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1 減速機(jī)生產(chǎn)線數(shù)控化改造的內(nèi)容、技術(shù)與原則
在美國(guó)、日本和德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家機(jī)床工業(yè)處于不景氣的今天，它們的機(jī)床改造卻是作為新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)行業(yè)，生意盎然，處在黃金時(shí)代。由于機(jī)床以及技術(shù)的不斷進(jìn)步，機(jī)床改造是個(gè)“永恒”的課題。我國(guó)的機(jī)床改造業(yè)，也從老的行業(yè)進(jìn)入到以數(shù)控技術(shù)為主的新的行業(yè)。在美國(guó)、日本、德國(guó)，用數(shù)控技術(shù)改造機(jī)床和生產(chǎn)線具有廣闊的市場(chǎng)，已形成了機(jī)床和生產(chǎn)線數(shù)控改造的新的行業(yè)。在美國(guó)，機(jī)床改造業(yè)稱為機(jī)床再生(Remanufacturing)業(yè)。從事再生業(yè)的著名公司有：Bertsche工程公司、ayton機(jī)床公司、Devlieg-Bullavd(得寶)服務(wù)集團(tuán)、US設(shè)備公司等。美國(guó)得寶公司已在中國(guó)開辦公司。在日本，機(jī)床改造業(yè)稱為機(jī)床改裝(Retrofitting)業(yè)。從事改裝業(yè)的著名公司有：大隈工程集團(tuán)、崗三機(jī)械公司、千代田工機(jī)公司、野崎工程公司、濱田工程公司、山本工程公司等。
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(duì)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(dòng)化程度，對(duì)機(jī)械、電氣部分進(jìn)行翻新，對(duì)機(jī)械部分重新裝配加工，恢復(fù)原精度；對(duì)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)榱耸褂眯鹿に嚒⑿录夹g(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。
考核數(shù)控化改造的標(biāo)準(zhǔn)如下：
同購(gòu)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。特別是大型減速機(jī)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(gòu)置費(fèi)用的1/3，交貨期短。但有些特殊情況，如高速主軸、刀具自動(dòng)交換裝置、托盤自動(dòng)交換裝置的制作與安裝過(guò)于費(fèi)工、費(fèi)錢，往往改造成本提高2～3倍，與購(gòu)置新機(jī)床相比，只能節(jié)省投資50%左右。
所利用的床身、立柱等基礎(chǔ)件都是重而堅(jiān)固的鑄造構(gòu)件，而不是那種焊接構(gòu)件，改造后的機(jī)床性能高、質(zhì)量好，可以作為新設(shè)備繼續(xù)使用多年。但是受到原來(lái)機(jī)械結(jié)構(gòu)的限制，不宜做突破性的改造。
購(gòu)買新設(shè)備時(shí)，不了解新設(shè)備是否能滿足其加工要求。改造則不然，可以精確地計(jì)算出機(jī)床的加工能力；另外，由于多年使用，操作者對(duì)機(jī)床的特性早已了解，在操作使用和維修方面培訓(xùn)時(shí)間短，見(jiàn)效快。改造的機(jī)床一安裝好，就可以實(shí)現(xiàn)全負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。
可以充分利用現(xiàn)有地基，不必像購(gòu)入新設(shè)備時(shí)那樣需重新構(gòu)筑地基。同時(shí)工夾具、軟件程序、樣板及外圍設(shè)備也能再利用。以加工中心為例，工藝裝備的費(fèi)用一般要占整個(gè)機(jī)床售價(jià)的10%以上。
可根據(jù)技術(shù)革新的發(fā)展速度，及時(shí)地提高生產(chǎn)設(shè)備的自動(dòng)化水平和效率，提高設(shè)備質(zhì)量和檔次，將舊機(jī)床改成當(dāng)今水平的機(jī)床。
2 減速機(jī)數(shù)控機(jī)床與生產(chǎn)線改造業(yè)的市場(chǎng)
我國(guó)機(jī)床總量380余萬(wàn)臺(tái)，而其中數(shù)控機(jī)床總數(shù)只有11.34萬(wàn)臺(tái)，即我國(guó)機(jī)床數(shù)控化率不到3%。近10年來(lái)，我國(guó)數(shù)控機(jī)床年產(chǎn)量約為0.6～0.8萬(wàn)臺(tái)，年產(chǎn)值約為18億元。機(jī)床的年產(chǎn)量數(shù)控化率為6%，年產(chǎn)值數(shù)控化率為12%(后兩項(xiàng)日本分別為31.6%和75.4%)。而且數(shù)控機(jī)床中經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床占80%以上，自動(dòng)機(jī)床等高級(jí)機(jī)床不多。我國(guó)機(jī)床役齡10年以上的占60%以上；10年以下的機(jī)床中，自動(dòng)/半自動(dòng)機(jī)床不到20%，FMC/FMS等自動(dòng)化生產(chǎn)線更屈指可數(shù)(美國(guó)和日本自動(dòng)和半自動(dòng)機(jī)床占60%以上)。可見(jiàn)我們的大多數(shù)制造行業(yè)和企業(yè)的生產(chǎn)、加工裝備絕大數(shù)是傳統(tǒng)的機(jī)床，而且半數(shù)以上是役齡在10年以上的舊機(jī)床。即使是數(shù)控機(jī)床，多數(shù)是經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床，生產(chǎn)裝備和技術(shù)陳舊而落后。用這種裝備加工出來(lái)的產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量差、品種少、檔次低、成本高、供貨期長(zhǎng)，從而在國(guó)際、國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上缺乏競(jìng)爭(zhēng)力，直接影響一個(gè)企業(yè)的產(chǎn)品、市場(chǎng)、效益，影響企業(yè)的生存和發(fā)展。所以必須大力提高機(jī)床的數(shù)控化率。
據(jù)專家預(yù)測(cè)，到2000年，我國(guó)數(shù)控機(jī)床消費(fèi)額可達(dá)240.2億元。這些需求一方面通過(guò)購(gòu)置新設(shè)備來(lái)滿足，另一方面，如果充分利用我國(guó)的現(xiàn)有的存量資產(chǎn)，用更新改造后的設(shè)備替代和減少購(gòu)置新設(shè)備，可以起到事半功倍的效果。以240.2億元的需求量估計(jì)，即使10%的需求通過(guò)設(shè)備的再生改造來(lái)實(shí)現(xiàn)，每年也有24億元的市場(chǎng)。
我國(guó)自改革開放以來(lái)，很多企業(yè)從國(guó)外引進(jìn)技術(shù)、設(shè)備和生產(chǎn)線進(jìn)行技術(shù)改造。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，從1979～1988年10年間，全國(guó)引進(jìn)技術(shù)改造項(xiàng)目就有18446項(xiàng)，大約165.8億美元。
這些項(xiàng)目中，大部分項(xiàng)目為我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)揮了應(yīng)有的作用。但是有的引進(jìn)項(xiàng)目由于種種原因，設(shè)備或生產(chǎn)線不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，甚至癱瘓，使企業(yè)的效益受到影響，嚴(yán)重的使企業(yè)陷入困境。為了充分利用這些設(shè)備和生產(chǎn)線，我們對(duì)部分引進(jìn)10年以上、與機(jī)械行業(yè)有關(guān)的技術(shù)改造項(xiàng)目進(jìn)行了一次調(diào)查。我們了解到一些設(shè)備、生產(chǎn)線從國(guó)外引進(jìn)以后，有的消化吸收不好，備件不全，維護(hù)不當(dāng)，結(jié)果運(yùn)轉(zhuǎn)不良；有的引進(jìn)時(shí)只注意引進(jìn)設(shè)備、儀器、生產(chǎn)線，忽視軟件、工藝、管理等，造成項(xiàng)目不完整，設(shè)備潛力不能發(fā)揮；有的甚至不能啟動(dòng)運(yùn)行，沒(méi)有發(fā)揮應(yīng)有的作用；有的生產(chǎn)線的產(chǎn)品銷路很好，但是因?yàn)樵O(shè)備故障不能達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)；有的因?yàn)槟芎母摺a(chǎn)品合格率低而造成虧損；有的已引進(jìn)較長(zhǎng)時(shí)間，需要進(jìn)行技術(shù)更新。種種原因使有的設(shè)備不僅沒(méi)有創(chuàng)造財(cái)富，反而消耗著財(cái)富。
這些不能使用的設(shè)備、生產(chǎn)線是個(gè)包袱，也是一批很大的存量資產(chǎn)，修好了就是財(cái)富。只要找出主要的技術(shù)難點(diǎn)，解決“卡脖子”的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，就可以最小的投資盤活最大的存量資產(chǎn)，爭(zhēng)取到最大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。這也是一個(gè)極大的改造市場(chǎng)。
3 減速機(jī)數(shù)控化改造實(shí)例
掛靠在中科院沈陽(yáng)計(jì)算所的高檔數(shù)控國(guó)家工程研究中心，是數(shù)控系統(tǒng)研究開發(fā)和工程化的國(guó)家工程中心。該中心研制成功我國(guó)第一臺(tái)高檔數(shù)控系統(tǒng)藍(lán)天一號(hào)；解決了我國(guó)高檔數(shù)控系統(tǒng)從無(wú)到有的問(wèn)題；“八五”期間，該中心承擔(dān)并完成了5項(xiàng)高檔數(shù)控系統(tǒng)的國(guó)家攻關(guān)項(xiàng)目、兩項(xiàng)中科院重大項(xiàng)目，前后形成了藍(lán)天(LT)數(shù)控產(chǎn)品4個(gè)系列13種型號(hào)。
該中心藍(lán)天高檔數(shù)控取得了許多國(guó)內(nèi)第一：是我國(guó)第一臺(tái)高檔數(shù)控系統(tǒng)；取得了我國(guó)第一個(gè)高檔數(shù)控軟件版權(quán)；裝備了我國(guó)第一臺(tái)五軸聯(lián)動(dòng)加工中心；五軸聯(lián)動(dòng)加工出我國(guó)第一個(gè)高檔葉輪；裝備了我國(guó)第一臺(tái)雙過(guò)程曲軸銑床；裝備了我國(guó)第一臺(tái)非球面光學(xué)鏡片加工中心；是我國(guó)第一個(gè)批量出口的高檔數(shù)控系統(tǒng)。
幾年來(lái)，數(shù)控中心以藍(lán)天系列數(shù)控系統(tǒng)為主，采用多種數(shù)控技術(shù)，成功地改造了機(jī)床與生產(chǎn)線近20項(xiàng)；以先進(jìn)數(shù)控技術(shù)為機(jī)床和生產(chǎn)線的數(shù)控化改造做了大量的工作，解決了數(shù)控化改造的一些共性問(wèn)題，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
例如使用藍(lán)天數(shù)控系統(tǒng)，1992年開始，在鐵道部天津機(jī)車車輛機(jī)械廠改造了2臺(tái)生產(chǎn)增壓器葉輪的專用數(shù)控機(jī)床；1993年、1995年在鞍山無(wú)縫鋼管廠分別改造石油管生產(chǎn)線中的2臺(tái)數(shù)控機(jī)床；1994年開始陸續(xù)為航空總公司沈陽(yáng)黎明發(fā)動(dòng)機(jī)制造公司改造4臺(tái)數(shù)控機(jī)床和加工中心；1995年開始，為鞍山高壓容器廠改造兩條旋壓器收口機(jī)生產(chǎn)線。以上改造的設(shè)備，有的已運(yùn)行7年，至今仍正常運(yùn)轉(zhuǎn)，深受用戶好評(píng)。另外，使用藍(lán)天數(shù)控和其它系統(tǒng)，還成功地為一汽集團(tuán)汽車生產(chǎn)線改造了8臺(tái)數(shù)控機(jī)床。其中典型的改造實(shí)例如下。
1. 鞍山無(wú)縫鋼管廠石油管生產(chǎn)線的數(shù)控改造
該車間用數(shù)控車床加工石油鉆井用石油鋼管銜接螺紋，其形狀特殊，加工精度和重復(fù)精度要求高。該機(jī)床的原裝數(shù)控系統(tǒng)是美國(guó)GE公司的550NC系統(tǒng)。由于年久失修，常出故障，沒(méi)有資料和備件，廠里技術(shù)力量解決不了問(wèn)題，機(jī)床處于停產(chǎn)狀態(tài)。我們采用國(guó)家“八五”攻關(guān)最新成果和先進(jìn)的雙過(guò)程四軸聯(lián)動(dòng)共用Z軸技術(shù)，替代了較落后的GE 550NC系統(tǒng)，恢復(fù)了生產(chǎn)，提高了自動(dòng)化程度。該車間先后改造了2臺(tái)車絲機(jī)床，改造裝備費(fèi)投資44萬(wàn)元，年新增產(chǎn)值為2160萬(wàn)元，新增利稅162萬(wàn)元。
2. 沈陽(yáng)黎明發(fā)動(dòng)機(jī)制造公司的數(shù)控改造
中國(guó)航空工業(yè)總公司沈陽(yáng)黎明發(fā)動(dòng)機(jī)制造公司使用藍(lán)天高檔數(shù)控系統(tǒng)，先后為該公司數(shù)控中心改造了4臺(tái)進(jìn)口數(shù)控機(jī)床和加工中心。這些數(shù)控機(jī)床引進(jìn)年代較早，原先的數(shù)控系統(tǒng)年久失修，功能不夠，故障頻出，不能適應(yīng)生產(chǎn)要求。由于購(gòu)置新機(jī)床費(fèi)用太高，而這些數(shù)控機(jī)床主機(jī)仍有使用價(jià)值，所以我們以最新技術(shù)成果重點(diǎn)改造了數(shù)控系統(tǒng)及其相關(guān)的控制部件。結(jié)果恢復(fù)了生產(chǎn)，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，提高了產(chǎn)值與效益。
改造了70年代由法國(guó)進(jìn)口的TFM160N大型立式車床(價(jià)值300萬(wàn)人民幣)的數(shù)控系統(tǒng)，重新配備電氣線路。改造后該機(jī)床加工美國(guó)某飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)部件，產(chǎn)值達(dá)400萬(wàn)美元，而改造投資僅有16萬(wàn)元。還改造了英國(guó)進(jìn)口的數(shù)控銑床
3. 鞍山高壓容器廠自動(dòng)生產(chǎn)線的數(shù)控改造
鞍山高壓容器廠有兩條高壓氣瓶生產(chǎn)線，其中一條是1986年花300多萬(wàn)美元由美國(guó)進(jìn)口的二手生產(chǎn)線，另一條是國(guó)產(chǎn)生產(chǎn)線。進(jìn)口生產(chǎn)線由于先天不足等原因，多年處于癱瘓狀態(tài)。我中心承擔(dān)該生產(chǎn)線關(guān)鍵收口機(jī)的改造任務(wù)，以藍(lán)天8530高檔數(shù)控系統(tǒng)、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和閉環(huán)控制技術(shù)改造了原先較落后、故障百出的可編程控制器系統(tǒng)、步進(jìn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和開環(huán)控制。短短3個(gè)月，不僅改造了收口機(jī)，恢復(fù)了生產(chǎn)，提高了自動(dòng)化水平，而且生產(chǎn)的產(chǎn)品通過(guò)了美國(guó)權(quán)威的DOT質(zhì)量認(rèn)證，取得了免檢的信譽(yù)，美商要包銷該產(chǎn)品。然后，又著手以PLC技術(shù)改造了Salem熱處理爐控制，使該生產(chǎn)線的兩大難題都得到圓滿的解決。改造后的生產(chǎn)線年產(chǎn)可達(dá)10萬(wàn)只，每只瓶75美元，年產(chǎn)值可達(dá)750萬(wàn)美元，相當(dāng)6000萬(wàn)元人民幣。而這兩項(xiàng)改造僅投資40萬(wàn)人民幣，但盤活了幾千萬(wàn)元的資產(chǎn)。
“八五”攻關(guān)的數(shù)控成果不僅修復(fù)、改造一條停產(chǎn)的生產(chǎn)線，而且還救活一個(gè)瀕臨破產(chǎn)的企業(yè)。該項(xiàng)目受到遼寧省省長(zhǎng)、鞍山市市長(zhǎng)等領(lǐng)導(dǎo)同志的高度贊揚(yáng)，鞍山市科委領(lǐng)導(dǎo)專程到沈陽(yáng)計(jì)算所，特別嘉獎(jiǎng)?wù)n題有功人員人民幣10萬(wàn)元。目前又用藍(lán)天8530高檔數(shù)控系統(tǒng)改造另一條國(guó)產(chǎn)高壓氣瓶生產(chǎn)線。
4 技改面臨的問(wèn)題和建議
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