数控83440.doc

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1、专家如何看待机械行业的发展趋势？机械行业的发展趋势 机械工程以增加生产、提高劳动生产率、提高生产的经济性为目标来研制和发展新的机械产品。未来的时代，新产品的研制将以降低资源消耗，发展洁净的再生能源，治理、减轻以至消除环境污染作为超经济的目标任务。机械可以完成人用双手和双目，以及双足、双耳直接完成和不能直接完成的工作，而且完成得更快、更好。现代机械工程发明出越来越精巧和越来越复杂的机械和机械装置，使过去的许多幻想成为现实。人类现在已能上游天空和宇宙，下潜大洋深层，远窥百亿光年，近察细胞和分子。新兴的电子计算机硬、软件科学使人类开始有了加强，并部分代替人脑的科技手段，这就是人工智能。这一新的发展已

2、经显示出巨大的影响，而在未来年代它还将不断地创造出人们无法想象的奇迹。人类智慧的增长并不减少双手的作用，相反地却要求手作更多、更精巧、更复杂的工作，从而更促进手的功能。手的实践反过来又促进人脑的智慧。人类的整个进化过程中，以及在每个人的生长过程中，脑与手是互相促进和平行进化的人工智能与机械工程之间的关系近似于脑与手之间的关系，其区别仅在于人工智能的硬件还需要利用机械制造出来。过去，各种机械离不开人的操作和控制，其反应速度和操作精度受到进化很慢的人脑和神经系统的限制，人工智能将会消除了这个限制。计算机科学与机械工程之间的互相促进，平行前进，将使机械工程在更高的层次上开始新的一轮大发展。19 世纪

3、时，机械工程的知识总量还很有限，欧洲的大学院校中它一般还与土木工程综合为一个学科，被称为民用工程， 19 世纪下半叶才逐渐成为一个独立学科。进入 20 世纪，随着机械工程技术的发展和知识总量的增长，机械工程开始分解，陆续呈现了专业化的分支学科。这种分解的趋势在 20 世纪中期，即在第二次世界大战结束的前后期间达到最高峰。由于机械工程的知识总量已扩大到远非个人所能全部掌握，一定的专业化是必不可少的但是过度的专业化造成知识过分分割，视野狭窄，不能统观和统筹稍大规模的工程的全貌和全局，并且缩小技术交流的范围，阻碍新技术的出现和技术整体的进步，对外界条件变化的适应能力很差。封闭性专业的专家们掌握的知识

4、过狭，考虑问题过专，协同工作时配合协调困难，也不利于继续自学提高。因此自 20 世纪中、后期开始，又出现了综合的趋势。人们更多地注意了基础理论，拓宽专业领域，合并分化过细的专业。综合与专业是多层次的机械工程内部有综合与专业的矛盾；全面的工程技术中也同样有综合和专业问题。人类的全部知识中，包括社会科学、自然科学和工程技术，也有处于更高一层、更宏观的综合与专业问题。机床数控化的各种问题及内容一、机床进行数控化改造的必要性1. 微观看改造的必要性微观上看，数控机床比传统机床有以下突出的优越性，而且这些优越性均来自数控系统所包含的计算机的威力。o 可以加工出传统机床加工不出来的曲线、曲面等复杂的零件。

5、由于计算机有高超的运算能力，可以瞬时准确地计算出每个坐标轴瞬时应该运动的运动量，因此可以复合成复杂的曲线或曲面。 o 可以实现加工的自动化，而且是柔性自动化，从而效率可比传统机床提高37倍。由于计算机有记忆和存储能力，可以将输入的程序记住和存储下来，然后按程序规定的顺序自动去执行，从而实现自动化。数控机床只要更换一个程序，就可实现另一工件加工的自动化，从而使单件和小批生产得以自动化，故被称为实现了“柔性自动化”。 o 加工零件的精度高，尺寸分散度小，使装配容易，不再需要“修配”。 o 可实现多工序的集中，减少零件 在机床间的频繁搬运。 o 拥有自动报警、自动监控、自动补偿等多种自律功能，因而可

6、实现长时间无人看管加工。由以上五条派生的好处。如：降低了工人的劳动强度，节省了劳动力(一个人可以看管多台机床)，减少了工装，缩短了新产品试制周期和生产周期，可对市场需求作出快速反应等等。以上这些优越性是前人想象不到的，是一个极为重大的突破。此外，机床数控化还是推行FMC(柔性制造单元)、FMS(柔性制造系统)以及CIMS(计算机集成制造系统)等企业信息化改造的基础。数控技术已经成为制造业自动化的核心技术和基础技术。2. 宏观看改造的必要性宏观上看，工业发达国家的军、民机械工业，在70年代末、80年代初已开始大规模应用数控机床。其本质是，采用信息技术对传统产业(包括军、民机械工业)进行技术改造。

7、除在制造过程中采用数控机床、FMC、FMS外，还包括在产品开发中推行CAD、CAE、CAM、虚拟制造以及在生产管理中推行MIS(管理信息系统)、CIMS等等。以及在其生产的产品中增加信息技术，包括人工智能等的含量。由于采用信息技术对国外军、民机械工业进行深入改造(称之为信息化)，最终使得他们的产品在国际军品和民品的市场上竞争力大为增强。而我们在信息技术改造传统产业方面比发达国家约落后20年。如我国机床拥有量中，数控机床的比重(数控化率)到1995年只有1.9，而日本在1994年已达20.8，因此每年都有大量机电产品进口。这也就从宏观上说明了机床数控化改造的必要性。二、如何进行机床数控化改造1.

8、 国外改造业的兴起在美国、日本和德国等发达国家，它们的机床改造作为新的经济增长行业，生意盎然，正处在黄金时代。由于机床以及技术的不断进步，机床改造是个永恒的课题。我国的机床改造业，也从老的行业进入到以数控技术为主的新的行业。在美国、日本、德国，用数控技术改造机床和生产线具有广阔的市场，已形成了机床和生产线数控改造的新的行业。在美国，机床改造业称为机床再生(Remanufacturing)业。从事再生业的著名公司有：Bertsche工程公司、ayton机床公司、Devlieg-Bullavd(得宝)服务集团、US设备公司等。美国得宝公司已在中国开办公司。在日本，机床改造业称为机床改装(Retro

9、fitting)业。从事改装业的著名公司有：大隈工程集团、岗三机械公司、千代田工机公司、野崎工程公司、滨田工程公司、山本工程公司等。2. 数控化改造的内容机床与生产线的数控化改造主要内容有以下几点：其一是恢复原功能，对机床、生产线存在的故障部分进行诊断并恢复；其二是NC化，在普通机床上加数显装置，或加数控系统，改造成NC机床、CNC机床；其三是翻新，为提高精度、效率和自动化程度，对机械、电气部分进行翻新，对机械部分重新装配加工，恢复原精度；对其不满足生产要求的CNC系统以最新CNC进行更新；其四是技术更新或技术创新，为提高性能或档次，或为了使用新工艺、新技术，在原有基础上进行较大规模的技术更新

10、或技术创新，较大幅度地提高水平和档次的更新改造。3. 数控化改造的优缺点a. 减少投资额、交货期短同购置新机床相比，一般可以节省6080的费用，改造费用低。特别是大型、特殊机床尤其明显。一般大型机床改造，只花新机床购置费用的1/3，交货期短。但有些特殊情况，如高速主轴、托盘自动交换装置的制作与安装过于费工、费钱，往往改造成本提高23倍，与购置新机床相比，只能节省投资50%左右。b. 机械性能稳定可靠，结构受限所利用的床身、立柱等基础件都是重而坚固的铸造构件，而不是那种焊接构件，改造后的机床性能高、质量好，可以作为新设备继续使用多年。但是受到原来机械结构的限制，不宜做突破性的改造。c. 熟悉了解

11、设备、便于操作维修购买新设备时，不了解新设备是否能满足其加工要求。改造则不然，可以精确地计算出机床的加工能力；另外，由于多年使用，操作者对机床的特性早已了解，在操作使用和维修方面培训时间短，见效快。改造的机床一安装好，就可以实现全负荷运转。d. 可充分利用现有的条件可以充分利用现有地基，不必像购入新设备时那样需重新构筑地基。e.可以采用最新的控制技术可根据技术革新的发展速度，及时地提高生产设备的自动化水平和效率，提高设备质量和档次，将旧机床改成当今水平的机床。4. 数控系统的选择数控系统主要有三种类型，改造时，应根据具体情况进行选择。a. 步进电机拖动的开环系统该系统的伺服驱动装置主要是步进电

12、机、功率步进电机、电液脉冲马达等。由数控系统送出的进给指令脉冲，经驱动电路控制和功率放大后，使步进电机转动，通过齿轮副与滚珠丝杠副驱动执行部件。只要控制指令脉冲的数量、频率以及通电顺序，便可控制执行部件运动的位移量、速度和运动方向。这种系统不需要将所测得的实际位置和速度反馈到输入端，故称之为开环系统，该系统的位移精度主要决定于步进电机的角位移精度，齿轮丝杠等传动元件的节距精度，所以系统的位移精度较低。该系统结构简单，调试机床维修方便，工作可靠，成本低，易改装成功。b. 异步电动机或直流电机拖动，光栅测量反馈的闭环数控系统该系统与开环系统的区别是：由光栅、感应同步器等位置检测装置测得的实际位置反

13、馈信号，随时与给定值进行比较，将两者的差值放大和变换，驱动执行机构，以给定的速度向着消除偏差的方向运动，直到给定位置与反馈的实际位置的差值等于零为止。闭环进给系统在结构上比开环进给系统复杂，成本也高，对环境室温要求严。设计和调试都比开环系统难。但是可以获得比开环进给系统更高的精度，更快的速度，驱动功率更大的特性指标。可根据产品技术要求，决定是否采用这种系统。c. 交/直流伺服电机拖动，编码器反馈的半闭环数控系统半闭环系统检测元件安装在中间传动件上，间接测量执行部件的位置。它只能补偿系统环路内部部分元件的误差，因此，它的精度比闭环系统的精度低，但是它的结构与调试都较闭环系统简单。在将角位移检测元

14、件与速度检测元件和伺服电机作成一个整体时则无需考虑位置检测装置的安装问题。当前生产数控系统的公司厂家比较多，国外著名公司的如德国SIEMENS公司、日本FANUC公司；国内公司如中国珠峰公司、北京航天机床数控系统集团公司、华中数控公司和沈阳高档数控国家工程研究中心。选择数控系统时主要是根据数控改造后机床要达到的各种精度、驱动电机的功率和用户的要求。5. 数控改造中主要机械部件改装探讨一台新的数控机床，在设计上要达到：有高的静动态刚度；运动副之间的摩擦系数小，传动无间隙；功率大；便于操作和维修。机床数控改造时应尽量达到上述要求。不能认为将数控装置与普通机床连接在一起就达到了数控机床的要求，还应对

15、主要部件进行相应的改造使其达到一定的设计要求，才能获得预期的改造目的。a. 滑动导轨副对数控车床来说，导轨除应具有普通车床导向精度和工艺性外，还要有良好的耐摩擦、磨损特性，并减少因摩擦阻力而致死区。同时要有足够的刚度，以减少导轨变形对加工精度的影响，要有合理的导轨防护和润滑。b. 齿轮副一般机床的齿轮主要集中在主轴箱和变速箱中。为了保证传动精度，数控机床上使用的齿轮精度等级都比普通机床高。在结构上要能达到无间隙传动，因而改造时，机床主要齿轮必须满足数控机床的要求，以保证机床加工精度。c. 滑动丝杠与滚珠丝杠丝杠传动直接关系到传动链精度。丝杠的选用主要取决于加工件的精度要求和拖动扭矩要求。被加工

16、件精度要求不高时可采用滑动丝杠，但应检查原丝杠磨损情况，如螺距误差及螺距累计误差以及相配螺母间隙。一般情况滑动丝杠应不低于6级，螺母间隙过大则更换螺母。采用滑动丝杠相对滚珠丝杠价格较低，但难以满足精度较高的零件加工。滚珠丝杠摩擦损失小，效率高，其传动效率可在90%以上；精度高，寿命长；启动力矩和运动时力矩相接近，可以降低电机启动力矩。因此可满足较高精度零件加工要求。d. 安全防护最后扬州品诺自动化公司的数控机床维修人员提示，改造效果必须以安全为前提。在机床改造中要根据实际情况采取相应的措施，切不可忽视。滚珠丝杠副是精密元件，工作时要严防灰尘特别是切屑及硬砂粒进入滚道。在纵向丝杠上也可加整体铁板

17、防护罩。大拖板与滑动导轨接触的两端面要密封好，绝对防止硬质颗粒状的异物进入滑动面损伤导轨.如何正确对待进口数控机床的维修和使用发布时间:2011-12-06很多的机床维修人员认为进口数控设备好用不好修，这是由于没有对进口数控机床的特点有足够的了解。数控机床维修人员要维修好进口数控设备，应该首先认识它的特点，针对这些特点展开维修思路，对准确、快速地判断故障有所裨益。一、进口数控设备的质量也不一定都是很好的进口的机床数控化改造设备大多是当今最前沿科技应用的产物，但由于厂家仓促上马，没有足够时效考验，难免存在设计、制造不完善之处。 从德国GEHRING公司购入的缸孔珩磨机，采用先进的数控液压伺服技术

18、，较好地解决了对网纹角度、深度、缸孔直径及圆柱度的闭环控制。该公司是一个享誉世界的知名公司，其新开发出的激光珩磨技术正在奔驰汽车厂试验，据悉非常成功。但就是这样一个知名公司生产的设备，使用一年多后，经常发生莫名其妙的运行突然中断、设备停车等故障。有时重新启动后恢复正常，有时要反复多次才正常，有时连续一段时间无问题，有时却连续出问题。报警信息显示“SYSTEM COMMUNICATION”系统通信故障。这种现象一般称做“软故障”。起初怀疑是电网噪声、谐波干扰所致，遂对电网质量进行了检测。检测报告显示，电网谐波超标，建议过滤。一般情况下，电网谐波质量大都超标。电网干扰仅仅是外因，系统的整体抗干扰性

19、能才是内因。进口数控设备大多有简单的电网噪声过滤技术，使用一年多后才出问题，说明系统是能抵抗外界干扰的。如今，要么是外界干扰变强了，要么是系统抗干扰性能变差了。从厂内其他进口数控设备能正常运行看，很可能是系统问题。在对GEH A25模块进行试验时发现，该模块在开机通信时就有障碍，联机速度慢，抗干扰性能变差，只不过被主机忽略了。更换一块新模块后，设备运行稳定，故障消失。原来这套CNC-GOP系统是GEHRING公司与SIEMENS公司合作开发的专利产品，专用功能强，控制方便、性能稳定。由于是新开发的系统，没有经过足够的时效考验，抗干扰、稳定性差。其实，有许多处在设备制造技术前沿的厂家都存在类似的

20、问题。所以，不能盲目崇拜西方高技术，要看到即使是先进的技术也还是在发展中，还是有可能存在缺陷。越是先进的技术越可能有缺陷。在维修进口数控设备时，既要承认它的技术先进性，又要实事求是地看到它的不足。二、通过读报警信息来进行维修进口设备数控系统控制部分设计严谨，一个看似极小的异常也会收进报警条目，并有可能让机器停下。在实际修理进口数控设备过程中，阅读报警信息是寻求快速修理的最基本也是最便捷的方法。但不是每条信息都可信，每条信息都可以拿来就用。在名目繁多的报警信息里，有许多可能对维修无用甚至可能起误导作用，要善于从这些信息里去粗取精、去假存真。例如，德国SCHAUDT公司生产的数控凸轮磨床，是一台磨

21、削凸轮桃型的CBN磨床。每次一开机，就会出现一大堆报警。其实都是刚开机，有许多准备条件暂时还不满足造成的，没什么实际意义。一次，机床报警显示“Filter of oil dirty”静压系统过滤器脏。该设备主轴滑台采用静压浮动导轨。将过滤器拆下清洗，可是装上之后还是报警；又取来一只新过滤器装上，报警还是不能消除。仔细查看了PLC报警代码，顺着代码查找到该故障报警条件为静压浮动导轨的压力传感器不工作。该故障设计解释是：当该压力传感器感应不到压力时便理解为是过滤器堵住了。但通过仔细检查，过滤器是好的，恰恰是压力传感器有问题，该发出信号而没发出信号。一个报警信息的给定，是设计师依据PC模拟得到的，不

22、是他多年现场维修的经验体会，往往是按常规逻辑性设计，带有设计者个人对模拟结果的理解因素。可是故障的发生往往是出乎意外的，还是要根据故障现象和随机资料去推理、判断。对机器提供的报警信息，正确的态度是：绝不可不信，但不可全信。切不要轻信报警信息，不要掉进假报警信息的陷阱。三、备份是一定要做的，而且是在机床开始使用之前备份是最好的进口数控设备大多应用了现代微电子数控技术并用PC机进行管理，应该说用PC机管理CNC-PLC及OP系统，对机床的操作性能、可维护性能是有了很大的提高。但如果忘记了及时备份，一旦机床发生程序或参数丢失，就会带来麻烦。尤其是各种电脑病毒猖獗的情况下，对PC系统进行备份更有必要。

23、一次假期后，一台进口数控设备开机出现OP面板信号灯闪烁报警。经检查，确认是SIEMENS系统内部CNC、PLC参数全部丢失了。随即进行程序恢复工作，将进口时资料中带来的光盘、软盘等数据输进系统后，机器仍不能运转。原来这些资料大都是厂家在出厂时所做的备份，经过试运行调试及现场的运转后，部分程序、特别是绝大多数的参数都有很大修改。尤其是SIEMENS系统按欧洲安全标准要求，在程序写完后，还要进行用户协议的签署。假如手头没有最新的备份，对恢复系统又不熟悉，就会非常被动。怎样才能避免丢失程序后的被动发生呢？就是要作最坏情况发生硬盘损坏的准备。硬盘损坏后，一切努力都无法进行。当然，重新制作新的系统硬盘也

24、是可能的，但进口数控设备中大多硬盘都是非标的。有些能用笔记本硬盘替代，但这种尝试成功的把握不是很大。特别是对汽车制造企业，要求设备在尽可能短的时间内修复，不可能给出太多的时间去作硬盘恢复工作。为了应付可能发生的系统程序突然丢失，行之有效的方法有下列几种：（1）复制硬盘。这是最安全、可靠的方法。购一块与PC机完全一致的新硬盘，复制好后妥善保存，一旦发生PC硬盘故障，立刻将备份硬盘换上。优点是快速可靠，缺点是成本高。 （2）在PC机的D盘，给系统盘C盘作GHOST备份。这是一个对付PC系统故障（包括病毒破坏）的简易高效的方法，有时所有杀毒方法都没有重新给系统盘C盘GHOST恢复一次来得有效。GHO

25、ST选用V 7.50版本在 DOS下运行效果更好。（3）将PC硬盘内容GHOST备份刻录进光盘。此种方法安全可靠，是机外备份文件的好方法。（4）对PC机硬盘的D盘作完整备份，必须要标注清楚文件名、产品名称、参数类型、日期等重要标识。这是最基本也是最方便的备份方法，一旦机器程序或参数发生丢失可立即进行恢复工作。缺点是一旦PC机自身出现故障则无法进行程序恢复工作。四、备件要合理的储备为了保证进口数控设备在生产中正常运行，浩普科技有限公司的维修师父提倡自己动手修复已损坏的器件。但数控器件一般技术含量高，大都有知识产权保护，无法轻易修复，必须储备必要的备件。备件储备量的大小和品种选择，一直是一个有争议

26、的话题，储备太多占用资金量过大，形成浪费；储备太少，又不能满足生产需要。进口数控设备的备件储备，可根据以下几个因素确定：（1）进口数控设备所构成的软硬件情况是有区别的。对属于一些生产厂家自行开发的产品，应该根据供货情况尽可能足量储备。因为这些备件通常供货渠道窄，采购周期长，属“垄断产品”，有必要“有备无患”。（2）根据市场供应情况进行储备。像大路货SIEMENS、FANUC等产品，市场货源较足，可根据其采购交货期适量储备。短期可采购到的，可暂缓采购，交货期较长的，可适当采购。（3）尽量在采购时就选订同一厂家的数控系统，这样可以极大的节约备件费用。（4）根据生产产量确定备件储备量。备件储备，说到

27、底就是为保障正常生产不中断而进行的“保险投资”，产量越大，“投保额”就越大，这是符合经济规律的。两班生产就应比单班生产的储备量大，反之，则可考虑适当减小。（5）参照进口数控设备的机、电复杂系数。复杂系数大，相应的储备量可稍大，反之，可稍小。（6）储备量一般不突破购进时设备价格的5%，当然这是个参考量，具体还应看该设备的其它因素情况。数控机床使用与维修理念讲解机床作为工作母机和维修工具，早已成为各个工业领域不可或缺的必要装备。数控机床的产生与发展，更是制造高质量、高效率、高一致性产品的有力保障。随着人类社会的飞速发展与进步，各种新材料、新技术、新工艺、新结构、新配件不断涌现，各个领域不断提出新的

28、要求，这一切都使得机床的结构、性能千变万化。计算机技术的高速发展又使得机床数控系统正在以更短的周期更新。面对如此的形势，机床制造者在不断努力跟踪时代的步伐，机床的使用者、维修者也要努力跟上。为使读者及时了解数控机床的技术与知识，加深数控机床使用与维修理念上的认识，组织了此讲座，力图对读者有所帮助。第1讲一个新兴的工业领域-机床大修与数控化改造机械制造业在世界经济发展中，作为基础产业，具有重要的地位。为此，各国的经济学家和企业家在不断探索新形势下的各种先进制造技术及制造业的发展战略。作为制造业核心的机床制造业则是支柱的基石，是任何行业都不可或缺的。一、产生与发展的社会、经济基础(1)我国现有的、

29、数以万计的陈旧、落后的机床是机床大修与数控化改造行业产生的现实基础我国是一个发展中国家，由于长期自身机制的不适应性，经济实力过低、技术落后、设备陈旧，极大地制约着国民经济的发展。为尽快改变我国机械制造业的落后状态，近二十多年来，我们在艰难地发展民族机床制造业的同时，积极地引进了世界先进技术与设备。一方面与世界先进机床制造厂合作，不断生产出具有世界先进水平的各类机床；另一方面直接购进了大量的各类机床。这一切都为我国国民经济的快速发展起到了巨大的作用。但是，机床长期运转甚至超负荷使用，同时又缺少认真的维修与保养，造成机床严重磨损，丧失了精度；有些机床则由于企业人员及产品结构的改变，或由于技术力量不

30、足而被长期闲置，需要使用时却发现早已锈迹斑斑，电控系统不能起动；由于新产品制造的需要，原有机床性能已不能满足使用要求，急需更新升级改造；由于世界计算机及网络技术的飞速发展，造成数控系统、驱动系统厂的产品更新加快，原有产品过早停产，给备件更换与维修带来一定困难；况且数控系统的使用寿命一般在510年，而我国大多数机床都在超期服役。这些诸多因素都需要对机床进行大修及数控化升级改造。(2)新进的大批二手机床成为机床大修及数控化改造行业的催化剂自改革开放以来，许多企业引进了一大批国外淘汰的旧机床，虽然有一部分尚能满足使用要求，但是多数由于缺少经验、技术、资料及备件等因素，造成虽廉价购进但却不能继续发挥作

31、用而闲置的尴尬局面。其中不乏有为改造后投入使用而引进的旧机床和生产线。这里多数的二手机床只要再有适当的资金投入，经过大修改造即可发挥作用。(3)显著的经济效益是机床大修及数控化改造行业的发展动力对于机床拥有者来说，只需花费购买相同新机床30%以下的费用即可获得相同的使用效果。根据国际该行业的记载，即使将原机床的结构性能进行彻底改造升级，也只需花费购买新机床60%左右的价格。对于机床大修改造业内公司来说，这不仅为他们的服务企业产生巨大社会经济效益，而且也是他们自身生存和发展的根本动力。(4)机床大修及数控化改造的优势是该行业生存与发展的有利条件旧机床的大修、翻新、升级改造与购买新机床相比，具有下

32、列优势：交货期短。尤其是大型机床和特殊专用机床优势更加明显。性能更稳定。各基础件经长期时效，几乎不会产生应力变形而影响精度；各功能部件经长期磨合。功能稳定性可靠性好。设计风险小。新机床设计中带来的技术、方案风险在大修改造中几乎不存在。可以更充分地体现用户的意愿。用户与维修人员可以依照实际需要和机床长期使用情况，在大修改造中提出对机床性能、操作与维修等方面的改进(包括增、改)意见，有权选择机械零部件、数控系统等电气设备的规格、型号、性能等。更有利于使用与维护。由于用户、维修人员不仅可以直接参与改造方案的制定，而且可以参与改造的全过程，可以直接获取各种技术信息，更深入地掌握机床的结构及性能特点，从

33、而增强使用与维修的主动能力。可以更快地获取最新的更实用的备件。节省大量投资。降低投资风险。(5)社会化、专业化趋势是机床大修及数控化改造行业的必由之路旧机床的数控化改造和翻新不仅仅是当前经济转轨时期必要和重要的行为，而且是一个企业长期发展的战略措施。当前，21世纪知识经济时代，我国大多数企业正面临着企业改制、转轨以进入市场经济，迅速融入国际竞争。这就需要我们企业的领导集中全部力量面对这些挑战。企业集团化和集团内部分散网络化、自治性、并行工作的新型组织、生产结构、敏捷制造技术、虚拟制造技术、可持续制造技术、绿色制造技术等等一系列新的技术理论，都需要下大力量去研究，以开发适销对路产品，提高对市场的

34、快速反应能力；集中人力、财力、物力以提高本企业的市场竞争力，充分发挥自身的优势以最快速度创造出尽可能多的价值。因此，企业自身不可能再像过去计划经济体制下拥有大而全的维修队伍。而设备维修改造的社会化、专业化也就不可避免地成为了大趋势。国外机床的改造与翻新是近期发展起来的一个新兴产业，在先进国家已经形成了一定的规模和市场。而在我国，这一产业才刚刚兴起，按照应具备的条件来衡量还相距甚远。但是业内有识之士正在努力塑造自己、完善自己，相信不久的将来，一批具备一定条件和一定规模的机床改造、翻新的专业化企业会成长起来。二、大修改造方案的选择此项工作如果能争得大修改造企业的技术支持可能会更好、更快些。1.前期

35、立项准备工作(1)技术可行性分析主要是瞄准改造目标及加工对象，对被改造机床进行结构、性能、精度等技术现状的全面分析。其中包括机床原来的结构设计是否合理；机床的基础部件和结构件是否仍然完好；普通机床改为数控机床，要考察各坐标轴的机械传动结构及导轨副的形式等是否适用；测量机床目前的各项精度与出厂精度进行对比，是否存在差距；综合总结目前机床存在的一切故障和历史上出现过的重大故障。针对上述问题，对照改造目标和典型工件，编写改造任务书，做到改造后的机床达到一定的先进性和实用性。(2)经济可行性分析从实际可操作性出发列出几种应考虑的情况：从机床自身的价值考虑，分析要达到改造目标所需投入是否偏高；从该机床在

36、本单位产品制造中的地位和重要程度来分析改造价值；从该机床的投入产出率估算，是否能较快收回投资，然后迅速产生较好效益；机床改造后提高了机床精度，增加了功能，是否能使本单位产品提高水平，或者能有利于开发新产品，从而获得附加效益。改造资金来源可靠。(3)选择机床改造者这是一个很关键的问题。选择得好，则能顺利完成改造任务，达到改造目标；选择不好，不仅是机床改造的失败，而且浪费了资金和时间，影响生产。用户可根据后面讨论的机床改造应具备的条件来慎重选择。2.技术方案准备(1)机械及液压系统作为机床的最终用户，厂方必须首先要确认，该机床机械及液压系统的状况。如：目前机床的精度，机械传动链的状况，丝杠、导轨的

37、状况，有无重大故障等，以确定机床是大修、项修。如果是非数控机床要改为数控机床，首先要考虑机械改装的可行性，最重要的是导轨的形式及滚珠丝杠的安装。再有就是机械传动机构的传动间隙与传动刚度是否符合数控机床的要求。(2)电气系统在做数控机床改造方案时，用户可以根据机床的状态及工艺要求来选择数控系统。其一，是选择数控制造厂商，目前世界上性能及信誉较好的有：西门子(德国)、发那科(日本)、三菱(日本)、NUM(法国)、FAGOR(西班牙)等。用户可在详细了解上述厂商数控系统的特点及性能价格比等指标的基础上，与实施改造的工程公司一道，选择一个比较适合的数控系统。其二，是根据机床的功能要求选择相应控制系统的

38、类型，做到既能满足机床全部功能要求又不提高标准。我们建议，在选择数控系统方面，要特别注意：一要尽量向一个著名厂家的型号系列靠拢。这样既有利于维修和管理，也利于备件的购买。千万不要把企业的数控系统搞成万国牌。二要清楚所选厂家在国内的维修服务状况，以免将来后患无穷。数控系统选定之后，用户根据机床实际状况，决定更换或不更换驱动系统。若不更换，则必须确认老驱动系统与数控系统是否可以匹配。对于机床测量系统，目前数控系统的要求是增量式脉冲编码输入，所以老机床所配的感应同步尺或旋转变压器等测量元件均需用增量式脉冲编码器、光栅尺代替。对于外围电路，改造可采取的方案有两种：“接口型改造”，即保留外围继电器电路，

39、只对NC、PLC进行改造，新PLC不参与外围电路控制，只处理NC所需的指令信号。此方案改造设计、调试工作量较小。另一种是“彻底改造”，在继电器逻辑较复杂，故障率较高，用户又能提供清楚逻辑图的情况下，可用新NC所带的PLC将外围电路全部改造，简化了外围电路，又合理利用了PLC的控制能力。此方案可大大简化硬件电路，大大提高可靠性，但改造设计、调试工作量较大。(3)各部分安装形式的确定其一，控制系统的安装常见的有悬挂式、柜式、台式等。安装方式的选定，直接决定各种连接电缆的走线方式和电缆长度，也关系到操作与维修的方便性。其二，驱动系统的安装，原则上只能采取电气柜内安装这一种方式，应考虑的因素有通风冷却

40、，电缆走线方式及长度，对其他电器的干扰等。其三，电动机的安装，根据机床的实际，确定电动机的安装方式：法兰式，底座式，带底座法兰式，再加上轴伸方向、电动机接线盒的位置等，这些由电动机的订货辅助参数确定。其四，测量系统的安装，如选择电动机内装编码器的结构方式，电动机安装一确定，它也就确定了；外装式需要有弹性联轴节、安装卡子、电缆走线方向及长度等的考虑；对于光栅尺，安装的问题则应重视，除安装可行性外，定尺、动尺的安装配合、安装精度、温度影响等均需考虑。三、项目的实施1.施工队伍的选择机床大修改造方案设计的好坏，大修改造成果的优劣，除了经济因素外，很大程度上依赖于施工队伍的素质。这是一项很重要的工作，

41、参与项目施工的公司应具备下列条件。(1)完整、高效的技术支持体系关键是人的因素。该公司应具备一支包括机械、电气、液压、工艺工装等全方位的、具有多年丰富的设计、制造、装配、调试工作经验的工程师队伍，同时还应有一支能打硬仗的现场施工队伍。这种工作模式是当今市场的经济条件下的流行模式。(2)适应市场经济条件下的经营管理模式关键还是人的因素。摈弃计划经济条件下企业管理中的一切阻碍发挥每个人积极性的组织形式和管理方法，组建起能快速响应市场需求的企业结构，并在市场经济的发展中不断改进、完善，同时还要考虑该公司的规模、资金状况等诸多因素。2.硬件定货经过如上的全面考虑，施工队伍已选定，技术方案的细节确定，订

42、货清单即可列出。用户和工程公司可本着相互信任的态度，从降低成本和保证可靠性两方面综合考虑，确定国内外定货清单，并签订正式改造合同。在定货进行的同时，工程人员即可开始着手进行系统机械大修、项修及电气软件编制、实验室调试工作。3.现场调试这是改造能否成功的关键环节，工程人员在这一阶段完成机、电联调，数控系统的最终调试、驱动系统的参数最佳化调节等工作，并为验收作准备。4.试加工验收通常有两个内容：标准样件的试切削，按照国际标准，不同类型的机床都有相应的标准试切削程序；机床精度的校验，根据各厂测量水平的高低，采用相应手段，有条件的用户可采用激光干涉仪进行测量，这样机床位置测量系统的补偿可采用得到的数据

43、，从而提高机床精度。5.资料、培训及保修在验收工作结束之后，还需要进行技术资料整理、归档并提供给用户，还要对用户进行技术培训及保修工作。旧机床的数控化改造事业方兴未艾，在我国目前形势下将大批故障机床尤其是一大批进口的数控机床、精密机床和二手设备进行改造、升级，以较小的投入尽快使这些设备在经济发展中发挥效能、创造效益，的确是许多企业的一项不可忽视的课题。 数控机床系统产生振动爬行的原因及消除措施摘要：数控系统振荡问题是数控机床调试或运行中常见的故障，本文介绍了数控机床伺服系统的控制原理及产生振荡的原因分析并提出了全闭环控制系统消除振荡的理论依据和方法。一、引言数控系统的振荡现象已成为数控全闭环系

44、统的共同性问题。系统振荡时会造成机床产生爬行与振动故障，尤其在卧式带立柱的轴和旋转数控工作台轴其系统出现振荡的频率较高。该问题已成为影响数控设备正常使用的重要因素之一。二、产生振荡的原因分析机床的振荡故障通常发生在机械部分和进给伺服系统。产生振荡的原因有很多，陈了机械方面存在不可消除的传动间隙、弹性变形、摩擦阻力等诸多因素外，伺服系统的有关参数的影响也是重要的一方面。伺服系统有交流和直流之分，本文主要讨论直流伺服系统因参数影响引起的振荡。大部分数控机床采用的是全闭环方式，其控制原理图如图所示。由图可分析，引起伺服系统振动的原因大致有四种情况：a位置环不良又引起输出电压不稳；b速度环不良引起的振

45、动；c伺服系统可调定位器太大引起电压输出失真；d传动机械装如丝杠间隙太大。这些控制环的输出参数失真或机械传动装置间隙太大都是引起振动的主要因素。它们都可以通过伺服控制系统进行参数优化。三、消除振荡的基本措施(一)闭环伺服系统造成的振荡有些数控伺服系统采用的是半闭环装置，而全闭环伺服系统必须是在其局部半闭环系统不发生振荡的前提下进行参数调整，所以两者大同小异，本文只讨论全闭环情况下的参数优化方法。(二)降低位置环增益在伺服系统中有参考的标准值，例如FANUC0-C系列为3000，西门子3系统为1666，出现振荡可适当降低增益，但不能降太多，因为要保证系统的稳态误差。(三)降低负载惯量比负载惯量比

46、一般设置在发生振动时所示参数的70%左右，如不能消除故障，不宜继续降低该参数值。(四)加入比例微积分器(PID)比例微积分器是一个多功能控制器，它不仅能有效地对电流电压信号进行比例增益，同时可调节输出信号滞后成超前的问题，振荡故障有时因输出电流电压发生滞后成超前情况而产生，这时可通过PID来调节输出电流电压相位。(五)采用高频抑制功能以上讨论的是有关低频振荡时参数优化方法，而有时数控系统会因机械上某些振荡原因产生反馈信号中含有高频谐波，这使输出转矩里不恒定，从而产生振动。对于这种高频振荡情况，可在速度环上加入一阶低通滤波环节，即为转矩滤波器。其控制原理如图所示。图2表明，速度指令与速度反馈信号

47、经速度控制器转化为转矩信号，转矩信号通过一阶滤波环节将高频成分截止，从而得到有效的转矩控制信号。通过调节参数可将机械产生的100Hz以上的频率截止，从而达到消除高频振荡的效果。综上所述，利用双位反馈可使系统在全闭环和半闭环两种方式下进行，从而大大提高了系统的调节范围，也增加了系统的调节参数。从时间常数上可知，该系统可在停止状态下进行全闭环误差调整，在过渡状态下可进行半闭环调整。现以FANUC0-C为例，将具体参数调整过程进行简单介绍。首先设参数P8411#(DPFB)为1，即为选择双位置反馈功能；P8499为位置反馈的最大振幅，一般设置为0；P8478(分子)和P8479(分母)为上图中位转换环节的常数设置，可根据要求设置