【文章內容簡介】 通過對機床布局和結構的創(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)濟性的矛盾，這就要對機床的模塊化設計提出更高的要求。以及對可重構機床（Reconfigurable Machine Tools，簡稱RMT）技術的探索，反映了對制造裝備能更方便地實現(xiàn)個性化、多樣化發(fā)展的一個追求。 信息技術的發(fā)展及其與傳統(tǒng)機床的相融合，使機床朝著數(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)字化生產線、數(shù)字化工廠的應用空間將越來越大；而采用智能技術來實現(xiàn)多信息融合下的重構優(yōu)化的智能決策、過程適應控制、誤差補償智能控制、復雜曲面加工運動軌跡優(yōu)化控制、故障自診斷和智能維護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的快速響應能力；發(fā)展兼顧柔性、高效、低成本和高質量且便于重構的新型制造系統(tǒng)以適應不確定性的市場環(huán)境 。這類制造系統(tǒng)稱為快速重組制造系統(tǒng)（RRMS）或可重構制造系統(tǒng)（RMS）。其原理為通過對制造系統(tǒng)中的設備配置的調整或更換設備上的功能模塊來迅速構成適應新產品生產的制造系統(tǒng)。這就要求設備和系統(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的機床，即如前面提到的可重構機床（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。 超精密加工技術和微納米技術是21世紀的戰(zhàn)略高技術，正在形成一個產業(yè)。需發(fā)展能適應微小型尺寸結構和微納米加工精度的新型制造工藝和裝備。 航空航天、IT和國防高新技術的需求推進了超精加工技術及設備的發(fā)展。上世紀60年代，美國開發(fā)出第一臺商品化超精密機床，其加工尺寸精度為177。；；，最大加工直徑為2100mm。加工技術總的發(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)控裝置和伺服驅動裝置）有專業(yè)化生產廠，凡關鍵的通用性功能部件如電主軸、刀具自動交換系統(tǒng)、滾動導軌副、直線滾動絲杠驅動副、雙擺主軸頭、雙擺回轉臺和自動轉位刀塔等在國外均有一些著名的專業(yè)化生產廠，這對保證產品質量，增長整機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)增長和結構小型化的一項重要措施。 第二章 數(shù)控機床的改造概述 微觀上看，數(shù)控機床比傳統(tǒng)機床有以下突出的優(yōu)越性，而且這些優(yōu)越性均來自數(shù)控系統(tǒng)所包含的計算機的威力?？梢约庸こ鰝鹘y(tǒng)機床加工不出來的曲線、曲面等復雜的零件。由于計算機有高超的運算能力，可以瞬時準確地計算出每個坐標軸瞬時應該運動的運動量，因此可以復合成復雜的曲線或曲面?？梢詫崿F(xiàn)加工的自動化，而且是柔性自動化，從而效率可比傳統(tǒng)機床提高3～7倍。 由于計算機有記憶和存儲能力，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，從而實現(xiàn)自動化。數(shù)控機床只要更換一個程序，就可實現(xiàn)另一工件加工的自動化，從而使單件和小批生產得以自動化，故被稱為實現(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”?？蓪崿F(xiàn)多工序的集中，減少零件在機床間的頻繁搬運。 擁有自動報警、自動監(jiān)控、自動補償?shù)榷喾N自律功能，因而可實現(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度，節(jié)省了勞動力（一個人可以看管多臺機床），減少了工裝，縮短了新產品試制周期和生產周期，可對市場需求作出快速反應等等。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（計算機集成制造系統(tǒng)）等企業(yè)信息化改造的基礎。數(shù)控技術已經(jīng)成為制造業(yè)自動化的核心技術和基礎技術。 宏觀上看，工業(yè)發(fā)達國家的軍、民機械工業(yè)，在70年代末、80年代初已開始大規(guī)模應用數(shù)控機床。其本質是，采用信息技術對傳統(tǒng)產業(yè)（包括軍、民機械工業(yè)）進行技術改造。除在制造過程中采用數(shù)控機床、FMC、FMS外，還包括在產品開發(fā)中推行CAD、CAE、CAM、虛擬制造以及在生產管理中推行MIS（管理信息系統(tǒng)）、CIMS等等。以及在其生產的產品中增加信息技術，包括人工智能等的含量。由于采用信息技術對國外軍、民機械工業(yè)進行深入改造（稱之為信息化），最終使得他們的產品在國際軍品和民品的市場上競爭力大為增強。而我們在信息技術改造傳統(tǒng)產業(yè)方面比發(fā)達國家約落后20年。如我國機床擁有量中，數(shù)控機床的比重（數(shù)控化率）％，％，因此每年都有大量機電產品進口。這也就從宏觀上說明了機床數(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床的現(xiàn)況確定改造方案，一般包括： 一般來說，需進行電氣改造的機床，都需進行機械修理。要確定修理的要求、范圍、內容；也要確定因電氣改造而需進行機械結構改造的要求、內容；還要確定電氣改造與機械修理、改造之間的交錯時間要求。機械性能的完好是電氣改造成功的基礎。2. 先易后難、先局部后全局確定改造步驟時，應把整個電氣部分改造先分成若干個子系統(tǒng)進行，如數(shù)控系統(tǒng)、測量系統(tǒng)、主軸、進給系統(tǒng)、面板控制與強電部分等，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，應先做技術性較低的、工作量較大的工作，然后做技術性高的、要求精細的工作，使人的注意力能集中到關鍵地方。針對某臺或某幾臺機床，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。當然，電氣系統(tǒng)的選擇必須考慮成熟產品，性能合理、實用，有備件及維修支持，功能滿足當前和今后若干年內的發(fā)展要求等。有時數(shù)控機床電氣系統(tǒng)改造，并不一定包含該機床全部電氣系統(tǒng)，應根據(jù)科學的測定和分析決定其改造范圍。停機改造的周期，根據(jù)各企業(yè)的實際情況確定，考慮因素有生產緊張程度、人員技術水平、準備工作充分程度、新系統(tǒng)大小與復雜程度，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。 準備工作就緒后，即可進入改造的實施階段。實施階段內容按時間順序分為： 機床經(jīng)長期使用后，會不同程度地在機械、液壓、潤滑、清潔等方面存在缺陷，所以首先要進行全面保養(yǎng)。其次，應對機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參考作用，又可在改造結束時作對比分析用。 若對電氣系統(tǒng)作局部改造，則應對保留電氣部分進行保養(yǎng)和最佳化調整。如強電部分的零件更換，電機的保養(yǎng)，變壓器的烘干絕緣，污染的清潔，通風冷卻裝置的清洗，伺服驅動裝置的最佳化調整，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的最佳化調整工作，才能保證改造后的機床有較低的故障率。 原系統(tǒng)的拆除必須對照原圖紙，仔細進行，及時在圖紙上作出標記，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)設計中的欠缺之處，應及時補充與修正，拆下的系統(tǒng)及零件應分門別類，妥善保管，以備萬一改造不成功或局部失敗時恢復使用。還有一定使用價值的，可作其他機床備件用。切忌大手大腳，亂扔亂放。 根據(jù)新系統(tǒng)設計圖紙，合理進行新系統(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，有人復查檢驗，以確保連線工藝規(guī)范、線徑合適、正確無誤、可靠美觀。 調試必須按事先確定的步驟和要求進行。調試人員應頭腦冷靜，隨時記錄，以便發(fā)現(xiàn)和解決問題。調試中首先試安全保護系統(tǒng)靈敏度，防止人身、設備事故發(fā)生。調試現(xiàn)場必須清理干凈，無多余物品；各運動坐標拖板處于全行程中心位置；能空載試驗的，先空載后加載；能模擬試驗的，先模擬后實動；能手動的，先手動后自動。一．數(shù)控化改造的內容機床與生產線的數(shù)控化改造主要內容有以下幾點：其一是恢復原功能，對機床、生產線存在的故障部分進行診斷并恢復；其二是NC化，在普通機床上加數(shù)顯裝置，或加數(shù)控系統(tǒng)，改造成NC機床、CNC機床；其三是翻新，為提高精度、效率和自動化程度，對機械、電氣部分進行翻新，對機械部分重新裝配加工，恢復原精度；對其不滿足生產要求的CNC系統(tǒng)以最新CNC進行更新；其四是技術更新或技術創(chuàng)新，為提高性能或檔次，或為了使用新工藝、新技術，在原有基礎上進行較大規(guī)模的技術更新或技術創(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床相比，一般可以節(jié)省60％～80％的費用，改造費用低。特別是大型、特殊機床尤其明顯。一般大型機床改造，只花新機床購置費用的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工、費錢，往往改造成本提高2～3倍