機械制造業(yè)在世界經(jīng)濟發(fā)展中，作為基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，具有重要的地位。為此，各國的經(jīng)濟學(xué)家和企業(yè)家在不斷探索新形勢下的各種先進制造技術(shù)及制造業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略。作為制造業(yè)核心的機床制造業(yè)則是支柱的基石，是任何行業(yè)都不可或缺的。

一、產(chǎn)生與發(fā)展的社會、經(jīng)濟基礎(chǔ)


(1)我國現(xiàn)有的、數(shù)以萬計的陳舊、落后的機床是機床大修與數(shù)控化改造行業(yè)產(chǎn)生的現(xiàn)實基礎(chǔ)我國是一個發(fā)展中國家，由于長期自身機制的不適應(yīng)性，經(jīng)濟實力過低、技術(shù)落后、設(shè)備陳舊，極大地制約著國民經(jīng)濟的發(fā)展。為盡快改變我國機械制造業(yè)的落后狀態(tài)，近二十多年來，我們在艱難地發(fā)展民族機床制造業(yè)的同時，積極地引進了世界先進技術(shù)與設(shè)備。一方面與世界先進機床制造廠合作，不斷生產(chǎn)出具有世界先進水平的各類機床；另一方面直接購進了大量的各類機床。這一切都為我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展起到了巨大的作用。


但是，機床長期運轉(zhuǎn)甚至超負(fù)荷使用，同時又缺少認(rèn)真的維修與保養(yǎng)，造成機床嚴(yán)重磨損，喪失了精度；有些機床則由于企業(yè)人員及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的改變，或由于技術(shù)力量不足而被長期閑置，需要使用時卻發(fā)現(xiàn)早已銹跡斑斑，電控系統(tǒng)不能起動；由于新產(chǎn)品制造的需要，原有機床性能已不能滿足使用要求，急需更新升級改造；由于世界計算機及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，造成數(shù)控系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)廠的產(chǎn)品更新加快，原有產(chǎn)品過早停產(chǎn)，給備件更換與維修帶來一定困難；況且數(shù)控系統(tǒng)的使用壽命一般在5~10年，而我國大多數(shù)機床都在超期服役。這些諸多因素都需要對機床進行大修及數(shù)控化升級改造。


(2)新進的大批二手機床成為機床大修及數(shù)控化改造行業(yè)的催化劑自改革開放以來，許多企業(yè)引進了一大批國外淘汰的舊機床，雖然有一部分尚能滿足使用要求，但是多數(shù)由于缺少經(jīng)驗、技術(shù)、資料及備件等因素，造成雖廉價購進但卻不能繼續(xù)發(fā)揮作用而閑置的尷尬局面。其中不乏有為改造后投入使用而引進的舊機床和生產(chǎn)線。這里多數(shù)的二手機床只要再有適當(dāng)?shù)馁Y金投入，經(jīng)過大修改造即可發(fā)揮作用。


(3)顯著的經(jīng)濟效益是機床大修及數(shù)控化改造行業(yè)的發(fā)展動力 對于機床擁有者來說，只需花費購買相同新機床30%以下的費用即可獲得相同的使用效果。根據(jù)國際該行業(yè)的記載，即使將原機床的結(jié)構(gòu)性能進行徹底改造升級，也只需花費購買新機床60%左右的價格。


對于機床大修改造業(yè)內(nèi)公司來說，這不僅為他們的服務(wù)企業(yè)產(chǎn)生巨大社會經(jīng)濟效益，而且也是他們自身生存和發(fā)展的根本動力。


(4)機床大修及數(shù)控化改造的優(yōu)勢是該行業(yè)生存與發(fā)展的有利條件 舊機床的大修、翻新、升級改造與購買新機床相比，具有下列優(yōu)勢：


①交貨期短。尤其是大型機床和特殊專用機床優(yōu)勢更加明顯。


②性能更穩(wěn)定。各基礎(chǔ)件經(jīng)長期時效，幾乎不會產(chǎn)生應(yīng)力變形而影響精度；各功能部件經(jīng)長期磨合。功能穩(wěn)定性可靠性好。


③設(shè)計風(fēng)險小。新機床設(shè)計中帶來的技術(shù)、方案風(fēng)險在大修改造中幾乎不存在。


④可以更充分地體現(xiàn)用戶的意愿。用戶與維修人員可以依照實際需要和機床長期使用情況，在大修改造中提出對機床性能、操作與維修等方面的改進(包括增、改)意見，有權(quán)選擇機械零部件、數(shù)控系統(tǒng)等電氣設(shè)備的規(guī)格、型號、性能等。


⑤更有利于使用與維護。由于用戶、維修人員不僅可以直接參與改造方案的制定，而且可以參與改造的全過程，可以直接獲取各種技術(shù)信息，更深入地掌握機床的結(jié)構(gòu)及性能特點，從而增強使用與維修的主動能力。


⑥可以更快地獲取最新的更實用的備件。


⑦節(jié)省大量投資。


⑧降低投資風(fēng)險。


(5)社會化、專業(yè)化趨勢是機床大修及數(shù)控化改造行業(yè)的必由之路 舊機床的數(shù)控化改造和翻新不僅僅是當(dāng)前經(jīng)濟轉(zhuǎn)軌時期必要和重要的行為，而且是一個企業(yè)長期發(fā)展的戰(zhàn)略措施。


當(dāng)前，21世紀(jì)知識經(jīng)濟時代，我國大多數(shù)企業(yè)正面臨著企業(yè)改制、轉(zhuǎn)軌以進入市場經(jīng)濟，迅速融入國際競爭。這就需要我們企業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)集中全部力量面對這些挑戰(zhàn)。企業(yè)集團化和集團內(nèi)部分散網(wǎng)絡(luò)化、自治性、并行工作的新型組織、生產(chǎn)結(jié)構(gòu)、敏捷制造技術(shù)、虛擬制造技術(shù)、可持續(xù)制造技術(shù)、綠色制造技術(shù)等等一系列新的技術(shù)理論，都需要下大力量去研究，以開發(fā)適銷對路產(chǎn)品，提高對市場的快速反應(yīng)能力；集中人力、財力、物力以提高本企業(yè)的市場競爭力，充分發(fā)揮自身的優(yōu)勢以最快速度創(chuàng)造出盡可能多的價值。因此，企業(yè)自身不可能再像過去計劃經(jīng)濟體制下?lián)碛写蠖木S修隊伍。而設(shè)備維修改造的社會化、專業(yè)化也就不可避免地成為了大趨勢。


國外機床的改造與翻新是近期發(fā)展起來的一個新興產(chǎn)業(yè)，在先進國家已經(jīng)形成了一定的規(guī)模和市場。而在我國，這一產(chǎn)業(yè)才剛剛興起，按照應(yīng)具備的條件來衡量還相距甚遠(yuǎn)。但是業(yè)內(nèi)有識之士正在努力塑造自己、完善自己，相信不久的將來，一批具備一定條件和一定規(guī)模的機床改造、翻新的專業(yè)化企業(yè)會成長起來。


二、大修改造方案的選擇


此項工作如果能爭得大修改造企業(yè)的技術(shù)支持可能會更好、更快些。


1.前期立項準(zhǔn)備工作


(1)技術(shù)可行性分析 主要是瞄準(zhǔn)改造目標(biāo)及加工對象，對被改造機床進行結(jié)構(gòu)、性能、精度等技術(shù)現(xiàn)狀的全面分析。其中包括機床原來的結(jié)構(gòu)設(shè)計是否合理；機床的基礎(chǔ)部件和結(jié)構(gòu)件是否仍然完好；普通機床改為數(shù)控機床，要考察各坐標(biāo)軸的機械傳動結(jié)構(gòu)及導(dǎo)軌副的形式等是否適用；測量機床目前的各項精度與出廠精度進行對比，是否存在差距；綜合總結(jié)目前機床存在的一切故障和歷史上出現(xiàn)過的重大故障。針對上述問題，對照改造目標(biāo)和典型工件，編寫改造任務(wù)書，做到改造后的機床達到一定的先進性和實用性。(2)經(jīng)濟可行性分析 從實際可操作性出發(fā)列出幾種應(yīng)考慮的情況：從機床自身的價值考慮，分析要達到改造目標(biāo)所需投入是否偏高；從該機床在本單位產(chǎn)品制造中的地位和重要程度來分析改造價值；從該機床的投入產(chǎn)出率估算，是否能較快收回投資，然后迅速產(chǎn)生較好效益；機床改造后提高了機床精度，增加了功能，是否能使本單位產(chǎn)品提高水平，或者能有利于開發(fā)新產(chǎn)品，從而獲得附加效益。改造資金來源可靠。


(3)選擇機床改造者 這是一個很關(guān)鍵的問題。選擇得好，則能順利完成改造任務(wù)，達到改造目標(biāo)；選擇不好，不僅是機床改造的失敗，而且浪費了資金和時間，影響生產(chǎn)。用戶可根據(jù)后面討論的機床改造應(yīng)具備的條件來慎重選擇。


2.技術(shù)方案準(zhǔn)備


(1)機械及液壓系統(tǒng) 作為機床的最終用戶，廠方必須首先要確認(rèn)，該機床機械及液壓系統(tǒng)的狀況。如：目前機床的精度，機械傳動鏈的狀況，絲杠、導(dǎo)軌的狀況，有無重大故障等，以確定機床是大修、項修。如果是非數(shù)控機床要改為數(shù)控機床，首先要考慮機械改裝的可行性，最重要的是導(dǎo)軌的形式及滾珠絲杠的安裝。再有就是機械傳動機構(gòu)的傳動間隙與傳動剛度是否符合數(shù)控機床的要求。


(2)電氣系統(tǒng) 在做數(shù)控機床改造方案時，用戶可以根據(jù)機床的狀態(tài)及工藝要求來選擇數(shù)控系統(tǒng)。其一，是選擇數(shù)控制造廠商，目前世界上性能及信譽較好的有：西門子(德國)、發(fā)那科(日本)、三菱(日本)、NUM(法國)、FAGOR(西班牙)等。用戶可在詳細(xì)了解上述廠商數(shù)控系統(tǒng)的特點及性能價格比等指標(biāo)的基礎(chǔ)上，與實施改造的工程公司一道，選擇一個比較適合的數(shù)控系統(tǒng)。其 二，是根據(jù)機床的功能要求選擇相應(yīng)控制系統(tǒng)的類型，做到既能滿足機床全部功能要求又不提高標(biāo)準(zhǔn)。


我們建議，在選擇數(shù)控系統(tǒng)方面，要特別注意：一要盡量向一個著名廠家的型號系列靠攏。這樣既有利于維修和管理，也利于備件的購買。千萬不要把企業(yè)的數(shù)控系統(tǒng)搞成萬國牌。二要清楚所選廠家在國內(nèi)的維修服務(wù)狀況，以免將來后患無窮。


數(shù)控系統(tǒng)選定之后，用戶根據(jù)機床實際狀況，決定更換或不更換驅(qū)動系統(tǒng)。若不更換，則必須確認(rèn)老驅(qū)動系統(tǒng)與數(shù)控系統(tǒng)是否可以匹配。


對于機床測量系統(tǒng)，目前數(shù)控系統(tǒng)的要求是增量式脈沖編碼輸入，所以老機床所配的感應(yīng)同步尺或旋轉(zhuǎn)變壓器等測量元件均需用增量式脈沖編碼器、光柵尺代替。


對于外圍電路，改造可采取的方案有兩種：“接口型改造”，即保留外圍繼電器電路，只對NC、PLC進行改造，新PLC不參與外圍電路控制，只處理NC所需的指令信號。此方案改造設(shè)計、調(diào)試工作量較小。另一種是“徹底改造”，在繼電器邏輯較復(fù)雜，故障率較高，用戶又能提供清楚邏輯圖的情況下，可用新NC所帶的PLC將外圍電路全部改造，簡化了外圍電路，又合理利用了PLC的控制能力。此方案可大大簡化硬件電路，大大提高可靠性，但改造設(shè)計、調(diào)試工作量較大。


(3)各部分安裝形式的確定 其一，控制系統(tǒng)的安裝常見的有懸掛式、柜式、臺式等。安裝方式的選定，直接決定各種連接電纜的走線方式和電纜長度，也關(guān)系到操作與維修的方便性。其二，驅(qū)動系統(tǒng)的安裝，原則上只能采取電氣柜內(nèi)安裝這一種方式，應(yīng)考慮的因素有通風(fēng)冷卻，電纜走線方式及長度，對其他電器的干擾等。其三，電動機的安裝，根據(jù)機床的實際，確定電動機的安裝方式：①法蘭式，②底座式，③帶底座法蘭式，再加上軸伸方向、電動機接線盒的位置等，這些由電動機的訂貨輔助參數(shù)確定。其四，測量系統(tǒng)的安裝，如選擇電動機內(nèi)裝編碼器的結(jié)構(gòu)方式，電動機安裝一確定，它也就確定了；外裝式需要有彈性聯(lián)軸節(jié)、安裝卡子、電纜走線方向及長度等的考慮；對于光柵尺，安裝的問題則應(yīng)重視，除安裝可行性外，定尺、動尺的安裝配合、安裝精度、溫度影響等均需考慮。


三、項目的實施


1.施工隊伍的選擇


機床大修改造方案設(shè)計的好壞，大修改造成果的優(yōu)劣，除了經(jīng)濟因素外，很大程度上依賴于施工隊伍的素質(zhì)。這是一項很重要的工作，參與項目施工的公司應(yīng)具備下列條件。


(1)完整、高效的技術(shù)支持體系 關(guān)鍵是人的因素。該公司應(yīng)具備一支包括機械、電氣、液壓、工藝工裝等全方位的、具有多年豐富的設(shè)計、制造、裝配、調(diào)試工作經(jīng)驗的工程師隊伍，同時還應(yīng)有一支能打硬仗的現(xiàn)場施工隊伍。這種工作模式是當(dāng)今市場的經(jīng)濟條件下的流行模式。


(2)適應(yīng)市場經(jīng)濟條件下的經(jīng)營管理模式 關(guān)鍵還是人的因素。擯棄計劃經(jīng)濟條件下企業(yè)管理中的一切阻礙發(fā)揮每個人積極性的組織形式和管理方法，組建起能快速響應(yīng)市場需求的企業(yè)結(jié)構(gòu)，并在市場經(jīng)濟的發(fā)展中不斷改進、完善，同時還要考慮該公司的規(guī)模、資金狀況等諸多因素。


2.硬件定貨


經(jīng)過如上的全面考慮，施工隊伍已選定，技術(shù)方案的細(xì)節(jié)確定，訂貨清單即可列出。用戶和工程公司可本著相互信任的態(tài)度，從降低成本和保證可靠性兩方面綜合考慮，確定國內(nèi)外定貨清單，并簽訂正式改造合同。在定貨進行的同時，工程人員即可開始著手進行系統(tǒng)機械大修、項修及電氣軟件編制、實驗室調(diào)試工作。


3.現(xiàn)場調(diào)試


這是改造能否成功的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，工程人員在這一階段完成機、電聯(lián)調(diào)，數(shù)控系統(tǒng)的最終調(diào)試、驅(qū)動系統(tǒng)的參數(shù)最佳化調(diào)節(jié)等工作，并為驗收作準(zhǔn)備。


4.試加工驗收


通常有兩個內(nèi)容：標(biāo)準(zhǔn)樣件的試切削，按照國際標(biāo)準(zhǔn)，不同類型的機床都有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)試切削程序；機床精度的校驗，根據(jù)各廠測量水平的高低，采用相應(yīng)手段，有條件的用戶可采用激光干涉儀進行測量，這樣機床位置測量系統(tǒng)的補償可采用得到的數(shù)據(jù)，從而提高機床精度。


5.資料、培訓(xùn)及保修


在驗收工作結(jié)束之后，還需要進行技術(shù)資料整理、歸檔并提供給用戶，還要對用戶進行技術(shù)培訓(xùn)及保修工作。


舊機床的數(shù)控化改造事業(yè)方興未艾，在我國目前形勢下將大批故障機床尤其是一大批進口的數(shù)控機床、精密機床和二手設(shè)備進行改造、升級，以較小的投入盡快使這些設(shè)備在經(jīng)濟發(fā)展中發(fā)揮效能、創(chuàng)造效益，的確是許多企業(yè)的一項不可忽視的課題。