机床数控化改造实例dftz.docx

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1、前言 20005年年，我国国数控金金属切削削机床生生产5996399台，进进口3007466台。除除部分出出口外，总总消费数数量约8850000台。在在生产的的数控金金属切削削机床中中，经济济型数控控机床占占60%以上（生生产的数数控机床床中经济济型数控控机床占占89%到900%），中中档以上上的数控控金属切切削机床床不足440%。220066年，我我国机床床工业的的产值和和销售收收入保持持较高的的增长速速度，其其中数控控金属切切削机床床产量快快速增长长，全年年生产8857556台，同同比增长长32.8%，增增幅高于于金属切切削机床床产量增增幅的118.44%。220077年1月月至100月我

2、国国进口金金属加工工机床557.006亿美美元，其其中金属属切削机机床进口口达411.988亿美元元，同比比减少88.188%，所所占比例例为733.577%；成成形机床床进口达达15.08亿亿美元，同同比增长长5.668%，所所占比例例为266.433%。 专家家认为，目目前我国国机床市市场的需需求结构构已经发发生了很很大的变变化，数数控机床床，特别别是普及及型数控控机床将将逐步成成为市场场主体。国国内的机机床制造造企业在在努力开开拓高档档机床的的同时，一一定要加加速普及及型数控控机床产产业化步步伐。通通过生产产和进口口数控机机床并不不能满足足我国日日益增长长的制造造业需求求，而淘淘汰大型型

3、企业原原有的大大量普通通金属切切削机床床不但会会造成很很大的浪浪费，而而且会因因为缺乏乏资金购购买大量量的数控控机床来来填补淘淘汰普通通金属切切削机床床后的机机床空缺缺，造成成停产。所所以，目目前数控控化改造造是适应应我国制制造也迅迅猛发展展，资金金短缺，旧旧有机床床所占比比例大的的国情所所需。 据调调查，现现有的与与机床数数控化改改造有关关的书籍籍不多，在在网上有有关机床床数控化化改造的的问题很很多，但但是多偏偏向于一一些基本本的改造造常识和和高级的的改造技技巧方面面的问题题。由于于机床数数控化改改造涉及及的知识识面广，若若没有专专业知识识的支持持，改造造后的机机床在使使用中会会出现很很多问

4、题题，进而而造成事事故；而而且数控控化改造造的市场场也会因因此变得得不规范范。因此此，数控控化改造造的规范范化设计计改造是是非常迎迎合目前前数控化化改造市市场的需需要的。 机床床数控化化改造主主要是针针对数控控系统，伺伺服系统统，辅助助控制系系统和液液压系统统的改造造。由于于数控机机床本身身是机，电电，液一一体化，结结构复杂杂的产品品，因此此在改造造中是否否按照准准确的计计算方法法计算，是是否按照照规则，要要求选择择改造方方案和元元器件类类型，是是决定改改造后机机床性能能，运行行精度，加加工质量量和可靠靠性的关关键因素素。本书着眼眼于数控控机床改改造的具具体实例例，通过过提供详详细的计计算公式

5、式，选择择原则和和选择方方案，进进一步说说明了数数控机床床的改造造方法。同同时根据据已有的的改造案案例总结结改造中中出现的的问题，并并说明相相应的改改造方法法。第一章 机床数控控化改造造概述1.1 机机床数空空化改造造的必要要性1.1.1 微观改造造的必要要性从微观上上看，数数控机床床同传统统机床相相比有如如下突出出的优越越性，而而且优越越性都来来自数控控系统计计算机的的威力。1） 可以加工工传统机机床加工工不出来来的曲线线，曲面面等复杂杂的零件件。由于于计算机机有高超超的运算算能力，可可以准确确的计算算出每个个坐标轴轴瞬时应应该运动动的运动动量，因因此可以以复合成成复杂的的曲线或或曲面。2）

6、 可以实现现价格的的自动化化，而且且是柔性性自动化化，从而而效率可可比传统统机床提提高37倍。由由于计算算机具有有记忆力力和存储储能力，可可以见输输入的程程序记住住和存储储下来，然然后按照照程序规规定的顺顺序自动动去执行行，从而而实现自自动化，从从而使单单件和小小批量生生产得以以自动化化，故被被成为实实现了“柔性自自动化”。3） 加工零件件的精度度高，尺尺寸分散散小，使使装配容容易，不不需要再再“修配”。4） 可以实现现多工序序的集中中，减少少零件在在机床间间频繁搬搬运。5） 拥有自动动报警，自自动监控控，自动动补偿等等多种自自律功能能，因而而可实现现长时间间无人看看管加工工。 由以以上五条条

7、优越性性派生的的好处是是降低了了工人的的劳动强强度，节节省了劳劳动力（一一个人可可以看管管多台机机床），减减少了工工装，缩缩短了新新产品试试制和生生产周期期，可对对市场需需求做出出快速反反应等。 以以上这些些优越性性是前人人想象不不到的，是是一个极极为大的的突破。此此外，数数控机床床还推行行FMCC（柔性性制造单单元），FFMS（柔柔性制造造系统）以以及CIIMS（计计算机集集成制造造系统）等等企业信信息化改改造的基基础。数数控技术术已成为为制造业业自动化化的核心心技术和和基础技技术。1.1.2 宏观看改改造的必必要性从宏观上上看，220世纪纪70年年代末，880年代代初，工工业发达达的国家家

8、的军，民民机械工工业一开开始大规规模应用用数控技技术。其其本质是是，采用用信息技技术对传传统产业业（包括括军，民民机械工工业）进进行技术改造。除除在制作作过程中中采用数数控技术术。FMMC，FFMS外外，还在在产品开开发中推推行CAAD，CCAM，CCAE，虚虚拟制造造，在生生产管理理中推行行MISS（管理理信息系系统）,CIMMS等，在在其生产产的产品品中增加加信息技技术，包包括人工工智能等等，最终终使得他他们的产产品在国国际军品品和民品品的市场场上竞争争力大为为增强。而而我国在在信息技技术改造造传统产产业方面面比发达达国家落落后200年。如如我国机机床拥有有量中，数数控机床床的比例例（数控

9、控化率）到到19995年只只有1.9%，而而日本在在19994年已已达到220.88%，因因此，每每年都有有大量机机电产品品进口。这这也是从从宏观上上说明机机床数控控化改造造的必要要性。1.2 数控化改改造的工工作内容容1.2.1 数控化改改造的内内容机床与生生产线数数控化改改造的主主要内容容有以下下几点：1） 恢复原功功能，对对机床，生生产线存存在的故故障部分分进行诊诊断并恢恢复。2） NC化。在在普通机机床上加加数显装装置，或或加数控控系统，改改造成NNC机床床，CNNC机床床。3） 翻新。为为提高精精度，效效率和自自动化程程度，对对机械，电电气部分分进行翻翻新，对对机械部部分从新新装配加

10、加工，恢恢复原精精度；对对其不满满足生产产要求的的CNCC系统以以最新CCNC进进行更新新。4） 技术更新新或技术术创新。为为提高性性能或档档次，或或为了使使用新工工艺，新新技术，在在原有基基础上进进行较大大规模的的技术更更新或技技术创新新。1.2.2 数控控化改造造的优缺缺点（1）减减少投资资额，交交货期短短。同购购置新机机床相比比，一般般可节省省60%800%的费费用，改改造费用用低，大大型，特特殊机床床尤其明明显。一一般大型型机床改改造，只只花新机机床购置置费用的的1/33，交货货期短。但但有些特特殊情况况，如高高速主轴轴，托盘盘自动交交换装置置的制作作与安装装过于费费工费钱钱，往往往使

11、成本本提高223倍倍，与购购置新机机床相比比，只能能节省550%左左右。 (22) 力学性性能稳定定可靠，但但结构受受限。旧旧机床所所利用的的床身，立立柱等基基础件都都是重而而坚固的的铸造构构件，而而不是焊焊接构件件，改造造后机床床性能好好，质量量高，可可以作为为新设备备使用多多年。但但受到原原来机械械结构的的限制，不不宜做突突破性的的改造。（3） 熟悉设设备，便便于操作作维修。购购买新设设备可能能不了解解新设备备是否满满足其加加工要求求。改造造则不然然，可以以精确的的计算出出机床的的加工能能力；另另外，由由于多年年使用，操操作者对对机床特特性早已已了解，在在操作使使用维修修方面培培训时间间短

12、，见见效快，改改造的机机床一安安装好，就就可以实实现全负负荷运转转。 （44） 可可充分利利用现有有条件。例例如可以以充分利利用现有有地基，不不必像购购入新设设备是那那样需重重新筑地地基。 （55） 可可以采用用最新控控制技术术。可根根据技术术革新的的发展速速度，及及时提高高生产设设备的自自动化程程度和效效率，提提高设备备的质量量和档次次，将旧旧机床改改成当今今水平机机床。1.2.3 数控系系统的选选择1.数控控系统的的结构组组成数控系统统一般由由输入/输出装装置，数数控装置置，驱动动控制装装置，辅辅助控制制装置四四部分组组成，机机床本体体为被控控对象，如如下图所所输入输入/输出装置数控装置驱

13、动控制装置辅助控制装置机床本体 输入入装置的的作用是是将信息息载体上上的数控控加工程程序输入入数控装装置。输输入的内内容和状状态可以以通过输输出装置置观察。常常用的输输入/输输出装置置为操作作键盘和和CRTT显示器器。数控装置置的主要要功能是是：接收收加工程程序信息息，进行行各种数数据计算算和逻辑辑判断处处理，向向驱动控控制装置置传送各各种指令令信息。数数控装置置将数控控加工程程序按两两类控制制量分别别输出：一类是是连续控控制量，送送往驱动动装置；另一类类是离散散的开关关控制量量，送往往辅助控控制装置置从而控控制机床床各组成成部分，实实现各种种数控功功能。驱动控制制装置位位于数控控装置和和机床

14、之之间，它它接收来来自数控控系统的的指令信信息，经经功率放放大后，严严格按照照指令信信息的要要求驱动动机床的的运动部部件，完完成指令令规定的的动作。这这包括进进给轴伺伺服驱动动装置和和主轴驱驱动装置置。进给给轴伺服服驱动装装置由位位置控制制单元，速速度控制制单元，电电动机和和测量反反馈单元元等部分分组成，它它按照数数控装置置发出的的位置控控制命令令和速度度控制命命令正确确驱动机机床受控控部件。主主轴驱动动装置主主要由速速度控制制单元控控制。电电动机可可以是各各种步进进电机，直直流伺服服电机或或交流伺伺服电机机。辅助控制制装置也也位于数数控装置置和机床床之间，接接收数控控装置发发出的开开关命令令

15、，完成成辅助动动作。主主要完成成机床主主轴选速速，起停停和方向向控制功功能，换换刀功能能，工件件装夹功功能，冷冷却，液液压，气气动，润润滑系统统控制功功能和其其他机床床辅助功功能。2.数控控系统的的选择数控系统统的选择择应根据据改造后后要达到到的精度度，各种种性能指指标等选选用性价价比合适适，技术术先进的的数控系系统，当当然还要要考虑售售后维修修服务的的便捷性性。数控控系统所所具有的的功能要要与准备备改造的的数控机机床所能能达到的的功能相相匹配，尽尽量避免免系统功功能过剩剩，在一一定程度度上还可可能潜伏伏下由于于数控系系统复杂杂程度增增加而带带来的故故障率升升高的隐隐患，要要特别注注意：要要尽

16、量向向同一厂厂家的型型号系列列靠拢，这这样既有有利于维维修和管管理，也也有利于于备件的的购买；数控系系统的选选择主要要根据数数控化改改造后要要达到的的各种精精度，驱驱动电动动机的功功率和用用户要求求。 目前前，市场场上生产产数控系系统的厂厂家很多多，国外外著名的的如德国国的SIIEMEENS公公司，日日本的FFANUUC公司司；国内内的如武武汉华中中数控股股份有限限公司，广广州数控控设备厂厂。国内内数控系系统大体体为经济济型数控控系统，中中档数控控系统，高高档数控控系统33种。经经济型数数控系统统又分为为开环和和闭环两两种。开开环数控控系统具具有成本本低，稳稳定性好好的优点点，在控控制精度度要

17、求不不高的机机床数控控化改造造中多被被选用。1.2.4 控制系统统的选择择1. 步进电机机拖动的的开环系系统该系统的的伺服驱驱动装置置主要是是步进电电机，功功率步进进电机，电电液脉冲冲马达等等。由该该数控系系统送出出的进给给指令脉脉冲，经经驱动电电路控制制和功率率放大后后，使步步进电机机转动，通通过齿轮轮副与滚滚珠丝杆杆副驱动动执行部部件。只只要控制制指令脉脉冲的数数量，频频率以及及通电顺顺序，就就可以控控制执行行部件的的位移量量，速度度和转到到方向。这这种数控控系统不不需要将将所测得得的实际际位置和和速度反反馈到输输入端，故故称之为为开环系系统。该该系统的的位移精精度主要要取决于于步进电电机

18、的角角位移精精度，齿齿轮丝杠杠等传动动元件的的节距精精度，所所以系统统的位移移精度较较低。该该系统结结构简单单，调试试维修方方便，工工作可靠靠，成本本低，易易改装成成功。2. 异步电动动机或直直流电动动机的拖动动，光栅栅测量反反馈的闭闭环系统统该系统与与开环系系统的区区别是：由光栅栅，感应应同步器器等位置置检测装装置测得得的实际际位置反反馈信号号，随时时与给定定值进行行比较，将将两者的的差值放放大和变变换，驱驱动执行行机构，以以给定的的速度向向着消除除误差的的方向运运动，直直到给定定值与反反馈的实实际位置置的差值值等于零零为止。闭环系统在结构上比开环系统复杂，成本也高，对环境温度要求严，设计和

19、调试都比开环系统复杂，但可以获得避开环系统更高的精度，更快的速度，驱动更大功率的特性指标。在改造过程中，可根据产品技术要求，决定是否采用这种系统。3. 交直流伺伺服电动动机拖动动，编码码器反馈馈的半闭闭环系统统半闭环系系统检测测元件安安装在中中间传动动件上，间间接测量量执行部部件的位位置。他他只能补补偿系统统环路内内部部分分元件的的误差，因因此，它它的精度度比闭环环系统低低，但是是他的结结构与调调试都较较闭环系系统简单单。在将将角位移移检测元元件与速速度检测测元件和和伺服电电动机作作成一个个整体时时，则无无需考虑虑位置检检测装置置的安装装问题。具体选择择哪种数数控系统统，主要要根据改改造后机机

20、床达到到的各种种精度，驱驱动电动动机的功功率和用用户的要要求决定定。1.2.5 数控改造造中主要要部件的的改装内内容 一台台新的数数控机床床，在设设计上要要达到：有高的的静动态态刚度；运动副副之间的的摩擦因因数小；功率大大；便于于操作和和维修。机机床数控控改造时时应尽量量达到上上述要求求。不能能认为将将数控装装置同普普通机床床连接在在一起就就达到了了数控机机床的要要求，还还应对主主要的部部件进行行相应的的改造，使使其达到到一定的的设计要要求，才才能获得得预期的的改造目目的。(1) 滑动导轨轨副。对对数控机机床来说说，导轨轨除有普普通车床床导向精精度和公公益性外外，还要要有良好好的耐磨擦擦，磨损

21、损特性，并并减少因因摩擦阻阻力而致致的死区区。同时时要有足足够的刚刚度，以以减少导导轨变形形对加工工精度的的影响，以以及合理理的导轨轨防护和和润滑。(2) 齿轮副。一一般机床床的齿轮轮主要集集中在主主轴箱和和变速箱箱中。为为了保证证传动精精度，数数控机床床上使用用的齿轮轮精度等等级比普普通机床床高。在在结构上上要能达达到无间间隙传动动，因而而改造时时，机床床主要齿齿轮必须须满足数数控机床床的要求求，以保保证机床床的加工工精度。(3) 滑动丝杠杠和滚珠珠丝杠。四四个传动动直接关关系到传传动精度度。丝杠杠的选用用主要取取决于工工件的精精度要求求和拖动动转矩要要求。工工件精度度不高是是时，可可采用滑

22、滑动丝杠杠，但应应检查原原丝杠的的磨损情情况如螺螺距误差差，螺距距累积误误差以及及相配螺螺母间隙隙。一般般情况下下滑动丝丝杠精度度不应低低于6级级，螺母母间隙过过大就更更换螺母母。采用用滑动丝丝杠相对对滚珠丝丝杠价格格较低，但但难以满满足叫高高精度零零件的加加工要求求滚珠丝杠杠摩擦损损失小，效效率高，其其传动效效率可在在90%以上；精度高高，寿命命长；起起动转矩矩和运动动时的力力矩接近近，可以以降低电电动机起起动力矩矩。因此此可满足足较高精精度零件件加工的的要求。(4) 安全防护护。改造造效果必必须以安安全为前前提。在在机床改改造中要要根据实实际情况况采取相相应的措措施，切切不可忽忽视。滚滚珠

23、丝杠杠副是精精密元件件，工作作时要严严防灰尘尘，特别别是切屑屑及硬砂砂粒进入入滚道。在在纵向丝丝杠上也也可加整整体铁板板防护罩罩。床鞍鞍与滑动动导轨接接触的两两端面要要密封好好，绝对对禁止硬硬质颗粒粒状的异异物进入入滑动面面损伤导导轨。1.3 机床数控控化改造造的现状状1.3.1 国外机床床改造业业的现状状在美国，日日本和德德国等发发达国家家，他们们的机床床改造作作为新的的经济增增长行业业，生意意盎然，正正处在黄黄金时代代。由于于机床及及其技术术的不断断进步，机机床改造造是个“永恒”的话题题。在美美国，日日本，德德国，用用数控技技术改造造机床和和生产线线具有广广阔的市市场，已已形成了了机床和和

24、生产线线改造的的新的行行业。在在美国，机机床改造造也称为为机床再再生（RRemaanuffactturiing）业业。从事事再生业业的著名名公司有有：Beertsschee工程公公司，AAytoon机床床公司，DDeveelieeg-BBulllavdd（得宝宝）服务务集团，UUS设备备等。美美国得宝宝公司已已在我国国开办公公司。在在日本，机机床改造造业称为为机床改改装（RRetrrofiittiing）业业。从事事改装业业的著名名公司有有：大隈隈工程集集团，岗岗三机械械公司，千千代田工工机工司司，野崎崎工程公公司，滨滨田工程程公司，山山本工程程公司等等。 数控控技术正正在发生生根本性性变革，

25、由由专用型型封闭式式开环控控制模式式向通用用型开放放式实时时动态全全闭环控控制模式式发展。在在集成化化基础上上，数控控系统实实现了超超薄型，超超小型化化；在智智能化基基础上，综综合了计计算机，多多媒体，模模糊控制制，神经经网络等等多学科科技术，实实现了高高速，高高精，高高效控制制，加工工过程中中可以自自动修正正，调节节与补偿偿各项参参数，实实现了在在线诊断断和智能能化故障障处理；在网络络化基础础上，CCAD/CAMM与数控控系统集集成为一一体，机机床联网网，实现现了中央央集中控控制的群群控加工工。以FFANUUC和SSIEMMENSS为代表表的数控控系统生生产商已已在几年年前推出出了具有有网络

26、功功能的数数控系统统。在这这些系统统中，除除了传统统的RSS2322接口外外，还备备有以太太网接口口，为数数控机床床联网提供供了基本本条件。1.3.2 我国机床床改造业业现状 我国国的数控控系统以以传统的的封闭式式体系结结构为主主。在传传统的封封闭式结结构中，CCNC只只能作为为非智能能的机床床运动控控制器。加加工过程程变量根根据经验验以固定定参数形形式事先先设定，加加工程序序在实际际加工前前用手工工方式或或通过CCAD/CAMM及自动动编程系系统进行行编制。CCAD/CAMM和CNNC之间间没有反反馈控制制环节，整整个制造造过程中中CNCC只是一一个封闭闭式的开开环执行行机构。在在复杂环环境

27、以及及多变条条件下，加工过程中的刀具组合，工件材料，主轴转速，进给速率，刀具轨迹，背吃刀量，步长，加工余量等加工参数，无法在现场环境下根据外部干扰和随机因素实时动态调整，更无法通过反馈控制环节随机修正CAD/CAM的设定量，因而影响CNC的工作效率和产品加工质量。由此可见，传统CNC系统的这种固定程序控制模式和封闭式体系结构，限制了CNC向多变量智能化控制发展，已不适应日益复杂的制作过程，因此，对数控机床实行改革势在必行。1.3.3 目前我国国数控化化改造市市场的现现状1. 机床数控控化改造造的市场场现状目前我国国机床总总量3880万台台，而其其中数控控机床只只有111.344万台，即即我国机

28、机床数控控化率不不到3%。20000年年以来，我我国数控控机床年年产量为为0.660.8万台台，年产产值约118亿元元，机床床年产量量数控化化率为66%。我我国机床床役龄110年以以上的占占60%以上；10年年以下的的机床中中，自动动，半自自动机床床不到220%，FFMC/FMSS等自动动化生产产线更屈屈指可数数（美国国和日本本自动和和半自动动机床占占60%以上）。国国内传统统旧有机机床的数数控化改改造是一一个潜力力巨大的的市场。2. 进口设备备和生产产线的数数控化改改造市场场我国自改改革开放放以来，很很多企业业从国外外引进技技术，设设备和生生产线进进行技术术改造。据据统计，119799199

29、88年年10年年间，全全国引进进技术改改造项目目就有1184446项，大大约1665.88亿美元元。这些项目目中，大大部分项项目为我我国经济济建设发发挥了应应有的作作用。但但是有的的引进项项目由于于种种原原因，设设备和生生产线不不能正常常运转，甚甚至瘫痪痪，使企企业的效效益受到到影响。一一些设备备，生产产线从国国外引进进后，由由于备件件不全，维维护不当当，结果果运转不不良；有有的引进进时只注注意引进进设备，工工艺，管管理等，造造成项目目不完整整，设备备潜力不不能发挥挥；有的的以能耗耗高，产产品合格格率低造造成亏损损；有的的已引进进了较长长时间，需需进行技技术更新新。这些不能能使用的的设备，生生

30、产线是是一批很很大的存存量资产产，修好好了就是是财富。只只要找出出主要的的技术难难点，解解决关键键技术问问题，就就可以以以最小的的投资盘盘活最大大的存量量资产，争争取到最最大的经经济效益益和社会会效益。这这也是一一个极大大的改造造市场。1.3.4 数控化改改造是发发展我国国数控设设备的一一个重要要方面国务院院关于加加快装备备制造业业的若干干意见（以下下简称若若干意见见）的的发布和和实施，是是提高我我国国际际竞争力力，实现现国名经经济全面面，协调调和可持持续发展展的战略略举措。若若干意见见把发发展数控控装备和和数控系系统及其其功能部部件作为为振兴装装备制造造业重大大突破的的16个个关键领领域之一

31、一，对我我国机床床工具行行业发展展，具有有重要指指导意义义。 数控控机床是是装备制制造业的的工作母母机，是是实现制制造技术术和装备备现代化化的基石石。国际际上一些些发达国国家一直直把高性性能数控控机床作作为战略略物资而而严加控控制，限限制我国国进口高高性能数数控机床床； 国外外装备制制造业的的发展经经验证明明，发展展装备制制造业，数数控机床床是基础础。“十五”期间，我我国机床床工业连连续几年年快速发发展，到到20005年我我国机床床产值从从“九五”末期列列世界第第八位，跃跃居到世世界第三三位。 但从从总体上上看，我我国机床床工业同同世界先先进水平平相比，差差距仍然然十分明明显：一一是国内内高档

32、数数控机床床在品种种，水平平和数量量上远远远满足不不了国内内的发展展需求，高高档数控控机床目目前仍要要大量依依赖进口口；二是是数控机机床功能能部件和和数控系系统发展展滞后，成成为我国国数控产产业发展展的瓶颈颈；三是是机床制制造企业业技术装装备水平平不高，制制造能力力，综合合管理和和服务能能力等方方面不能能满足市市场快节节奏发展展的要求求；四是是大型国国有企业业旧的设设备比例例大，设设备更新新所需资资金缺口口大。1.4 机床数控控化改造造的原则则及基本本改造设设计方案案1.4.1 改造方案案的确定定 改造造的可行行性分析析通过以以后，就就可以针针对某台台或某几几台机床床的现况况确定改改造方案案，

33、一般般包括：（1） 机械修理理与电气气改造结结合。一一般来说说，需要要进行电电气改造造的机床床，都需需要进行行机械修修理。要要确定机机械修理理的要求求，范围围，内容容；确定定因电气气改造而而需要进进行的机机械结构构改造要要求，内内容；确确定电气气改造与与机械修修理，改改造之间间的交错错时间要要求。力力学性能能的完好好是电气气改造的的基础。（2） 先易后难难，先局局部后全全局。确确定改造造步骤是是，应先先把整个个电气部部分改造造分为若若干个子子系统来来进行，如如数控机机床，测测量系统统，主轴轴，进给给系统，面面板控制制与强电电部分等等，待各各系统基基本完成成后在互互联完成成全系统统工作。这这样可

34、以以使改造造工作减减少遗漏漏和差错错。在每每个子系系统工作作中，应应先做技技术较低低的，工工作量较较大的工工作，然然后做技技术性较较高的，要要求精细细的工作作，使人人注意力力能集中中到关键键地方。（3） 根据使用用条件选选择系统统。针对对某台或或某几台台机床，确确定它的的环境，温温度，湿湿度，灰灰尘，电电源，光光线，甚甚至是否否有鼠害害等外界界使用条条件，这这些对选选择电气气系统的的防护性性能，抗抗干扰性性能，自自冷却性性能，空空气过滤滤性能等等可提供供正确的的依据，是是改造后后的电气气系统有有可靠的的使用保保证。当当然，电电气系统统的选择择必须考考虑成熟熟产品，性性能合理理，实用用，有备备件

35、及维维修支持持，功能能满足当当前和今今后若干干年内的的发展要要求等。（4） 落实参与与改造人人员和责责任。改改造是一一个系统统工程，人人员配备备十分重重要。除除了人员员的素质质条件外外，根据据项目的的大小，合合理的确确定人数数与分工工是关键键。人员员太少不不利于开开展工作作，人员员太多容容易引起起混乱。根根据各个个划开的的子系统统，确定定人员职职责，有有主有次次，便于于组织和和协调。如如果项目目采用对对外合作作形式，更更需在目目标明确确的前提提下，界界定分工工，确定定技术协协调人。（5） 改造范范围及周周期的确确定。又又是数控控机床电电气系统统改造，并并不一定定包含该该机床全全部电气气系统，应

36、应根据科科学的测测定和分分析决定定其改造造范围。停停机改造造的周期期，根据据各企业业的实际际情况确确定，考考虑因素素有生产产紧张程程度，人人员技术术水平，准准备工作作充分程程度，新新系统大大小与复复杂程度度，甚至至还包括括天气情情况等。切切忌好大大喜功，急急于求成成，匆忙忙上阵，但但也要合合理安排排，防止止拖拖拉拉拉。1.4.2 改造前的的技术准准备 改改造前的的技术准准备充分分与否，很很大程度度上决定定着改造造能否取取得成功功。技术术准备包包括：（1） 机械部分分准备。为为配合电电气部分分改造而而需进行行的机械械大修改改造的测测量，计计算，设设计，绘绘图，零零件制作作等应先先期完成成。同时时

37、对停机机后需拆拆，改，加加工的部部分等，应应事先规规划完毕毕，提出出明确要要求，与与整个改改造工作作衔接得得当。（2） 新系统电电气资料料消化。新新系统有有许多新新功能，新新要求，新新技术，因因此改造造前应熟熟悉技术术资料，包包括系统统原理说说明，线线路图，PPLC梯梯形图及及文本，安安装调试试说明，使使用手册册，编程程手册等等。要有有充裕的的时间来来对上述述资料进进行翻译译（进口口系统），消消化，整整理，核核对，做做到思路路清晰，层层次分明明。（3） 新旧系统统的转换换设计。根根据每台台设备改改造范围围的不同，需需要事先先设计接接口部分分转换，若若全部改改造的，应应设计机机电转换换接口，操操

38、作面板板控制与与配置，互互联部分分接点，参参数测量量点，维维修位置置等，要要求操作作与维修修方便，合合理，线线路走向向通顺，中中小连接接点少，强强弱电干干扰最小小，备有有适当裕裕度量等等。若局局部改造造的，还还需要考考虑新旧旧系统的的性能匹匹配，电电压极性性与大小小变换，安安装位置置，数模模转换等等，必要要时需自自行制作作转换接接口；（4） 操作，编编程人员员技术培培训。机机床电气气系统改改造后，必必然对操操作，编编程人员员带来新新的要求求。因此此提前对对操作人人员和编编程人员员进行新新系统知知识培训训十分重重要，否否则将影影响改造造后的机机床迅速速投入生生产。培培训内容容一般应应包括新新的操

39、作作面板配配置，功功能，指指示含义义；新系系统的功功能范围围，使用用方法及及与旧系系统的差差别；维维护保养养要求；编程标标准与自自动化编编程等，重重点是弄弄懂弄通通操作说说明书和和编程说说明书。（5） 调试步骤骤与验收收标准的的确定。新新的电气气系统改改造完以以后，怎怎样进行行调试以以及确定定合理的的验收标标准，也也是技术术准备工工作的重重要一环环。调试试工作涉涉及机械械，液压压，电气气，控制制，传感感等，因因此必须须由项目目负责人人进行，其其他人员员配合。调调试步骤骤从简到到繁，从从小到大大，从外外到里进进行，也也可先局局部后全全局，先先子系统统后整系系统进行行。验收收标准是是对信系系统的考

40、考核，制制定时必必须实事事求是，过过高或过过低的标标准都会会对改造造工作产产生负面面影响。标标准一旦旦确立下下来，不不能轻易易修改，因因为它牵牵扯到整整个改造造工作的的各个环环节。1.4.3 改造的实实施 准备备工作就就绪后，即即可进入入改造工工作的实实施阶段段。改造造阶段的的内容按按时间顺顺序分为为：（1） 原机床的的全面保保养。机机床经长长期使用用后，会会不同程程度的在在机械，液液压，润润滑，清清洁等方方面存在在缺陷，所所以首先先要进行行全面保保养。其其次应对对机床做做一次改改前的几几何精度度，尺寸寸精度的的测量，记记录在案案。这样样既可以以对改造造工作起起指导参参考作用用，又可可在改造造

41、结束前前作对比比分析用用。（2） 保留的电电气部分分最佳化化调整。若若对电气气系统作作局部改改造，则则应对保保留电气气部分进进行保养养和最佳佳化调整整。如强强电部分分的零件件更换，电电动机的的保养，变变压器的的烘干绝绝缘，污污染的清清洁，通通风冷却却装置的的清洗，伺伺服驱动动装置的的最佳化化调整，老老化电缆缆电线的的更新，连连续部件件的紧固固等。只只有对保保留电气气化部分分做好最最佳化调调整工作作，才能能保证改改造后的的机床故故障率教教较低。（3） 原系统拆拆除。原原系统的的拆除必必须对照照原图样样仔细进进行，及及时在图图样上做做出标记记，防止止遗漏和和过拆（局局部改造造的前提提下）。在在拆的

42、过过程中也也会发现现一些新新系统设设计中的的欠缺之之处，应应及时补补充和修修正；拆拆下的系系统及零零件应分分门别类类，妥善善保管，以以备万一一改造不不成功或或局部失失败时恢恢复使用用，还有有一定使使用价值值的，可可作其他他机床备备件用，切切忌大手手大脚，乱乱扔乱放放。（4） 合理安排排新系统统位置及及布线。根根据新系系统设计计图样合合理进行行新系统统配置，包包括箱体体固定，面面板安放放，线路路走向和和固定，调调整元器器件位置置，密封封及必要要装饰等等。连线线工作必必须分工工明确，有有人复查查检验，以以确保连连线工艺艺规范，线线径合适适，正确确无误，可可靠美观观。（5） 调试。调调试必须须按事先

43、先确定的的步骤和和要求进进行。调调试人员员应头脑脑冷静，随随时记录录，以便便发现和和解决问问题。调调试中首首先调试试安色保保护系统统灵敏度度，防治治人身，设设备事故故发生。调调试现场场必须清清洁干净净，无多多余物品品；各运运动坐标标托板处处于全行行程中心心位置；能空载载试验的的，先空空载后加加载；能能模拟试试验的，先先模拟后后实动；能手动动的先手手动后自自动。1.4.4 验收及后后期工作作 验收收工作应应聘请有有关的人人员共同同参加，并并按已制制定的验验收标准准进行。改改造的后后期工作作也很重重要，它它有利于于项目技技术水平平的提高高和设备备尽早投投产。验验收及后后期工作作包括：（1） 机床力

44、学学性能验验收。经经过机械械修理和和改造以以及全面面保养，机机床的各各项力学学性能应应达到要要求，几几何精度度应在规规定范围围内。（2） 电气控制制功能和和控制精精度验收收。电气气控制的的各项功功能必须须达到动动作正常常，灵敏敏可靠。控控制精度度应用系系统本身身功能（如如步进尺尺寸）与与标准计计量器具具（如激激光干涉涉仪，坐坐标测量量仪等）对对照检查查，应达达到精度度范围。同同时还应应与改造造前的机机床的各各项功能能和精度度做出对对比，获获得量化化的指标标差。（3） 试件切削削验收。可可以参照照国内外外有关数数控机床床切削试试件标准准，在有有资格的的操作工工，编程程人员配配合下进进行试切切削。

45、试试件切削削可验收收机床刚刚度，切切削力，噪噪声，运运动轨迹迹，关联联动作等等，一般般不宜采采用产品品零件做做试件使使用。（4） 图样资料料验收。机机床改造造完后，应应及时将将图样（包包括原理理图，配配置图，接接线图，梯梯形图等等），资资料（包包括各类类说明书书），改改造档案案（包括括改造前前，后的的各种记记录）汇汇总，整整理，移移交入档档，保持持资料的的完整，有有效，连连续。这这对该设设备的今今后稳定定运行十十分重要要。（5） 总结，提提高。没没吃改造造结束后后应及时时总结，既既有利于于提高技技术人员员的业务务水平，也也有利于于整个企企业的技技术进步步。1.5 机床改造造中的常常见问题题1.

46、 数控系统统的选择择不合理理在改造过过程中，有有些企业业为了节节约成本本，选择择简易数数控系统统。这种种数控系系统价格格低廉，功功能简单单，寿命命不高，最最后影响响改造后后机床的的使用。或或者有些些设备在在购买时时价格过过高，改改造时为为了和当当时的层层次一致致选择了了高档数数控系统统，改造造后会出出现系统统的功能能过高，造造成不必必要的浪浪费。2. 伺服系统统的选择择不匹配配在数控化化改造中中，会有有多轴的的伺服系系统的改改造，此此时会出出现为了了设计方方便，使使不同轴轴的伺服服系统使使用同样样的伺服服系统。这这样会造造成伺服服参数的的不匹配配。不同同的轴尤尤其是XX/Y轴轴和Z轴轴，在机机

47、械结构构上不同同，产生生的伺服服参数，机机械参数数和刚度度都不同同，选择择相同的的伺服系系统会因因此而产产生不稳稳定的问问题。3. 机械结构构的调整整过大在改造中中切忌贪贪大求新新的心理理。因为为改造的的机床都都是旧机机床，本本身的刚刚度和精精度比同同类型的的新机床床差。改改造的目目的是在在原来的的精度基基础上提提高其性性能水平平，但是是改造后后的机床床是不能能和新数数控机床床相比的的。因此此，在机机械结构构的改造造中，要要尽量保保持原来来的形式式和部件件，除非非必要，一一般不建建议修改改原有的的机械结结构。4. 电气系统统的更新新机床经过过长时间间的使用用，其电电气系统统已经老老化，最最好通

48、过过改造的的机会将将其旧有有的电气气系统更更新。更更换电器器元件，可可以用PPLC实实现功能能的，最最好用PPLC控控制。电电气系统统更新后后要详细细画好电电气控制制图，以以便将来来维修。5. 液压系统统最好只只做清洗洗工作液压系统统一般藏藏在机床床的结构构中，不不便于拆拆卸。因因此在数数控化改改造中，建建议只对对液压系系统进行行清洗，更更换液压压介质，不不更新其其液压系系统。6. 机床附件件的选择择随着数控控机床的的深度发发展，出出现了许许多机床床附件，如如空气过过滤器，切切削排出出装置等等。一般般可在经经济许可可的条件件下，若若生产确确实需要要且不改改变原有有机床结结构，可可以加配配122个附件件。附件件的增加加会使电电气控制制变得更更加复杂杂，因此此在添加加附件之之前，要要修改电电气控制制方式。第二章 车床的数数控化改改造设计计实例 目前前，我国国车床主主要是卧卧式车床床，与发发达国家家相比，型型号陈旧旧，技术术水平落落后，严严重影响响了生产产发展。采采用先进进的数控控车床，已已成为当当今世界界制造业业的发展展趋势。鉴鉴于国内内制造业业中普通通机床的的占有率率较高，提提高车床床数控化化率有两两个可行行的途径径，一是是购置新新的数控控车床；二是把把卧式车车床改为为数控