中的新契機(jī)旋壓機(jī)床數(shù)控改造的必要性和主要內(nèi)容刀具企

由于機(jī)床以及技術(shù)的不斷進(jìn)步，幾乎所有汽車發(fā)動機(jī)新項(xiàng)目所需高速、高效、高精度刀具大分來自國外。 　　在當(dāng)前全球金融危機(jī)繼續(xù)蔓延和深化、世界各國經(jīng)濟(jì)普遍下滑的嚴(yán)峻形勢下，機(jī)床改造是個(gè)“永恒”的課題。我國的機(jī)床改造業(yè)，為了應(yīng)對金融危機(jī)，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)。目前購置一臺大型數(shù)控旋壓機(jī)價(jià)格非常昂貴，各國都采取有力措施，所以為舊設(shè)備的數(shù)控改造提供了一定的市場。

　　1.旋壓機(jī)床數(shù)控改造的必要性：

　　我國旋壓機(jī)總量幾百臺，刺激經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇，而其中數(shù)控機(jī)床非常少。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，各行各業(yè)的經(jīng)濟(jì)實(shí)體也在積極尋找應(yīng)對良策，而且多數(shù)以上是役齡在10年以上的舊機(jī)床，并形成了一個(gè)共識：要把危機(jī)當(dāng)作行業(yè)轉(zhuǎn)型和企業(yè)產(chǎn)品技術(shù)升級的契機(jī)，生產(chǎn)裝備和技術(shù)陳舊而落后。用這種裝備加工出來的產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量差、檔次低、成本高、供貨期長，要依靠科技創(chuàng)新和采用先進(jìn)制造技術(shù)來戰(zhàn)勝金融危機(jī)。 　　正如美國機(jī)械制造技術(shù)協(xié)會(AMT)董事長龍世紀(jì)先生所說，從而在國際、國內(nèi)市場，“我們現(xiàn)在處于經(jīng)濟(jì)低迷時(shí)期，軍品和民品市場上缺乏競爭力，我們必須集中力量，直接影響一個(gè)企業(yè)的產(chǎn)品、市場、效益，把危機(jī)轉(zhuǎn)化為提升遠(yuǎn)期實(shí)力的契機(jī)。而制造技術(shù)正是幫助企業(yè)應(yīng)對變化、甚至是不利變化的生產(chǎn)力工具。”他還指出，影響企業(yè)的生存和發(fā)展。所以必須大力提高旋壓機(jī)的數(shù)控化率。

　　舊旋壓機(jī)由于使用時(shí)間長久，經(jīng)濟(jì)衰退能激起人們購買先進(jìn)制造技術(shù)的興趣。 　　伊斯卡公司在最新推出其新的SUMOTEC系列刀片牌號時(shí)所用的“3P”標(biāo)志――高性能(Performance)、高生產(chǎn)率(Productivity)和高收益率(Profitability)――所代表的含義，分立電子元件均已嚴(yán)重老化，就是刀具行業(yè)為制造業(yè)提供的優(yōu)質(zhì)技術(shù)資源。目前，故障頻繁，刀具制造商通過集成當(dāng)前硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位刀片在基體材質(zhì)、CVD或PVD涂層及后處理、槽形和刃口處理方面的技術(shù)創(chuàng)新和優(yōu)化措施，且各種機(jī)械與電子元件根本無處購買，使的硬質(zhì)合金刀片新牌號可以顯著提高加工效率。萬耐特公司的VP1500(加工鑄鐵)、VP5600(加工鋼)、VP9600(加工高溫合金)刀片系列，造成維修困難，可使切削參數(shù)提高20%。 　　對于刀具用戶而言，有的已經(jīng)無法正常使用。目前很多旋壓機(jī)用手工進(jìn)行仿型加工，最終的目標(biāo)是提高企業(yè)的效益，一是勞動強(qiáng)度大，而高的加工效率即意味著低的加工成本和高的收益。維克可樂滿公司稱，時(shí)間長，2008年，二是控制水平比較落后，用戶通過應(yīng)用維克可樂滿的刀具，精度比較低。因此用傳統(tǒng)的手動操作方式加工一致性差，在降低加工成本上所獲得的利益相當(dāng)于該公司年銷售額的10%，功效低，加工質(zhì)量得不到保證，采用數(shù)控技術(shù)加工已成為必然的趨勢

　　改造的數(shù)控旋壓機(jī)投入使用后，由于系統(tǒng)操作靈活，使用方便，加工功能增強(qiáng)，適合于較為復(fù)雜型面工件的加工，提高了生產(chǎn)效率，保證了加工精度。

　　2.旋壓機(jī)數(shù)控化改造主要內(nèi)容：

　　其一是恢復(fù)原功能，對機(jī)床存在的故障分進(jìn)行診斷并恢復(fù)；其二是nc化，在普通旋壓機(jī)上加數(shù)控系統(tǒng)，改造成cnc機(jī)床；其三是翻新，為提高精度、效率和自動化程度，對機(jī)械、電氣分進(jìn)行翻新，對機(jī)械分重新裝配加工，恢復(fù)原精度；對其不滿足生產(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。

　　3.改造方案:

　　結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，依據(jù)工藝要求和被改機(jī)床的完好程度，可采用不同的改造方案。

　　3.1機(jī)械改造

　　一臺新的數(shù)控旋壓機(jī)，在設(shè)計(jì)上要達(dá)到：有高的靜動態(tài)剛度；運(yùn)動副之間的摩擦系數(shù)小，傳動無間隙；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)對主要件進(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。

　　3.1.1滑動導(dǎo)軌副

　　對數(shù)控旋壓機(jī)來說，導(dǎo)軌除應(yīng)具有普通旋壓機(jī)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)軌變形對加工精度的影響，要有合理的導(dǎo)軌防護(hù)和潤滑。

　　3.1.2滾珠絲杠

　　絲杠的選用主要取決于加工件的精度要求和拖動扭矩要求。滾珠絲杠摩擦損失小，效率高，其傳動效率可在90%以上；精度高，壽命長；啟動力矩和運(yùn)動時(shí)力矩相接近，可以降低電機(jī)啟動力矩。因此可滿足較高精度零件加工要求。

　　3.2主軸驅(qū)動改造選型

　　根據(jù)旋壓工藝的要求，主軸一般都設(shè)計(jì)成無級調(diào)速。

　　對于交流主軸電機(jī)，采用變頻調(diào)速控制。如西門子6se70矢量控制三相交流電壓源型變頻調(diào)速系統(tǒng)，其調(diào)速和起制動性能好，高效率、高功率因數(shù)和節(jié)電效果，廣泛的適用范圍及其它許多優(yōu)點(diǎn)而被國內(nèi)外公認(rèn)為最有發(fā)展前途的調(diào)速方式。

　　對于直流主軸電機(jī)，如采用西門子6ra70全數(shù)字直流調(diào)速裝置代替原有的調(diào)速系統(tǒng)。6ra70是三相交流電源直接供電的全數(shù)字控制裝置，體積小、結(jié)構(gòu)緊湊，用于直流電機(jī)電樞和勵磁供電完成調(diào)速任務(wù)。這一裝置的優(yōu)點(diǎn)在于：本身帶有參數(shù)設(shè)定單元，不需要其它的任何附加設(shè)備即可完成參數(shù)的設(shè)定，并且所有的控制、調(diào)節(jié)、監(jiān)視及附加功能都由微處理器來實(shí)現(xiàn)。

　　3.3數(shù)控及進(jìn)給驅(qū)動系統(tǒng)

　　當(dāng)前生產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的公司廠家比較多，國外著名公司的如德國siemens公司、法國num公司、日本fanuc公司；國內(nèi)公司如珠峰公司、北京航天機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)集團(tuán)公司、華中數(shù)控公司和沈陽高檔數(shù)控工程研究中心。

　　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)動電機(jī)的功率和用戶的要求等具體情況進(jìn)行選擇

　　3.3.1交/直流伺服電機(jī)拖動，編碼器反饋的半閉環(huán)控制系統(tǒng)

　　半閉環(huán)系統(tǒng)檢測元件安裝在中間傳動件上，間接測量執(zhí)行件的位置。它只能補(bǔ)償系統(tǒng)環(huán)路內(nèi)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)簡單。比如西門子的1ft5、1ft6交流伺服電機(jī)，穩(wěn)定可靠，伺服性能好。

　　3.3.2異步電動機(jī)或直流電機(jī)拖動，光柵測量反饋的閉環(huán)控制系統(tǒng)

　　該系統(tǒng)與開環(huán)系統(tǒng)的區(qū)別是：由光柵等位置檢測裝置測得的實(shí)際位置反饋信號，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)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)。閉環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上比開環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)復(fù)雜，成本也高，設(shè)計(jì)和調(diào)試都比開環(huán)系統(tǒng)難。但是可以獲得比開環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)更高的精度，驅(qū)動功率更大的特性指標(biāo)。

　　3.3.3伺服閥/伺服油缸，光柵測量反饋的閉環(huán)控制系統(tǒng)

　　在行程較短，旋壓力要求大的場合，由伺服閥，伺服油缸組成的閉環(huán)控制系統(tǒng)是一個(gè)很好的選擇。

　　4.機(jī)床數(shù)控改造主要步驟:

　　4.1改造方案的確定

　　改造的可行性分析通過以后，就可以針對工藝和機(jī)床現(xiàn)況確定改造方案，一般包括：

　　4.1.1機(jī)械修理與電氣改造相結(jié)合

　　一般來說，需進(jìn)行電氣改造的機(jī)床，都需進(jìn)行機(jī)械修理。機(jī)械性能的完好是電氣改造成功的基礎(chǔ)。

　　4.1.2先后整體

　　確定改造步驟時(shí)，應(yīng)把整個(gè)電氣分改造先分成若干個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行，如數(shù)控系統(tǒng)、測量系統(tǒng)、主軸、進(jìn)給系統(tǒng)、面板控制與強(qiáng)電分等，待各系統(tǒng)基本成型后再互聯(lián)完成全系統(tǒng)工作。

　　4.1.3根據(jù)使用條件選擇系統(tǒng)

　　針對使用環(huán)境、溫度、濕度、灰塵、電源、光線，甚至有否鼠害等外界使用條件，這對選擇電氣系統(tǒng)的防護(hù)性能、抗干擾性能、自冷卻性能、空氣過濾性能等可提供正確的依據(jù)，使改造后的電氣系統(tǒng)有了可靠的使用保證。

　　4.1.4改造范圍確定

　　有時(shí)數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)改造，并不一定包含該機(jī)床全電氣系統(tǒng)，應(yīng)根據(jù)科學(xué)的測定和分析決定其改造范圍。

　　4.2改造的技術(shù)準(zhǔn)備

　　改造前的技術(shù)準(zhǔn)備充分與否，很大程度上決定著改造能否取得成功。技術(shù)準(zhǔn)備包括：

　　4.2.1機(jī)械分準(zhǔn)備

　　為配合電氣改造而需進(jìn)行的機(jī)械大修改造的測量、計(jì)算、設(shè)計(jì)、繪圖、零件制作等應(yīng)先期完成。

　　4.2.2舊系統(tǒng)電氣資料消化

　　只有對舊系統(tǒng)電氣資料進(jìn)行充分的消化，才能了解以前的設(shè)計(jì)思想，才能更好完成新舊系統(tǒng)的銜接與轉(zhuǎn)換。

　　4.2.3新系統(tǒng)電氣資料消化

　　新系統(tǒng)有許多新功能、新技術(shù)，因此改造前應(yīng)熟悉技術(shù)資料，包括系統(tǒng)原理說明、線路圖、plc梯形圖及文本、安裝調(diào)試說明、使用手冊、編程手冊等。

　　4.2.4新舊系統(tǒng)接口的轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)

　　全改造的，應(yīng)設(shè)計(jì)機(jī)電轉(zhuǎn)換接口、操作面板控制與配置、互聯(lián)分接點(diǎn)等，要求操作與維修方便、合理，線路走向通順、連接點(diǎn)少，強(qiáng)弱電干擾小，備有適當(dāng)裕量等。改造的，還需要考慮新舊系統(tǒng)的性能匹配、電壓極性與大小變換、安裝位置、數(shù)模轉(zhuǎn)換等。

　　4.2.5調(diào)試步驟的確定

　　調(diào)試工作涉及機(jī)械、液壓、電氣,調(diào)試步驟可從簡到繁，從小到大，從外到里進(jìn)行，也可先后全，先子系統(tǒng)后整系統(tǒng)進(jìn)行。

　　4.2.6驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)的確定

　　驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)是對新系統(tǒng)的考核，制定時(shí)必須實(shí)事求是。

　　4.3改造的實(shí)施

　　準(zhǔn)備工作就緒后，即可進(jìn)入改造的實(shí)施階段。實(shí)施階段內(nèi)容按時(shí)間順序分為：

　　4.3.1原機(jī)床的全面保養(yǎng)

　　機(jī)床經(jīng)長期使用后，會不同程度地在機(jī)械、液壓、潤滑、清潔等方面存在問題，所以首先要進(jìn)行全面保養(yǎng)。其次，應(yīng)對機(jī)床作一次改前的幾何精度、尺寸精度測量，記錄在案。這樣既可對改造工作起指導(dǎo)參考作用，又可在改造結(jié)束時(shí)作對比分析用。

　　4.3.2保留的電氣分最佳化調(diào)整

　　若對電氣系統(tǒng)作改造，則應(yīng)對保留電氣分進(jìn)行保養(yǎng)和最佳化調(diào)整。如強(qiáng)電分的零件更換，電機(jī)的保養(yǎng)，變壓器的烘干絕緣，污染的清潔，通風(fēng)冷卻裝置的清洗，伺服驅(qū)動裝置的最佳化調(diào)整，老化電線電纜的更新，連接件的緊固等等。

　　4.3.2原系統(tǒng)拆除

　　原系統(tǒng)的拆除必須對照原圖紙，仔細(xì)進(jìn)行，及時(shí)在圖紙上作出標(biāo)記，防止遺漏或過拆(改造情況下)。在拆的過程中也會發(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.

　　4.3.3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。應(yīng)確保連線工藝規(guī)范、線徑合適、正確無誤、可靠美觀。

　　4.3.4調(diào)試

　　調(diào)試必須按事先確定的步驟和要求進(jìn)行。調(diào)試人員隨時(shí)記錄，以便發(fā)現(xiàn)和解決問題。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；各運(yùn)動坐標(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；能手動的，先手動后自動。

　　4.4驗(yàn)收工作及培訓(xùn)

　　驗(yàn)收工作應(yīng)聘請有關(guān)的人員共同參加，并按已制定的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，內(nèi)容包括：

　　4.4.1機(jī)床機(jī)械性能驗(yàn)收

　　經(jīng)過機(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)。

　　4.4.2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)到動作正常，靈敏可靠。控制精度應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量器具(如激光干涉儀、坐標(biāo)測量儀等)對照檢查，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)功能和精度作出對比，獲得量化的指標(biāo)差。

　　4.4.3試件驗(yàn)收

　　試件可驗(yàn)收機(jī)床剛度、力、運(yùn)動軌跡、關(guān)聯(lián)動作等。

　　4.4.4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(包括各類說明書)、改造檔案(包括改造前、后的各種記錄)匯總、整理、歸檔。保持資料的完整、有效、連續(xù)，這對該設(shè)備的今后穩(wěn)定運(yùn)行是十分重要的。

　　4.4.5操作、編程人員的技術(shù)培訓(xùn)

　　5.改造效果

　　同其他機(jī)床的改造相比，旋壓機(jī)的數(shù)控改造還比較少?？己藬?shù)控化改造的一般標(biāo)準(zhǔn)是投入少，回收期短，投資回報(bào)率高；尤其軍品的某些旋壓機(jī)根本無法從外國購置，如果有，也是供貨時(shí)間與價(jià)格都無法接受，所以對現(xiàn)有的旋壓機(jī)數(shù)控化改造，將取得巨大的社會和經(jīng)濟(jì)效益。

　　列如1995年，鞍山高壓容器廠改造兩條旋壓器收口機(jī)生產(chǎn)線。已運(yùn)行7年，至今仍正常運(yùn)轉(zhuǎn)，深受用戶好評。

　　6.數(shù)控化改造的利弊

　　6.1減少投資額、交貨期短

　　同購置一臺新旋壓機(jī)相比，一般可以節(jié)60%～80%的費(fèi)用。特別是大型旋壓機(jī)節(jié)費(fèi)用尤其明顯。

　　6.2機(jī)械性能穩(wěn)定可靠，結(jié)構(gòu)受限

　　所利用的現(xiàn)有床身等基礎(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)床鋼性好，性能穩(wěn)定。但是受到原來機(jī)械結(jié)構(gòu)的限制，不宜做突破性的改造。

　　6.3熟悉了解設(shè)備、便于操作維修

　　購買新設(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，可以精確地知道床子的加工能力；另外，由于多年使用，操作者對機(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)。

　　6.4可充分利用現(xiàn)有的條件

　　可以充分利用現(xiàn)有地基，不必像購入新設(shè)備時(shí)那樣需重新構(gòu)筑地基。同時(shí)芯模及外圍工裝也能再利用。一般旋壓工裝費(fèi)用要占整個(gè)機(jī)床造價(jià)的10%左右。

　　6.5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)地提高旋壓機(jī)的自動化水平和效率，提高設(shè)備質(zhì)量和檔次。

　　7.結(jié)論

　　1)對旋壓機(jī)床進(jìn)行技術(shù)改造，系統(tǒng)在設(shè)計(jì)安裝調(diào)試后，能達(dá)到規(guī)定的主要技術(shù)指標(biāo)，運(yùn)行能夠穩(wěn)定可靠。

　　2)系統(tǒng)軟件增加了許多特殊功能，方便了用戶編程，擴(kuò)展了旋壓機(jī)的加工工藝范圍。

　　3)對旋壓機(jī)床進(jìn)行cnc技術(shù)改造，進(jìn)給系統(tǒng)精度可比原來有所提高；對于用交流伺服技術(shù)改造的旋壓機(jī)，其進(jìn)給驅(qū)動系統(tǒng)采用交流伺服電機(jī)，性能可靠，精度更加穩(wěn)定。

　　4)對旋壓機(jī)床進(jìn)行cnc技術(shù)改造，社會效益和經(jīng)濟(jì)效益明顯。

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