数控机床维修改造中的问题与措施

林玉强

（柳州职业技术学院，柳州 545616）

数控机床是现代工业生产中的必备装备，具有自动化、智能化及高效率特点。进入智慧工业时代后，社会对工业生产的质量需求不断攀升，这要求现代数控机床具备更强的工作能力。从生产需求、客户需求等角度对数控机床实施合理改造，可使其更符合现代社会的发展要求。

1 数控机床维修改造的必要性

数控机床是指数字化控制的机床装置，是第一代机械加工车床数字化改造后的形式。它主要利用可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）、内部计算机及通信模块等完成机床工作。和传统机床相比，数控机床能够节省约80%的生产成本，且提高了工作效率和精度，成为一段时间内机械加工生产的主流装置[1]。在工业生产中，数控磨床、数控铣床及数控车床等的应用，实现了工业生产的一体化，改变了工业生产模式。

数控机床使工业生产进入了数字化时代。但是，它在使用过程中遇到故障问题会造成产品质量下降。智能化时代，互联网工业理念和智慧工业理念不断深入工业生产，一定程度上推动了数控机床的改造发展。传统数控机床通信效果差、反应慢以及与其他生产环节脱节等问题逐渐暴露，促使现代数控机床进入新一轮的改造升级，如向智能化和精细化维修转型，从而确保数控机床满足时代对工业生产的发展需求。

2 数控机床维修改造中出现的问题

2.1 使用中缺乏保护措施

引发数控机床故障的原因除使用不规范外，主要是数控机床使用中缺乏良好的保护。保护措施不到位增加了数控机床故障发生的概率，也无法做好故障预防，加大了维修工作的难度。同时，后期改造缺乏措施，改造完成后无法保证设备的应用效率。例如，现代企业使用数控机床的过程中缺乏连锁保护设置，双手控制装置也不合理，容易导致后期使用出现电流缺相的问题，而后导致电机烧毁而影响数控机床的使用效率[2]。再如，部分数控机床对精密珠丝杠副缺乏保护，生产中的灰尘及碎屑会附着到珠丝杠副表面造成设备损坏，导致工作效率降低。因此，进行数控机床维修改造应该完成数控机床的保护，从保护角度入手，预防故障，减少维修改造的难度和频率。

2.2 数控机床维修改造中的实际问题

2.2.1 电源维修改造问题

电源是数控机床的主要装置，也是数控机床的动力来源。在数控机床改造过程中，需要对电源进行维修改造。目前，很多维修改造方法都使用非单一电源改造模式，主要是在被改造模块中安装备用电源或安装分路电源，以实现机床各模块的单一控制。非单一电源的改造方法虽然能够解决单一故障引起的牵连性，但是从机床电路角度而言，新增部分的引线通常不会按照原有的走线方式走线，并且不会从设备切断后的开关下方引线。这种操作方式与正常的操作规定存在一定的矛盾，经常会在运行过程中发生安全事故[3]。所以，出于安全角度考虑，在日后的机床维修改造中，应该以科学的方案确保电源使用安全。

2.2.2 数控机床维修改造方向偏差问题

数控机床维修改造须以高效率、低成本、安全性为主要目的。但是，在当前部分企业进行数控机床改造过程中，虽然更加重视效率改造，但是缺乏数控机床成本与安全性的改造。例如，非单一电源改造环节缺乏安全性考虑，改造完成后虽然能够减少故障损失，但是数控机床整体运行的安全性也受到了一定影响。因此，在未来进行数控机床维修改造中应该调整目的，以效率、成本及安全的全方位改造为主要目标。

2.3 数控机床维修改造人才匮乏

数控机床维修改造过程中，人才是核心要点。人才是21世纪最宝贵的财富。从机床到数控机床，从机械到自动化机械，都是人类智慧的结晶。所以，在进行数控机床维修改造过程中，需要有掌握专业知识的人才，需要有创新意识的人才。但是，在当前数控机床维修改造中，由于缺乏新式人才，导致维修改造效率不高。现有教育模式培养的人才都是基础技能型人才，缺乏技术创新意识，对数控机床维修改造方向把握不足，一定程度上影响了数控机床的维修改造。

3 数控机床维修改造中采取的措施

3.1 建立保护措施

为数控机床建立保护措施，是其维修改造的关键，能够实现数控机床的合理改造应用。因此，应该从全面安全、机床安全防护等角度进行数控机床安全保护，预防出现数控机床故障问题。

（1）在数控机床中增加三联动断路器装置。该装置能够实现数控机床的良好保护，并且在数控机床电源发生故障后，可以完成对电源及电路的良好保护，减少电源故障或电路短路等风险及影响。

（2）在数控机床使用中，针对部分结构进行合理保护。例如，在滚珠丝杠副表面增加保护装置，在实际的保护工作实施过程中可以增加保护外套、保护管等装置来防止碎屑及灰尘进入到珠丝杠表面和滚珠丝杠螺母副内部，以免影响其使用。另外，可以在数控机床改造中应用自动润滑系统和手动润滑两种模式，完成各零部件的自动润滑，实现对零部件或结构的润滑保护[4]。

（3）应用现代化技术理念完成数控机床的整体保护。可以设计应用智能控制模块、视频摄像装置、数据采集模块及监控中心，针对数控机床的整体运行进行全方位监控。在智能化监控系统运行中，可以实现数控机床实时运行参数的采集。一旦发现机床运行过程中存在故障威胁、参数异常，应立即进行维修，及时减少风险，实现数控机床的综合保护。

3.2 解决维修改造中的实际问题

数控机床维修改造如果缺失目标，会严重影响数控机床的改造效果。在改造实施中，数控机床经常出现重视效率、忽略成本及安全目标的问题。

（1）数控机床维修改造中，应以高效率为核心目标，提高数控机床的使用效率。这是非常关键的环节，也是现代工业生产最主要的环节。在进行数控机床的维修改造过程中，应该以智能化和自动化升级为措施进行改造。对数控机床核心控制模块进行改造，能够提升数控机床的核心控制功能，加快机床的控制反应速度，提高生产速度。例如，某企业针对C650卧式车床进行改造，将传统机床的继电器控制模块更换为PLC控制模块完成机床的综合应用控制，实现机床继电器逻辑控制升级。通过改进C650卧式车床的工作效率提升了近20%，使用故障概率下降了15%。

（2）数控机床维修改造中，应该以低成本为主要目标，减少机床维修及机床改造实施中的使用成本，是现代工业生产节能环保理念的重要应用。在对数控机床进行维修改造中，应该做好使用成本的精细化计算，要避免出现“效率提升，成本也大幅度提升，效益不增不减”的现象[5]。所以，在对数控机床进行维修改造时，要从维修改造成本入手进行改造。例如，可以建立数控机床的智能化改造，利用智能化理念进行数控机床改造，从数控机床控制系统、通信模块、网络接口及传感模块进行智能化连接，提升生产效率，实现数控机床的无人化管控，最终减少数控机床应用中的人力成本。某企业进行数控机床改造时应用了制造执行系统（Manufacturing Execution System，MES），使得整个生产线的人力减少1/2，生产效率提高3倍，实现了低能耗生产。图1是企业建立MES集中控制系统的原理图。

（3）以数控机床维修使用安全为目标进行数控机床维修改造。针对数控机床使用中的故障进行预防，同时要对极易出现故障的模块进行安全保护。例如，某企业进行机床改造中应用C620-1普车改数控车，配备了自动油泵和自动润滑系统。润滑油通过润滑油管输送到机床各个润滑点，实现了数控机床结构的润滑保护。传动结构拆除的进给箱和溜板箱，直接应用运行稳定可靠，运行精度高。基本免维护的交流伺服电机通过梅花联轴器连接滚珠丝杠进行传动，使得机床结构更加简单，传动更加可靠。传动结构增加防护罩，可有效防止灰尘、切屑等进入丝杠表面，有助于实现数控机床的可靠安全使用。图2为该企业进行机床改造结构图，包括精密滚珠丝杆的改造应用。

图1 MES集中控制系统原理图

图2 数控机床改造图

3.3 培养新式数控机床维修改造人才

新式人才的培养对现代数控机床维修与改造工作非常关键。人才是社会发展的核心动力。教育单位及企业环节应该着力做好数控机床新式人才的培养。一方面，教育单位应该落实双创教育改革，即针对数控机床相关专业进行教育教学改革，将教学重点放在“创新教育”，让数控机床专业新式人才具有技术创新意识和技术创新能力，从而为数控机床的创新提供动力。另一方面，企业应该重点招聘和组建数控机床维修改造人才团队，定期展开对数控机床维修团队的培训。在人才培养过程中，要从智能化理念、智慧工业理念等角度完成人才团队的合理组建，使人才具有良好的数控机床创新意识，将技术创新作为团队的核心目标，实现数控机床维修改造升级。

4 结语

数控机床装置在未来一段时间都会是工业生产的主要设备，而为了适应现代工业生产的新技术需求，要对数控机床进行智能化改造、安全改造及成本改造，从而实现全面升级，以满足工业生产的需求。在数控机床维修改造中，要高度重视新式人才的培养，以确保后续维修改造的实施更加科学合理。