作者：北京機(jī)床研究所 俞圣梅 nkCecwzr-  
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1 前言 z=ML(1c=  
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使用經(jīng)驗(yàn)表明：數(shù)控機(jī)床中，一套數(shù)控系統(tǒng)的有效使用壽命在6～8年。由于電子技術(shù)迅速發(fā)展，世界上名牌的數(shù)控系統(tǒng)制造公司基本上都在3～5年內(nèi)更換一代產(chǎn)品，所以數(shù)控系統(tǒng)使用到6～7年后，即使想修理也很難找到零備件。隨著電子技術(shù)制造水平發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)及配套附件(伺服單元及電機(jī)等)的價(jià)格在整臺(tái)機(jī)床中越來(lái)越低，例如在70年代時(shí)達(dá)到50%，80年代后逐步降至1/3到1/4以下，一些大型機(jī)床只占1/10左右，因此，只要化少量投入，就可使許多關(guān)鍵設(shè)備重新恢復(fù)“青春”。 iLF^%!:X%  
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我國(guó)近幾年內(nèi)需要數(shù)控化改造的普通設(shè)備在10萬(wàn)臺(tái)以上，舊數(shù)控機(jī)床在4000臺(tái)以上，如果改造資金能落實(shí)，這將是一個(gè)能提供幾十億到上百億元的廣闊市場(chǎng)。因此在機(jī)械制造業(yè)中，尤其在機(jī)床制造行業(yè)中，應(yīng)該充分利用自己的技術(shù)特長(zhǎng)，去迅速占領(lǐng)市場(chǎng)，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展作出自己的行業(yè)貢獻(xiàn)。 p]wP36<S!  
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以下根據(jù)筆者參與北京機(jī)床研究所承接的多項(xiàng)數(shù)控化改造工程項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)，談些體會(huì)供大家參考。 4rI:1yGt@  
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2 數(shù)控化改造項(xiàng)目的可行性評(píng)估 ao)Ck3]  
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對(duì)一臺(tái)具體設(shè)備是否需要進(jìn)行數(shù)控改造、改造目的、希望能達(dá)到什么樣應(yīng)用指標(biāo)、需要投入多少財(cái)力和人力、改造項(xiàng)目中有多少風(fēng)險(xiǎn)因素、最后能得到什么性能價(jià)格比？這些都是可行性評(píng)估時(shí)的重要內(nèi)容。 _Ny8j~  
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一臺(tái)舊設(shè)備使用到一定年頭后，必然會(huì)故障頻繁發(fā)生、維修困難、生產(chǎn)效率降低、加工精度不穩(wěn)定、甚至完全停機(jī)。對(duì)這樣的設(shè)備是采取徹底報(bào)廢、還是經(jīng)過(guò)中大修數(shù)控改造？做出這種決定之前，首先要對(duì)現(xiàn)有設(shè)備的剩余使用價(jià)值作出評(píng)估。例如一臺(tái)加工中心，主要構(gòu)成的機(jī)電部件有：①CNC系統(tǒng)及操作子系統(tǒng)；②伺服系統(tǒng)(包括電動(dòng)機(jī))；③機(jī)床電氣；④機(jī)械本體(床身、立柱、導(dǎo)軌和絲杠等)；⑤刀庫(kù)機(jī)械手系統(tǒng)；⑥自動(dòng)工作臺(tái)交換系統(tǒng)(APC)等。每一個(gè)子系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際情況，都可以作出相應(yīng)剩余使用價(jià)值評(píng)估。例如對(duì)20年以前的數(shù)控系統(tǒng)，現(xiàn)在不可能在找不到零備件的前題下去重新整修它，那它的剩余價(jià)值是零。根據(jù)伺服系統(tǒng)的磨損程度，如果繼續(xù)留用，應(yīng)考慮整修后還有50％以上剩余價(jià)值；但考慮到新更換數(shù)控系統(tǒng)的匹配及追求好的伺服特性，即使舊的伺服系統(tǒng)沒有完全損壞，或預(yù)計(jì)繼續(xù)使用壽命不會(huì)太長(zhǎng)，也可考慮徹底更換。這樣，伺服系統(tǒng)的剩余價(jià)值也就決定了。機(jī)械部件的剩余價(jià)值一般都占較高比例，多項(xiàng)工程實(shí)踐表明，一臺(tái)高質(zhì)量機(jī)床的機(jī)械大件磨損是有限的。我們改造過(guò)兩臺(tái)美國(guó)臥式加工中心，都是70年代末的產(chǎn)品，X方向行程1臺(tái)為1.5m、1臺(tái)為2.5m，導(dǎo)軌的直線度和扭曲都能調(diào)整到0.008mm/1000mm，導(dǎo)軌本身沒有進(jìn)一步修磨。我所8年以前出品的兩臺(tái)立式加工中心，在用戶廠經(jīng)過(guò)6年以上兩班制到三班24h的不停加工使用，最近拉回我所整修中實(shí)測(cè)：一米導(dǎo)軌直線性磨凹0.003mm。機(jī)械手刀庫(kù)部件易損件集中在幾個(gè)零件上(如手爪、插銷等)，即使重新更換花費(fèi)也不多，因此機(jī)械部件都占有較高剩余價(jià)值。 #2h+dk$1  
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通常對(duì)一臺(tái)設(shè)備來(lái)說(shuō)，機(jī)械部分有60%以上剩余價(jià)值，電氣部分有20%～50%以上剩余價(jià)值，這些都是值得改造的可考慮因素。 }0$mn)*k  
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第二步就是對(duì)改造設(shè)備提出希望改造后能達(dá)到的目標(biāo)期待值，即有什么樣的機(jī)床精度和使用性能。有一些人認(rèn)為，提出的改造指標(biāo)應(yīng)和同類新機(jī)床檢驗(yàn)合格指標(biāo)聯(lián)系起來(lái)，甚至外觀質(zhì)量要求等，這里有合理的一面。但必須考慮它的基礎(chǔ)是一臺(tái)舊設(shè)備，是有缺陷的，要求提得太高投入的費(fèi)用必然會(huì)大大增加。數(shù)控化改造和設(shè)備的中修、大修計(jì)劃安排結(jié)合起來(lái)是比較合理的，可以達(dá)到較理想的使用效果。因此不從機(jī)、電、液以至外觀質(zhì)量整體上考慮改造后的目標(biāo)值，而把它看成只要簡(jiǎn)單的換一個(gè)電氣系統(tǒng)，改造后必然會(huì)留下一堆問(wèn)題。 Xc\*9XV:  
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在確定改造目標(biāo)值后，要進(jìn)行投入財(cái)力和人力的估算，即投入資金的評(píng)估。投入資金多少與制訂改造目標(biāo)高低密切相關(guān)。投入的改造費(fèi)用主要由下列項(xiàng)目構(gòu)成：①數(shù)控系統(tǒng)及相關(guān)伺服系統(tǒng)；②機(jī)床電氣及附件更換；③機(jī)床機(jī)械元部件精度修復(fù)和維修保養(yǎng)；④機(jī)床輔助系統(tǒng)(如液壓系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等)維修保養(yǎng)；⑤機(jī)床外觀質(zhì)量的修復(fù)；⑥機(jī)床改造后的調(diào)試檢測(cè)；⑦機(jī)床改造所需的技術(shù)勞務(wù)費(fèi)。在受改造費(fèi)用限制時(shí)，常去修改改造目標(biāo)值，降低一些次要要求以減少投入費(fèi)用。 }<SNO)h3  
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經(jīng)過(guò)上述三階段工作，一臺(tái)設(shè)備的改造方案基本已定，但必須對(duì)這方案進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。一臺(tái)舊機(jī)床即使有再齊全的技術(shù)檔案也不排斥存在隱患，存在一些不可預(yù)見因素影響，尤其技術(shù)含量高的設(shè)備。在做改造方案時(shí)，不可能對(duì)設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)狀大解剖，不可能拿到機(jī)床現(xiàn)狀精確測(cè)試數(shù)據(jù)，因此在以后實(shí)施改造工作中還會(huì)碰到意料之外的問(wèn)題。對(duì)這類問(wèn)題，就要求承包工程部門根據(jù)自己的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研的基礎(chǔ)上，做出風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和制訂相應(yīng)對(duì)策。另一種做法是委托方和承包方雙方都意識(shí)到風(fēng)險(xiǎn)客觀存在，在工程項(xiàng)目費(fèi)中，設(shè)置不可預(yù)見費(fèi)用來(lái)共同承擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)�？傊�，多項(xiàng)改造工程經(jīng)驗(yàn)表明：預(yù)先正視項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)因素，盡管在工程實(shí)施中有許多問(wèn)題，但是可以化險(xiǎn)為夷的。事先重視，一旦出現(xiàn)問(wèn)題有對(duì)策，是工程成功的基本要素之一。 ;SfNKu  
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第五個(gè)內(nèi)容是性能價(jià)格比評(píng)估。這實(shí)際上是上述第二項(xiàng)和第三項(xiàng)的綜合評(píng)估。為了在經(jīng)濟(jì)上有定量分析的依據(jù)，常選一臺(tái)現(xiàn)在市場(chǎng)上性能相似的商品價(jià)格作為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較。例如有1臺(tái)15年以前出品的臥式加工中心，電控部分已嚴(yán)重?fù)p壞無(wú)法維修，機(jī)械精度已喪失20％左右，估算其剩余價(jià)值在30萬(wàn)元左右，要改造時(shí)電控部分需投入2.5萬(wàn)元，機(jī)械部分整修需投入10萬(wàn)元，整機(jī)還要投入10萬(wàn)元技術(shù)勞務(wù)費(fèi)，共計(jì)投入75萬(wàn)元�，F(xiàn)在再買一臺(tái)類似的機(jī)床需180萬(wàn)元。改造后機(jī)床使用性能和效率估計(jì)能達(dá)到新設(shè)備的70%～80%，使用壽命在6～8年以上(一個(gè)大修周期以上)，即這項(xiàng)改造方案的性能價(jià)格比是可取的。 N6h1|
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在評(píng)估中要注意：剩余價(jià)值過(guò)低的設(shè)備是不值得花大力氣改造的；剩余價(jià)值偏低、投入價(jià)值太高的改造方案也是不可取的。因此舊設(shè)備數(shù)控化改造中，首要的對(duì)象是剩余價(jià)值較高的舊數(shù)控機(jī)床。這些設(shè)備機(jī)械結(jié)構(gòu)和功能與新的電控系統(tǒng)容易實(shí)現(xiàn)匹配，綜合效果較好。其次是普通機(jī)床中重、大型設(shè)備，這些設(shè)備原值都較高，至今還往往都是部門關(guān)鍵設(shè)備，值得花大力氣為它改造。對(duì)一些原價(jià)值不高的設(shè)備，覺得馬上報(bào)廢又可惜！還想改造后再利用一階段的設(shè)備，在確定改造應(yīng)用指標(biāo)時(shí)就應(yīng)慎重。即從實(shí)用出發(fā)提出投入不要太大的應(yīng)用指標(biāo)。電控部分盡量采用廉價(jià)的簡(jiǎn)易系統(tǒng)，改造工作量壓縮在一定范圍內(nèi)，用減少投入來(lái)爭(zhēng)取實(shí)用的經(jīng)濟(jì)效果。 hF2/ y.:P  
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3 數(shù)控化改造的基本步驟 x Y| yI>  
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設(shè)備的數(shù)控化改造工作一般有三種運(yùn)作方式：即，設(shè)備擁有廠家自己進(jìn)行，這要求這些廠家自身?yè)碛休^強(qiáng)技改力量；第二種方式是設(shè)備擁有廠家根據(jù)自己的技術(shù)薄弱環(huán)節(jié)，聘請(qǐng)技術(shù)可信的兄弟單位參加，合作承擔(dān)工程；第三種方式是完全委托一家單位承包工程。選擇承包單位必須注意考察其技術(shù)能力和商業(yè)信譽(yù)。數(shù)控化改造工作是技術(shù)含量大、技術(shù)領(lǐng)域較寬廣的工作，選擇對(duì)象必須有堅(jiān)實(shí)技術(shù)能力、有機(jī)電綜合能力，甲乙雙方應(yīng)有合作誠(chéng)意，是可信任的合作伙伴；否則，光靠簡(jiǎn)單的合同關(guān)系很難相互約束住對(duì)方，使工程進(jìn)展遲緩或收不了尾。 w TlGJ$D0  
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改造步驟基本如下：(1)舊設(shè)備基本評(píng)估；(2)確定改造方案；(3)落實(shí)改造投入資金；(4)尋找委托單位，簽訂有關(guān)改造合同協(xié)議；(5)整理消化機(jī)床現(xiàn)有資料、數(shù)據(jù)；(6)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)繪舊設(shè)備電氣、機(jī)械部件；(7)對(duì)CNC、PLC、機(jī)床電氣、機(jī)械改造內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)、訂貨、制造；(8)對(duì)機(jī)床其余機(jī)電系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、輔件進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)拆修、保養(yǎng)、更換；(9)對(duì)機(jī)床改造部分進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施工、安裝和連接；(10)機(jī)床聯(lián)調(diào)試驗(yàn)；(11)修調(diào)恢復(fù)機(jī)床幾何精度、定位精度；(12)機(jī)床及控制系統(tǒng)各部分功能聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)，工作可靠性運(yùn)行；(13)機(jī)床交檢查驗(yàn)收；(14)機(jī)床試生產(chǎn)切削運(yùn)行。 .AXdo'&2i  
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當(dāng)然，對(duì)某項(xiàng)具體工程要做的內(nèi)容可能會(huì)有增減，但基本內(nèi)容大致都包括了。 NUMi])HkN  
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4 改造工作經(jīng)常遇到的難點(diǎn) So#dJ>  
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1) 評(píng)估困難 \