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线切割数控化改造的必要性及其改造方法
阅读2734次  发布日期:2010-11-13

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。

    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。

    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。 

    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3~7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”。

    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”。

    可实现多工序的集中,减少零件 在机床间的频繁搬运。

    拥有自动报警、自动监控、自动补偿等多种自律功能,因而可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。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、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(Retrofitting)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或技术创新,较大幅度地提高水平和档次的更新改造。
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。

    (1) 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。

    (2) 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。

    (3) 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。

    (5) 安全防护

    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。

    6、机床数控改造主要步骤

    (1) 改造方案的确定

    改造的可行性分析通过以后,就可以针对某台或某几台机床的现况确定改造方案,一般包括:

    ① 机械修理与电气改造相结合

    一般来说,需进行电气改造的机床,都需进行机械修理。要确定修理的要求、范围、内容;也要确定因电气改造而需进行机械结构改造的要求、内容;还要确定电气改造与机械修理、改造之间的交错时间要求。机械性能的完好是电气改造成功的基础。

    ② 先易后难、先局部后全局

    确定改造步骤时,应把整个电气部分改造先分成若干个子系统进行,如数控系统、测量系统、主轴、进给系统、面板控制与强电部分等,待各系统基本成型后再互联完成全系统工作。这样可使改造工作减少遗漏和差错。在每个子系统工作中,应先做技术性较低的、工作量较大的工作,然后做技术性高的、要求精细的工作,使人的注意力能集中到关键地方。

    ③ 根据使用条件选择系统

    针对某台或某几台机床,确定它的环境、温度、湿度、灰尘、电源、光线,甚至有否鼠害等外界使用条件,这对选择电气系统的防护性能、抗干扰性能、自冷却性能、空气过滤性能等可提供正确的依据,使改造后的电气系统有了可靠的使用保证。当然,电气系统的选择必须考虑成熟产品,性能合理、实用,有备件及维修支持,功能满足当前和今后若干年内的发展要求等。

    ④ 落实参与改造人员和责任

    改造是一个系统工程,人员配备十分重要。除了人员的素质条件外,根据项目的大小,合理地确定人数与分工是关键。人员太少不利于开展工作,人员太多也容易引起混乱。根据各个划分开的子系统,确定人员职责,有主有次,便于组织与协调。如果项目采用对外合作形式,更需在目标明确的前提下,界定分工,确定技术协调人。

    ⑤ 改造范围与周期的确定

    有时数控机床电气系统改造,并不一定包含该机床全部电气系统,应根据科学的测定和分析决定其改造范围。停机改造的周期,根据各企业的实际情况确定,考虑因素有生产紧张程度、人员技术水平、准备工作充分程度、新系统大小与复杂程度,甚至还包括天气情况等。切忌好大喜功,急于求成,匆忙上阵,但也要合理安排,防止拖拖拉拉。

    ⑥ 改造的技术准备

    改造前的技术准备充分与否,很 真空包装是保护产品不受环境污染与延长食物等保存期限的包装,能提高产品的价值和品质。真空包装技术起源于20世纪40年代。自1950年聚酯、聚乙烯塑料薄膜成功应用于商品包装以来,真空包装机便得到迅速发展。目前高效率真空包装机的速率已从每分钟数件发展到数十件,热成型—充填—封口机的生产效率可达500件/分以上。 
  
  在人们生活和工作领域,各种各样的塑料真空包装比比皆是。轻便、密封、保鲜、防腐、防锈的塑料真空包装遍及从食品到药品、针织品,从精密产品制造到金属加工厂及实验室等诸多领域。塑料真空包装应用日益广泛,推动了塑料真空包装机的发展,也对其提出了更高的要求。目前国际上真空包装技术与装备发展趋势主要体现在以下几个方面。 
   
  生产自动化:真空包装机的自动化不仅提高了生产效率,而且具有安全卫生的优点。日本公司生产的TYP-B系列旋转真空室式包装机,是一种自动化程度相当高的多工位包装机。该机有充填和抽真空2个转台,充填转台有6个工位,完成供袋、投料、注液预封口,并将包装件送至抽真空转台;抽真空转台有12个工位(真空室),完成抽真空和封口、成品输出等工序,生产效率可达40袋/分,主要用于包装软罐头类食品。 
  
  单机多功能:在单机上实现多功能,可方便地扩大使用范围。单机的多功能化是采用模块化设计来完成的。通过不同功能模块的变换和组合,生产出适用于不同包装材料、包装物口、包装要求的真空包装机。代表性的产品有德国BOSCH公司所属的HESSER厂生产的多工位制袋真空包装机,可集制袋、称重、充填、抽真空、封口等多种功能于一体,方便快捷。 
   
  组配生产线:当需要的功能越来越多时,将所有的功能集中在一个单机上会使结构变得非常复杂,操作维修也不方便。这时可把功能不同、效率相匹配的几种机器组合成功能较齐全的生产线,来完成更为复杂的包装工序。如法国CRACECRYOYA和ISTM公司研制的鲜鱼真空包装生产线,瑞典树宏国际有限公司与瑞典纺织研究所研制的纺织真空包装系统等机型均属于这一型。 
  
  采用新技术:在包装方法上,大量采用充气包装取代真空包装,将充气成分,包装材料与充气包装机三方面的研究紧密结合起来;在控制技术上,更多地应用计算机技术和微电子技术;在封口方面,应用热管和冷封口技术;将先进的装置直接安装在真空包装机上,如装上计算机控制的粗粒物高精度组合秤;在旋转或真空包装机上,应用先进高速的圆弧面凸轮分度机械等。所有这些新技术的采用,使得真空包装机更加高效和智能化。

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