影响。

如何解决这一问题是摆在我国加工行业面前的一道难题，如果将这些数控机床全部淘汰从新订购新型数控机床，虽然可以解决后续加工的技术问题，但需要大量资金购置，这会影响企业的现金流供应。在这种情况下我们可以对现有的数控机床进行改造，使之性能得到有效提升，满足企业需求，而且花费很低——只是购置新型数控机床费用的20%左右，这对企业来说是一个十分有利的条件。

2 数控机床改造的意义及需求

高级数控机床是加工制造业不可缺少的工具，但是我国现有数控机床大多是老式机床，加工精度低、生产效率低、不合格产品多是其无法逾越的鸿沟，这直接导致国内部分加工制造企业无法对精密部件进行加工，极大地影响相关企业在国际市场上的生存与发展。而新型高级数控机床在计算机的准确控制下可以准确地按照加工工件设计要求进行切削加工，能够完美地控制各个方向上的进给量，不仅可以提高产品加工精度，更可以通过计算机的精准控制加工出各种曲线、曲面等复杂工件。而且一次成型率高，避免二次加工或造成废件的情况发生，还可以实现自动化加工，在这样的条件下数控机床的生产效率可以提高2-3倍，大大提高了企业的经济效益也增强了企业的核心竞争力。如果在加工工件需要多工序加工情况下，新型数控机床的优势体现的更加明显，在控制中心的计算机程序控制下，需要多工序进行加工的工件只需要一次被固定在机床上进行定位，其余工序可以在预定程序的控制下实现自动化加工，无需重复进行固定、定位，这会大幅提高企业生产加工效率。

另外，数控机床的改造在国内加工制造业内有着巨大的需求，我国上世纪达从国外大量进口的高档数控机床基本到达了淘汰的边缘，但这批产品数量巨大、价值较高，如果直接淘汰会对企业和国家造成不小的经济损失，而且直接引进新型高级数控机床的成本非常高，不少企业无法承受这样的资金量需求。更为重要的是，这些即将淘汰的数控機床很大一部分只是由于数控系统无法更新或无法配置新系统而停止使用的，大部分数控机床机械部件精度和金属强度还能满足设计需求，这为数控机床的改造创造了可能性。而且进行改造后的数控机床可以满足现阶段生产加工行业的精度、质量等方面的需求，且改造费用相比于高昂的新型数控机床购置费用来说低廉很多，只是购置费用的20%左右，这样就会为生产加工企业节省一笔不小的开支，而且还能避免资源的浪费。

最后，我们对数控机床改造的市场及可行性进行分析。随着我国改革开放之后经济建设加速发展，“中国制造”已经成为世界的一个符号，中国已经成为“世界工厂”，大量加工制造企业如雨后春笋般出现在祖国大地上，我国每年都要从发达国家引进大量电气设备来满足生产加工的需求，数控机床也是其中很大的一项，国内的数控机床生产厂家也在不断的学习并飞速发展，但国内的生产并不能完全满足市场的需求。现在很多加工制造企业还在使用老式数控机床，而且数量庞大，这就为数控机床改造提供了广泛的市场，满足了客户需求。而且经过近年来我国相关技术人员的不断努力学习和进步，数控机床的核心技术数控系统已经日趋成熟，性能非常稳定，可以适用于老式数控机床的改造项目上。随着技术的不断提高，数控机床的模块化技术也已经能够应用于老式数控机床的改造中去。只需要对这些老式数控机床进行部分部件进行技术更新，就可以盘活这一批很大的固定资产，只要改造好了就是一笔巨大的财富。通过发现主要的技术难点，解决数控机床改造过程中的关键技术问题，就可以使用最小的投资取得最大的经济效益和社会效益。数控机床改造项目拥有一个极大的市场。

3 数控机床改造技术和措施

要想对现有数控机床进行改造，就要了解与新型数控机床的差距和实际生产加工过程中对数控机床的要求。一台性能优良稳定的数控机床应该满足：数控机床部件具有高的静动态刚度；运动副之间的摩擦系数小，传动无间隙；功率大；便于操作和维修等条件。所以在进行机床数控改造时也应尽量达到上述要求。不是简单地将现代数控装置与老式数控机床连接在一起进行模块化更新就能够达到了数控机床改造的要求，还应对老式数控机床的主要部件进行相应的改造，才能达到花小钱办大事目的。具体措施有下列几项。

3.1 修复导轨精度

数控机床的导轨是在加工过程中起到导向与承载作用的部件。性能良好的导轨不论在空载条件下还是在加工过程中，都应对加工工件提供足够的导向精度。这是保证数控机床加工工件精度的基础，所以，在进行数控机床改造时必须修复导轨精度。对不同形式导轨需要采用不同的修复方式。如现有数控机床导轨为塑料导轨则需进行重新粘塑，首先将塑料导轨表面加工粗糙，有需要的情况下可以在其表现上加工凹槽，然后将聚四氟乙烯导轨软带用胶黏剂固定到加工好的塑料导轨上，室温环境下固化24小时即可；如果使用的是铸铁导轨可以采用刮削或者增加涂层的方法来修复导轨精度，如果导轨表面平整无明显损伤可以使用环氧型耐磨导轨涂层对铸铁导轨进行修复，可以节省改造时间，如果表面有损伤情况下就需要对现有铸铁导轨进行刮削，刮研显点为18-25点/平方厘米，同时，必须保证润滑的可靠性。这样才能尽可能地减小摩擦，以及对位置控制精度的影响。

3.2 恢复主轴精度

主轴是数控机床重要部分。在数控机床工作时由主轴带动工件或刀具进行切削加工，主轴的精度直接影响着产品最终的质量，所以数控机床改造时大多需要更换主轴轴承、或者重新调整轴承的间隙调整和预紧。

3.3 修复滚珠丝杠

数控机床部件中都含有滚珠丝杠，滚珠丝杠是数控机床在进行加工过程中控制进给的主要传动机构，在改造时要恢复其传动精度才能保证改造后的定位精度，在改造过程中一定要更换或重新调整滚珠丝杠的滚动轴承，适当预紧，保证其精度。

3.4 更新数控系统

数控系统是数控机床的灵魂，现在老式数控机床改造的技术日趋成熟，相应系统也越来越稳定，在改造过程中可以选用SIEMENS系统、FANUC系统等，这些数控系统相比于老式系统功能更加齐全、性能更加稳定。

4 结束语

数控机床改造项目具有非常广泛的市场，充分满足了客户需求，并且在制造业飞速发展的阶段，相关企业对这项工作更迫切的期待，对现有数控机床进行改造升级，不仅仅加强了企业的生产里、为企业注入了新的活力，而且避免了大量资产浪费现象的发生，希望数控机床改造技术可以更好地为相关企业服务，为其带来更大的经济和社会效益。

参考文献

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[2]数控机床、数控系统维修技术与实例委员会.数控机床、数控系统维修技术与实例[M].机械工业出版社，2001：155-157.

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