【文章內(nèi)容簡介】 通過對機(jī)床布局和結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新，使對不同類型的零件加工具有最佳的適用,避免一方面出現(xiàn)不能發(fā)揮最佳性能,另一方面又存在功能冗余的現(xiàn)象。 要解決品種多樣化與經(jīng)濟(jì)性的矛盾，這就要對機(jī)床的模塊化設(shè)計(jì)提出更高的要求。以及對可重構(gòu)機(jī)床（Reconfigurable Machine Tools，簡稱RMT）技術(shù)的探索，反映了對制造裝備能更方便地實(shí)現(xiàn)個性化、多樣化發(fā)展的一個追求。 信息技術(shù)的發(fā)展及其與傳統(tǒng)機(jī)床的相融合，使機(jī)床朝著數(shù)字化、集成化和智能化的方向發(fā)展。數(shù)字化制造裝備、數(shù)字化生產(chǎn)線、數(shù)字化工廠的應(yīng)用空間將越來越大；而采用智能技術(shù)來實(shí)現(xiàn)多信息融合下的重構(gòu)優(yōu)化的智能決策、過程適應(yīng)控制、誤差補(bǔ)償智能控制、復(fù)雜曲面加工運(yùn)動軌跡優(yōu)化控制、故障自診斷和智能維護(hù)以及信息集成等功能，將大大提升成形和加工精度、提高制造效率。 回顧近10年來制造系統(tǒng)的發(fā)展歷程，基本上遵循以下兩個方向：增強(qiáng)制造系統(tǒng)的智能化和自治管理功能，以提高FMC/FMS的快速響應(yīng)能力；發(fā)展兼顧柔性、高效、低成本和高質(zhì)量且便于重構(gòu)的新型制造系統(tǒng)以適應(yīng)不確定性的市場環(huán)境 。這類制造系統(tǒng)稱為快速重組制造系統(tǒng)（RRMS）或可重構(gòu)制造系統(tǒng)（RMS）。其原理為通過對制造系統(tǒng)中的設(shè)備配置的調(diào)整或更換設(shè)備上的功能模塊來迅速構(gòu)成適應(yīng)新產(chǎn)品生產(chǎn)的制造系統(tǒng)。這就要求設(shè)備和系統(tǒng)不僅軟件具有開放性，而且硬件也要有開放性成為功能可重構(gòu)的機(jī)床，即如前面提到的可重構(gòu)機(jī)床（RMT）。 能源裝備的大型化及航空航天事業(yè)等的發(fā)展，需要重型立式臥式加工中心和銑車中心。 超精密加工技術(shù)和微納米技術(shù)是21世紀(jì)的戰(zhàn)略高技術(shù)，正在形成一個產(chǎn)業(yè)。需發(fā)展能適應(yīng)微小型尺寸結(jié)構(gòu)和微納米加工精度的新型制造工藝和裝備。 航空航天、IT和國防高新技術(shù)的需求推進(jìn)了超精加工技術(shù)及設(shè)備的發(fā)展。上世紀(jì)60年代，美國開發(fā)出第一臺商品化超精密機(jī)床，其加工尺寸精度為177。；；，最大加工直徑為2100mm。加工技術(shù)總的發(fā)展趨勢是：加工精度不斷提高，加工尺寸不斷增加，加工方法多樣化。由于晶片和光學(xué)鏡片等硬脆材料加工的需要。 不僅數(shù)控系統(tǒng)（含數(shù)控裝置和伺服驅(qū)動裝置）有專業(yè)化生產(chǎn)廠，凡關(guān)鍵的通用性功能部件如電主軸、刀具自動交換系統(tǒng)、滾動導(dǎo)軌副、直線滾動絲杠驅(qū)動副、雙擺主軸頭、雙擺回轉(zhuǎn)臺和自動轉(zhuǎn)位刀塔等在國外均有一些著名的專業(yè)化生產(chǎn)廠，這對保證產(chǎn)品質(zhì)量，增長整機(jī)的可靠性和降低成本起著重要的作用。 完善的高集成度的專用電路系統(tǒng)的研發(fā)，仍是數(shù)控系統(tǒng)可靠性繼續(xù)增長和結(jié)構(gòu)小型化的一項(xiàng)重要措施。 第二章 數(shù)控機(jī)床的改造概述 微觀上看，數(shù)控機(jī)床比傳統(tǒng)機(jī)床有以下突出的優(yōu)越性，而且這些優(yōu)越性均來自數(shù)控系統(tǒng)所包含的計(jì)算機(jī)的威力?？梢约庸こ鰝鹘y(tǒng)機(jī)床加工不出來的曲線、曲面等復(fù)雜的零件。由于計(jì)算機(jī)有高超的運(yùn)算能力，可以瞬時準(zhǔn)確地計(jì)算出每個坐標(biāo)軸瞬時應(yīng)該運(yùn)動的運(yùn)動量，因此可以復(fù)合成復(fù)雜的曲線或曲面?？梢詫?shí)現(xiàn)加工的自動化，而且是柔性自動化，從而效率可比傳統(tǒng)機(jī)床提高3～7倍。 由于計(jì)算機(jī)有記憶和存儲能力，可以將輸入的程序記住和存儲下來，然后按程序規(guī)定的順序自動去執(zhí)行，從而實(shí)現(xiàn)自動化。數(shù)控機(jī)床只要更換一個程序，就可實(shí)現(xiàn)另一工件加工的自動化，從而使單件和小批生產(chǎn)得以自動化，故被稱為實(shí)現(xiàn)了“柔性自動化”。 加工零件的精度高，尺寸分散度小，使裝配容易，不再需要“修配”?？蓪?shí)現(xiàn)多工序的集中，減少零件在機(jī)床間的頻繁搬運(yùn)。 擁有自動報(bào)警、自動監(jiān)控、自動補(bǔ)償?shù)榷喾N自律功能，因而可實(shí)現(xiàn)長時間無人看管加工。由以上五條派生的好處。如：降低了工人的勞動強(qiáng)度，節(jié)省了勞動力（一個人可以看管多臺機(jī)床），減少了工裝，縮短了新產(chǎn)品試制周期和生產(chǎn)周期，可對市場需求作出快速反應(yīng)等等。以上這些優(yōu)越性是前人想象不到的，是一個極為重大的突破。此外，機(jī)床數(shù)控化還是推行FMC（柔性制造單元）、FMS（柔性制造系統(tǒng)）以及CIMS（計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)）等企業(yè)信息化改造的基礎(chǔ)。數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成為制造業(yè)自動化的核心技術(shù)和基礎(chǔ)技術(shù)。 宏觀上看，工業(yè)發(fā)達(dá)國家的軍、民機(jī)械工業(yè)，在70年代末、80年代初已開始大規(guī)模應(yīng)用數(shù)控機(jī)床。其本質(zhì)是，采用信息技術(shù)對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)（包括軍、民機(jī)械工業(yè)）進(jìn)行技術(shù)改造。除在制造過程中采用數(shù)控機(jī)床、FMC、FMS外，還包括在產(chǎn)品開發(fā)中推行CAD、CAE、CAM、虛擬制造以及在生產(chǎn)管理中推行MIS（管理信息系統(tǒng)）、CIMS等等。以及在其生產(chǎn)的產(chǎn)品中增加信息技術(shù)，包括人工智能等的含量。由于采用信息技術(shù)對國外軍、民機(jī)械工業(yè)進(jìn)行深入改造（稱之為信息化），最終使得他們的產(chǎn)品在國際軍品和民品的市場上競爭力大為增強(qiáng)。而我們在信息技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)方面比發(fā)達(dá)國家約落后20年。如我國機(jī)床擁有量中，數(shù)控機(jī)床的比重（數(shù)控化率）％，％，因此每年都有大量機(jī)電產(chǎn)品進(jìn)口。這也就從宏觀上說明了機(jī)床數(shù)控化改造的必要性。一. 改造方案的確定改造的可行性分析通過以后，就可以針對某臺或某幾臺機(jī)床的現(xiàn)況確定改造方案，一般包括： 一般來說，需進(jìn)行電氣改造的機(jī)床，都需進(jìn)行機(jī)械修理。要確定修理的要求、范圍、內(nèi)容；也要確定因電氣改造而需進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)改造的要求、內(nèi)容；還要確定電氣改造與機(jī)械修理、改造之間的交錯時間要求。機(jī)械性能的完好是電氣改造成功的基礎(chǔ)。2. 先易后難、先局部后全局確定改造步驟時，應(yīng)把整個電氣部分改造先分成若干個子系統(tǒng)進(jìn)行，如數(shù)控系統(tǒng)、測量系統(tǒng)、主軸、進(jìn)給系統(tǒng)、面板控制與強(qiáng)電部分等，待各系統(tǒng)基本成型后再互聯(lián)完成全系統(tǒng)工作。這樣可使改造工作減少遺漏和差錯。在每個子系統(tǒng)工作中，應(yīng)先做技術(shù)性較低的、工作量較大的工作，然后做技術(shù)性高的、要求精細(xì)的工作，使人的注意力能集中到關(guān)鍵地方。針對某臺或某幾臺機(jī)床，確定它的環(huán)境、溫度、濕度、灰塵、電源、光線，甚至有否鼠害等外界使用條件，這對選擇電氣系統(tǒng)的防護(hù)性能、抗干擾性能、自冷卻性能、空氣過濾性能等可提供正確的依據(jù)，使改造后的電氣系統(tǒng)有了可靠的使用保證。當(dāng)然，電氣系統(tǒng)的選擇必須考慮成熟產(chǎn)品，性能合理、實(shí)用，有備件及維修支持，功能滿足當(dāng)前和今后若干年內(nèi)的發(fā)展要求等。有時數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)改造，并不一定包含該機(jī)床全部電氣系統(tǒng)，應(yīng)根據(jù)科學(xué)的測定和分析決定其改造范圍。停機(jī)改造的周期，根據(jù)各企業(yè)的實(shí)際情況確定，考慮因素有生產(chǎn)緊張程度、人員技術(shù)水平、準(zhǔn)備工作充分程度、新系統(tǒng)大小與復(fù)雜程度，甚至還包括天氣情況等。切忌好大喜功，急于求成，匆忙上陣，但也要合理安排，防止拖拖拉拉。 準(zhǔn)備工作就緒后，即可進(jìn)入改造的實(shí)施階段。實(shí)施階段內(nèi)容按時間順序分為： 機(jī)床經(jīng)長期使用后，會不同程度地在機(jī)械、液壓、潤滑、清潔等方面存在缺陷，所以首先要進(jìn)行全面保養(yǎng)。其次，應(yīng)對機(jī)床作一次改前的幾何精度、尺寸精度測量，記錄在案。這樣既可對改造工作起指導(dǎo)參考作用，又可在改造結(jié)束時作對比分析用。 若對電氣系統(tǒng)作局部改造，則應(yīng)對保留電氣部分進(jìn)行保養(yǎng)和最佳化調(diào)整。如強(qiáng)電部分的零件更換，電機(jī)的保養(yǎng)，變壓器的烘干絕緣，污染的清潔，通風(fēng)冷卻裝置的清洗，伺服驅(qū)動裝置的最佳化調(diào)整，老化電線電纜的更新，連接件的緊固等等。只有對保留的電氣部分做好過細(xì)的最佳化調(diào)整工作，才能保證改造后的機(jī)床有較低的故障率。 原系統(tǒng)的拆除必須對照原圖紙，仔細(xì)進(jìn)行，及時在圖紙上作出標(biāo)記，防止遺漏或過拆(局部改造情況下)。在拆的過程中也會發(fā)現(xiàn)一些新系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的欠缺之處，應(yīng)及時補(bǔ)充與修正，拆下的系統(tǒng)及零件應(yīng)分門別類，妥善保管，以備萬一改造不成功或局部失敗時恢復(fù)使用。還有一定使用價值的，可作其他機(jī)床備件用。切忌大手大腳，亂扔亂放。 根據(jù)新系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖紙，合理進(jìn)行新系統(tǒng)配置，包括箱體固定、面板安放、線路走向和固定、調(diào)整元器件位置、密封及必要裝飾等。連線工作必須分工明確，有人復(fù)查檢驗(yàn)，以確保連線工藝規(guī)范、線徑合適、正確無誤、可靠美觀。 調(diào)試必須按事先確定的步驟和要求進(jìn)行。調(diào)試人員應(yīng)頭腦冷靜，隨時記錄，以便發(fā)現(xiàn)和解決問題。調(diào)試中首先試安全保護(hù)系統(tǒng)靈敏度，防止人身、設(shè)備事故發(fā)生。調(diào)試現(xiàn)場必須清理干凈，無多余物品；各運(yùn)動坐標(biāo)拖板處于全行程中心位置；能空載試驗(yàn)的，先空載后加載；能模擬試驗(yàn)的，先模擬后實(shí)動；能手動的，先手動后自動。一．?dāng)?shù)控化改造的內(nèi)容機(jī)床與生產(chǎn)線的數(shù)控化改造主要內(nèi)容有以下幾點(diǎn)：其一是恢復(fù)原功能，對機(jī)床、生產(chǎn)線存在的故障部分進(jìn)行診斷并恢復(fù)；其二是NC化，在普通機(jī)床上加數(shù)顯裝置，或加數(shù)控系統(tǒng)，改造成NC機(jī)床、CNC機(jī)床；其三是翻新，為提高精度、效率和自動化程度，對機(jī)械、電氣部分進(jìn)行翻新，對機(jī)械部分重新裝配加工，恢復(fù)原精度；對其不滿足生產(chǎn)要求的CNC系統(tǒng)以最新CNC進(jìn)行更新；其四是技術(shù)更新或技術(shù)創(chuàng)新，為提高性能或檔次，或?yàn)榱耸褂眯鹿に?、新技術(shù)，在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行較大規(guī)模的技術(shù)更新或技術(shù)創(chuàng)新，較大幅度地提高水平和檔次的更新改造。 1. 減少投資額、交貨期短同購置新機(jī)床相比，一般可以節(jié)省60％～80％的費(fèi)用，改造費(fèi)用低。特別是大型、特殊機(jī)床尤其明顯。一般大型機(jī)床改造，只花新機(jī)床購置費(fèi)用的1/3，交貨期短。但有些特殊情況，如高速主軸、托盤自動交換裝置的制作與安裝過于費(fèi)工、費(fèi)錢，往往改造成本提高2～3倍