機床作為工作母機和維修工具，早已成為各個工業(yè)領(lǐng)域不可或缺的必要裝備。數(shù)控機床的產(chǎn)生與發(fā)展，更是制造高質(zhì)量、高效率、高一致性產(chǎn)品的有力保障。隨著人類社會的飛速發(fā)展與進步，各種新材料、新技術(shù)、新工藝、新結(jié)構(gòu)、新配件不斷涌現(xiàn)，各個領(lǐng)域不斷提出新的要求，這一切都使得機床的結(jié)構(gòu)、性能千變?nèi)f化。計算機技術(shù)的高速發(fā)展又使得機床數(shù)控系統(tǒng)正在以更短的周期更新。面對如此的形勢，機床制造者在不斷努力跟蹤時代的步伐，機床的使用者、維修者也要努力跟上。為使讀者及時了解數(shù)控機床的技術(shù)與知識，加深數(shù)控機床使用與維修理念上的認(rèn)識，組織了此講座，力圖對讀者有所幫助。 第1講 一個新興的工業(yè)領(lǐng)域——機床大修與數(shù)控化改造 　　機械制造業(yè)在世界經(jīng)濟發(fā)展中，作為基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，具有重要的地位。為此，各國的經(jīng)濟學(xué)家和企業(yè)家在不斷探索新形勢下的各種先進制造技術(shù)及制造業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略。作為制造業(yè)核心的機床制造業(yè)則是支柱的基石，是任何行業(yè)都不可或缺的。 　一、產(chǎn)生與發(fā)展的社會、經(jīng)濟基礎(chǔ) 　　(1)我國現(xiàn)有的、數(shù)以萬計的陳舊、落后的機床是機床大修與數(shù)控化改造行業(yè)產(chǎn)生的現(xiàn)實基礎(chǔ)我國是一個發(fā)展中國家，由于長期自身機制的不適應(yīng)性，經(jīng)濟實力過低、技術(shù)落后、設(shè)備陳舊，極大地制約著國民經(jīng)濟的發(fā)展。為盡快改變我國機械制造業(yè)的落后狀態(tài)，近二十多年來，我們在艱難地發(fā)展民族機床制造業(yè)的同時，積極地引進了世界先進技術(shù)與設(shè)備。一方面與世界先進機床制造廠合作，不斷生產(chǎn)出具有世界先進水平的各類機床；另一方面直接購進了大量的各類機床。這一切都為我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展起到了巨大的作用。 　　但是，機床長期運轉(zhuǎn)甚至超負(fù)荷使用，同時又缺少認(rèn)真的維修與保養(yǎng)，造成機床嚴(yán)重磨損，喪失了精度；有些機床則由于企業(yè)人員及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的改變，或由于技術(shù)力量不足而被長期閑置，需要使用時卻發(fā)現(xiàn)早已銹跡斑斑，電控系統(tǒng)不能起動；由于新產(chǎn)品制造的需要，原有機床性能已不能滿足使用要求，急需更新升級改造；由于世界計算機及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，造成數(shù)控系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)廠的產(chǎn)品更新加快，原有產(chǎn)品過早停產(chǎn)，給備件更換與維修帶來一定困難；況且數(shù)控系統(tǒng)的使用壽命一般在5～10年，而我國大多數(shù)機床都在超期服役。這些諸多因素都需要對機床進行大修及數(shù)控化升級改造。 　　(2)新進的大批二手機床成為機床大修及數(shù)控化改造行業(yè)的催化劑自改革開放以來，許多企業(yè)引進了一大批國外淘汰的舊機床，雖然有一部分尚能滿足使用要求，但是多數(shù)由于缺少經(jīng)驗、技術(shù)、資料及備件等因素，造成雖廉價購進但卻不能繼續(xù)發(fā)揮作用而閑置的尷尬局面。其中不乏有為改造后投入使用而引進的舊機床和生產(chǎn)線。這里多數(shù)的二手機床只要再有適當(dāng)?shù)馁Y金投入，經(jīng)過大修改造即可發(fā)揮作用。 　　(3)顯著的經(jīng)濟效益是機床大修及數(shù)控化改造行業(yè)的發(fā)展動力 對于機床擁有者來說，只需花費購買相同新機床30%以下的費用即可獲得相同的使用效果。根據(jù)國際該行業(yè)的記載，即使將原機床的結(jié)構(gòu)性能進行徹底改造升級，也只需花費購買新機床60%左右的價格。 　　對于機床大修改造業(yè)內(nèi)公司來說，這不僅為他們的服務(wù)企業(yè)產(chǎn)生巨大社會經(jīng)濟效益，而且也是他們自身生存和發(fā)展的根本動力。 　　(4)機床大修及數(shù)控化改造的優(yōu)勢是該行業(yè)生存與發(fā)展的有利條件 舊機床的大修、翻新、升級改造與購買新機床相比，具有下列優(yōu)勢： 　　①交貨期短。尤其是大型機床和特殊專用機床優(yōu)勢更加明顯。 　?、谛阅芨€(wěn)定。各基礎(chǔ)件經(jīng)長期時效，幾乎不會產(chǎn)生應(yīng)力變形而影響精度；各功能部件經(jīng)長期磨合。功能穩(wěn)定性可靠性好。 　?、墼O(shè)計風(fēng)險小。新機床設(shè)計中帶來的技術(shù)、方案風(fēng)險在大修改造中幾乎不存在。 　?、芸梢愿浞值伢w現(xiàn)用戶的意愿。用戶與維修人員可以依照實際需要和機床長期使用情況，在大修改造中提出對機床性能、操作與維修等方面的改進(包括增、改)意見，有權(quán)選擇機械零部件、數(shù)控系統(tǒng)等電氣設(shè)備的規(guī)格、型號、性能等。 　?、莞欣谑褂门c維護。由于用戶、維修人員不僅可以直接參與改造方案的制定，而且可以參與改造的全過程，可以直接獲取各種技術(shù)信息，更深入地掌握機床的結(jié)構(gòu)及性能特點，從而增強使用與維修的主動能力。 　?、蘅梢愿斓孬@取最新的更實用的備件。 　?、吖?jié)省大量投資。 　?、嘟档屯顿Y風(fēng)險。 　　(5)社會化、專業(yè)化趨勢是機床大修及數(shù)控化改造行業(yè)的必由之路 舊機床的數(shù)控化改造和翻新不僅僅是當(dāng)前經(jīng)濟轉(zhuǎn)軌時期必要和重要的行為，而且是一個企業(yè)長期發(fā)展的戰(zhàn)略措施。 　　當(dāng)前，21世紀(jì)知識經(jīng)濟時代，我國大多數(shù)企業(yè)正面臨著企業(yè)改制、轉(zhuǎn)軌以進入市場經(jīng)濟，迅速融入國際競爭。這就需要我們企業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)集中全部力量面對這些挑戰(zhàn)。企業(yè)集團化和集團內(nèi)部分散網(wǎng)絡(luò)化、自治性、并行工作的新型組織、生產(chǎn)結(jié)構(gòu)、敏捷制造技術(shù)、虛擬制造技術(shù)、可持續(xù)制造技術(shù)、綠色制造技術(shù)等等一系列新的技術(shù)理論，都需要下大力量去研究，以開發(fā)適銷對路產(chǎn)品，提高對市場的快速反應(yīng)能力；集中人力、財力、物力以提高本企業(yè)的市場競爭力，充分發(fā)揮自身的優(yōu)勢以最快速度創(chuàng)造出盡可能多的價值。因此，企業(yè)自身不可能再像過去計劃經(jīng)濟體制下?lián)碛写蠖木S修隊伍。而設(shè)備維修改造的社會化、專業(yè)化也就不可避免地成為了大趨勢。 　　國外機床的改造與翻新是近期發(fā)展起來的一個新興產(chǎn)業(yè)，在先進國家已經(jīng)形成了一定的規(guī)模和市場。而在我國，這一產(chǎn)業(yè)才剛剛興起，按照應(yīng)具備的條件來衡量還相距甚遠(yuǎn)。但是業(yè)內(nèi)有識之士正在努力塑造自己、完善自己，相信不久的將來，一批具備一定條件和一定規(guī)模的機床改造、翻新的專業(yè)化企業(yè)會成長起來。 　　二、大修改造方案的選擇 　　此項工作如果能爭得大修改造企業(yè)的技術(shù)支持可能會更好、更快些。 　　1.前期立項準(zhǔn)備工作 　　(1)技術(shù)可行性分析 主要是瞄準(zhǔn)改造目標(biāo)及加工對象，對被改造機床進行結(jié)構(gòu)、性能、精度等技術(shù)現(xiàn)狀的全面分析。其中包括機床原來的結(jié)構(gòu)設(shè)計是否合理；機床的基礎(chǔ)部件和結(jié)構(gòu)件是否仍然完好；普通機床改為數(shù)控機床，要考察各坐標(biāo)軸的機械傳動結(jié)構(gòu)及導(dǎo)軌副的形式等是否適用；測量機床目前的各項精度與出廠精度進行對比，是否存在差距；綜合總結(jié)目前機床存在的一切故障和歷史上出現(xiàn)過的重大故障。針對上述問題，對照改造目標(biāo)和典型工件，編寫改造任務(wù)書，做到改造后的機床達到一定的先進性和實用性。 　　(2)經(jīng)濟可行性分析 從實際可操作性出發(fā)列出幾種應(yīng)考慮的情況：從機床自身的價值考慮，分析要達到改造目標(biāo)所需投入是否偏高；從該機床在本單位產(chǎn)品制造中的地位和重要程度來分析改造價值；從該機床的投入產(chǎn)出率估算，是否能較快收回投資，然后迅速產(chǎn)生較好效益；機床改造后提高了機床精度，增加了功能，是否能使本單位產(chǎn)品提高水平，或者能有利于開發(fā)新產(chǎn)品，從而獲得附加效益。改造資金來源可靠。 　　(3)選擇機床改造者 這是一個很關(guān)鍵的問題。選擇得好，則能順利完成改造任務(wù)，達到改造目標(biāo)；選擇不好，不僅是機床改造的失敗，而且浪費了資金和時間，影響生產(chǎn)。用戶可根據(jù)后面討論的機床改造應(yīng)具備的條件來慎重選擇。 　　2.技術(shù)方案準(zhǔn)備 　　(1)機械及液壓系統(tǒng) 作為機床的最終用戶，廠方必須首先要確認(rèn)，該機床機械及液壓系統(tǒng)的狀況。如：目前機床的精度，機械傳動鏈的狀況，絲杠、導(dǎo)軌的狀況，有無重大故障等，以確定機床是大修、項修。如果是非數(shù)控機床要改為數(shù)控機床，首先要考慮機械改裝的可行性，最重要的是導(dǎo)軌的形式及滾珠絲杠的安裝。再有就是機械傳動機構(gòu)的傳動間隙與傳動剛度是否符合數(shù)控機床的要求。 　　(2)電氣系統(tǒng) 在做數(shù)控機床改造方案時，用戶可以根據(jù)機床的狀態(tài)及工藝要求來選擇數(shù)控系統(tǒng)。其一，是選擇數(shù)控制造廠商，目前世界上性能及信譽較好的有：西門子(德國)、發(fā)那科(日本)、三菱(日本)、NUM(法國)、FAGOR(西班牙)等。用戶可在詳細(xì)了解上述廠商數(shù)控系統(tǒng)的特點及性能價格比等指標(biāo)的基礎(chǔ)上，與實施改造的工程公司一道，選擇一個比較適合的數(shù)控系統(tǒng)。其　　二，是根據(jù)機床的功能要求選擇相應(yīng)控制系統(tǒng)的類型，做到既能滿足機床全部功能要求又不提高標(biāo)準(zhǔn)。 　　我們建議，在選擇數(shù)控系統(tǒng)方面，要特別注意：一要盡量向一個著名廠家的型號系列靠攏。這樣既有利于維修和管理. 第二講 數(shù)控機床電氣維修技術(shù) 　　我國從事數(shù)控機床電氣設(shè)計、應(yīng)用與維修技術(shù)工作的工程技術(shù)人員數(shù)以萬計，然而由于此項技術(shù)的復(fù)雜性、多樣性和多變性以及一些客觀環(huán)境因素的制約，在數(shù)控機床電氣維修技術(shù)方面還沒有形成一套成熟的、完整的理論體系。當(dāng)今控制理論與自動化技術(shù)的高速發(fā)展，尤其是微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的日新月異，使得數(shù)控技術(shù)也在同步飛速發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式上的PC基、開放化和性能上的多樣化、復(fù)雜化、高智能化不僅給其應(yīng)用從觀念到實踐帶來了巨大變化，也在其維修理論、技術(shù)和手段上帶來了很大的變化。因此，一篇講座形式的文章不可能把已經(jīng)形成了一門專門學(xué)科的數(shù)控機床電氣維修技術(shù)理論完整地表述出來，本文僅是將多年的實踐探索及業(yè)內(nèi)眾同仁的經(jīng)驗總結(jié)加以適當(dāng)?shù)臍w納整理，以求對該學(xué)科理論的發(fā)展及工程技術(shù)人員的實踐有所裨益。 　　一、數(shù)控技術(shù) 　　談到維修，首先必須從總體上了解我們的維修對象。 　　1.數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)綜述 　　一臺典型的數(shù)控機床其全部的電氣控制系統(tǒng)如圖1所示。 1)數(shù)據(jù)輸入裝置將指令信息和各種應(yīng)用數(shù)據(jù)輸入數(shù)控系統(tǒng)的必要裝置。它可以是穿孔帶閱讀機(已很少使用)，3.5in軟盤驅(qū)動器，CNC鍵盤(一般輸入操作)，數(shù)控系統(tǒng)配備的硬盤及驅(qū)動裝置(用于大量數(shù)據(jù)的存儲保護)、磁帶機(較少使用)、PC計算機等