旧机床及生产线数控化改造的内容、技术与原则
- 发布时间：2013/1/18 8:20:23
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可见我们的大多数制造行业和企业的生产、加工装备绝大数是传统的机床，而且半数以上是役龄在10年以上的旧机床。即使是数控机床，多数是经济型数控机床，生产装备和技术陈旧而落后。用这种装备加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、档次低、成本高、供货期长，从而在、国内市场上缺乏竞争力，直接影响一个企业的产品、市场、效益，影响企业的生存和发展。所以必须大力提高机床的数控化率。
据专家预测，到2000年，我国数控机床消费额可达240.2亿元。这些需求一方面通过购置新设备来满足，另一方面，如果充分利用我国的现有的存量资产，用更新改造后的设备替代和减少购置新设备，可以起到事半功倍的效果。以240.2亿元的需求量估计，即使10%的需求通过设备的再生改造来实现，每年也有24亿元的市场。
2.进口设备和生产线的数控化改造市场
我国自改革开放以来，很多企业从国外引进技术、设备和生产线进行技术改造。据不*统计，从1979～1988年10年间，全国引进技术改造项目就有18446项，大约165.8亿美元。
这些项目中，大部分项目为我国的经济建设发挥了应有的作用。但是有的引进项目由于种种原因，设备或生产线不能正常运转，甚至瘫痪，使企业的效益受到影响，严重的使企业陷入困境。为了充分利用这些设备和生产线，我们对部分引进10年以上、与机械行业有关的技术改造项目进行了一次调查。我们了解到一些设备、生产线从国外引进以后，有的消化吸收不好，备件不全，维护不当，结果运转不良；有的引进时只注意引进设备、仪器、生产线，忽视软件、工艺、管理等，造成项目不完整，设备潜力不能发挥；有的甚至不能启动运行，没有发挥应有的作用；有的生产线的产品销路很好，但是因为设备故障不能达产达标；有的因为能耗高、产品合格率低而造成亏损；有的已引进较长时间，需要进行技术更新。种种原因使有的设备不仅没有创造财富，反而消耗着财富。
这些不能使用的设备、生产线是个包袱，也是一批很大的存量资产，修好了就是财富。只要找出主要的技术难点，解决“卡脖子”的关键技术问题，就可以zui小的投资盘活zui大的存量资产，争取到zui大的经济效益和社会效益。这也是一个极大的改造市场。
2数控化改造的内容、技术与原则
1.国外改造业的兴起
在美国、日本和德国等发达国家机床工业处于不景气的今天，它们的机床改造却是作为新的经济增长行业，生意盎然，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（Retrofitting）业。从事改装业的公司有：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。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或技术创新，较大幅度地提高水平和档次的更新改造。
考核数控化改造的标准如下：
改造的投入在新机床价格的30%以内，并能取得70%～80%使用效率，认为是成功的；,li>改造投入费的回收期，低于购置新机床投放费的回收期（一般为5～6年）的一半以下（一般为2～3年），改造是有价值的。
也有例外。如某项工程的关键设备，如果从外国购置，其供货时间与价格都无法接受的情况，其改造评价标准应另行考虑。
#数控化改造的利弊
1.减少投资额、交货期短
同购置新机床相比，一般可以节省60%～80%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、刀具自动交换装置、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2～3倍，与购置新机床相比，只能节省投资50%左右。
2.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。
3.熟悉了解设备、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。
4.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。同时工夹具、软件程序、样板及外围设备也能再利用。以加工中心为例，工艺装备的费用一般要占整个机床售价的10%以上。
5.可以采用的控制技术
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。
3数控化改造实例
挂靠在中科院沈阳计算所的数控国家工程研究中心，是数控系统研究开发和工程化的国家工程中心。该中心研制成功我国*台数控系统蓝天一号；解决了我国数控系统从无到有的问题；“八五”期间，该中心承担并完成了5项数控系统的国家攻关项目、两项中科院重大项目，前后形成了蓝天（LT）数控产品4个系列13种型号。
该中心蓝天数控取得了许多国内*：是我国*台数控系统；取得了我国*个数控软件版权；装备了我国*台五轴联动加工中心；五轴联动加工出我国*个叶轮；装备了我国*台双过程曲轴铣床；装备了我国*台非球面光学镜片加工中心；是我国*个批量出口的数控系统。
几年来，数控中心以蓝天系列数控系统为主，采用多种数控技术，成功地改造了机床与生产线近20项；以*数控技术为机床和生产线的数控化改造做了大量的工作，解决了数控化改造的一些共性问题，取得了显著的经济效益和社会效益。
例如使用蓝天数控系统，1992年开始，在*天津机车车辆机械厂改造了2台生产增压器叶轮的数控机床；1993年、1995年在鞍山无缝钢管厂分别改造石油管生产线中的2台数控机床；1994年开始陆续为航空总公司沈阳黎明发动机制造公司改造4台数控机床和加工中心；1995年开始，为鞍山高压容器厂改造两条旋压器收口机生产线。以上改造的设备，有的已运行7年，至今仍正常运转，深受用户好评。另外，使用蓝天数控和其它系统，还成功地为一汽集团汽车生产线改造了8台数控机床。其中典型的改造实例如下。
1.鞍山无缝钢管厂石油管生产线的数控改造
该车间用数控车床加工石油钻井用石油钢管衔接螺纹，其形状特殊，加工精度和重复精度要求高。该机床的原装数控系统是美国GE公司的550NC系统。由于年久失修，常出故障，没有资料和备件，厂里技术力量解决不了问题，机床处于停产状态。我们采用国家“八五”攻关成果和*的双过程四轴联动共用Z轴技术，替代了较落后的GE550NC系统，恢复了生产，提高了自动化程度。该车间先后改造了2台车丝机床，改造装备费投资44万元，年新增产值为2160万元，新增利税162万元。
2.沈阳黎明发动机制造公司的数控改造
中国航空工业总公司沈阳黎明发动机制造公司使用蓝天数控系统，先后为该公司数控中心改造了4台进口数控机床和加工中心。这些数控机床引进年代较早，原先的数控系统年久失修，功能不够，故障频出，不能适应生产要求。由于购置新机床费用太高，而这些数控机床主机仍有使用价值，所以我们以技术成果重点改造了数控系统及其相关的控制部件。结果恢复了生产，提高了产品质量，提高了产值与效益。
改造了70年代由法国进口的TFM160N大型立式车床（价值300万人民币）的数控系统，重新配备电气线路。改造后该机床加工美国某飞机发动机部件，产值达400万美元，而改造投资仅有16万元。还改造了英国进口的数控铣床200C（价值100多万元）和德国进口的数控车床V800（价值100多万元）。更新改造了国外进口的BMC—10B（5）五坐标加工中心（为二手货，其价值400多万元）的控制系统。采用*的蓝天数控系统更新改造，改造后的机床具有90年代*技术性能：五轴联动，六轴伺服控制、强力切削、全闭环大行程快速进给、ATC控制；链式刀库容量60把刀，随机换刀；三位双托盘任意交换，工作台面1000mm×1000mm，工作台翻转轴（A轴）同步控制；采用对称齿轮传动结构，双伺服系统（A1和A2轴）由数控同步控制，工作台翻转力量大；温度补偿，主轴和立柱间温差补偿，确保高精度加工需要；该项改造费为53万元。
3.鞍山高压容器厂自动生产线的数控改造
鞍山高压容器厂有两条高压气瓶生产线，其中一条是1986年花300多万美元由美国进口的二手生产线，另一条是国产生产线。进口生产线由于先天不足等原因，多年处于瘫痪状态。我中心承担该生产线关键收口机的改造任务，以蓝天8530数控系统、伺服驱动系统和闭环控制技术改造了原先较落后、故障百出的可编程控制器系统、步进驱动系统和开环控制。短短3个月，不仅改造了收口机，恢复了生产，提高了自动化水平，而且生产的产品通过了美国的DOT质量认证，取得了免检的信誉，美商要包销该产品。然后，又着手以PLC技术改造了Salem热处理炉控制，使该生产线的两大难题都得到圆满的解决。改造后的生产线年产可达10万只，每只瓶75美元，年产值可达750万美元，相当6000万元人民币。而这两项改造仅投资40万人民币，但盘活了几千万元的资产。
“八五”攻关的数控成果不仅修复、改造一条停产的生产线，而且还救活一个濒临破产的企业。该项目受到辽宁省省长、鞍山市市长等领导同志的高度赞扬，鞍山市科委领导专程到沈阳计算所，特别嘉奖课题有功人员人民币10万元。目前又用蓝天8530数控系统改造另一条国产高压气瓶生产线。
4技改面临的问题和建议
技术改造在有些单位不受重视，认为修修补补不成大气，有了资金就上新的项目，买新设备开新线。另外，对旧的设备、国产的设备、国产的系统、国内技术信心不足，看不起。
有些单位看不起国内技术。如果请外国人来维修设备，从国外上飞机起，每小时十几美元花费，加上来往的机票、住宿，几天时间就要花上万元。这样大的开销其认为正常，可以接受。但是同样的服务，中国人就要不出同样的价格。即便以外国人价格的几分之一达成协议，但干完活以后要钱也是很困难，这样就制约了技改以及国内设备、国内技术的发展。
技术改造市场还没有统一规范，有改造任务的单位，不知到那里去找人；有的人不知到那里去找活。技改服务没有明确的服务标准，参与技改的队伍参差不齐。有的几个人临时拉起队伍干活，活完以后就散伙，用户得不到后续的技术支撑和保障。
建议由有关部门规划、规范技术改造市场和服务标准，成立一些专业化的改造队伍。建议各行业部门建立、建全技术改造项目招标投标制度，制定相应的政策法规，开辟技改的资金渠道，使技改纳入正常健康的发展轨道。运用计算机网络技术，建立国内数控技术资源库和需要改造的故障设备库。营造公开、公正、公平合理、快捷的技术改造市场。
5结束语
据不*统计，我国从70年代起便已开始用电子技术来改造旧机床。根据对全国320家大中型企业统计，近10年来各自采用电子技术改造的旧机床约有1万台，其中车床4700多台、铣床近500台、镗床2000余台、磨床1700台、其它类型机床800多台。这说明我国已有了一支机床改造的队伍，积累了一定的实践经验，这对推动和发展以数控技术为中心的改造业无疑是十分有利的。