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数控机床改造方案的选择
阅读：867 发布时间：2010-12-27
改造对象的全面调查：
1、 机床的来源及改造需求
1） 进口数控机床：80年代以来我国政府为满足*需要，进口了大量的数控机床，尤其在航空、兵器等行业，这些机床基本都是精密设备，绝大部分是当时的所谓部管设备。这些机床已经到了电气升级换代的时候，前几年由于机械行业的不景气，改造工作欠债很多，大部分此类机床面临电气备件的匮乏，甚至已经处于停机状态，不改造是没有出路的。
2） 进口二手数控机床：近年来，这类机床由于多为企业考虑生产实际需要，自筹资金进口，相对采购成本较低，进口量比较大，其中有些机床进口时就考虑了改造的要求，有些则是进口后，运行了一段时间候就面临着改造的需求。
3） 国产数控机床：我国自90年以后生产的数控机床，大多为中低档数控机床，也同样面临电气系统老化，需要改造。
4） 普通机床：我国大量的普通机床应用于生产*线，这几年，国家加大了对这类机床的改造力度，国防科工委更是推行了万台机床数控化计划，车床、铣床的数控化改造需求量很大。另外则是有些特殊类型或者大型普通机床，由于本身特点以及良好的机械基础，具有生机改造的价值。
上述4大类中，1、2类的改造需求大多是中系统，3、4类则是中低档数控系统比较理想的改造对象。
2、 改造对象的现状调查
对于数控机床的改造，我们将从以下几个方面加以详细调查，以制定相应的改造方案：
1） 数控系统的分析：
数控机床改造，*的是系统的改造，根据我们的调查，老系统有：
西门子：SINUMERIK 7，3，8，850/880，810（早期型号）
发那科：FANUC 7，6，3
这两*的系统占有了目前我国目前老数控机床的绝大多数，目前多数系统的电气备件已经停止供货，改造时候基本上不考虑保留老系统，我们采取的方案是根据机床的现有控制等级、产品生产要求、企业资金状况，选择相应的低、中、系统。
这些系统大部分带有老型号的PLC逻辑控制系统，在改造方案的制定中，要考虑新老系统替换时候的差别，对PLC部分输入输点的数量和性质作出比较的估算。
2） 老主轴伺服系统的价值分析和改造方案
改造对象的主轴系统有两大类：直流伺服主轴和交流伺服主轴
改造方案如下：
保留驱动装置和电机：老的主轴伺服采用的基本都是+/-10V的模拟信号接口，对于状态良好、价值很高的主轴可以采用保留的方案，适用的系统有：SINUMERK 802C、802D、810D、840D、840Di，840C。
只保留直流主轴电机：有些大型机床主轴电机功率相当大，价格比较贵、安装比较麻烦，同时电机状况良好，这个时候可以采用保留电机，改造驱动系统，采用西门子新的直流伺服控制装置6RA70替代劳驱动装置，适用的系统有：SINUMERK 802C、802D、810D、840D、840Di，840C。
不保留驱动装置和电机：采用西门子新型1PH系列主轴电机和相应的驱动装置替代老电机和驱动装置。
3） 老进给伺服系统的价值分析和改造方案：
保留驱动装置和电机：同样，老的进给伺服采用的基本都是+/-10V的模拟信号接口，对于状态良好、价值很高的进给装置和电机可以采用保留的方案，适用的系统有：SINUMERK 802C、802D、810D、840D、840Di，840C。
不保留驱动装置和电机：采用西门子新型1FK6/7 1FT6 1FE1系列进给轴电机和相应的驱动装置替代老电机和驱动装置。
4） 测量系统系统的价值分析和改造方案：
旋转变压器：基本不能保留，可以采用新型旋转编码器替代。
感应同步器/尺：感应同步器/尺的情况略为复杂一些，我们采取的对策是能够改掉尽量改掉，用新型海德汉光栅尺和圆光栅加以替代。但是在某些场合，如精密转台，会面临新的圆光栅安装不能实施的难题。西门子为此提供了感应同步器/尺信号到新系统的转换装置，但是这个装置的价格比较昂贵，非到万不得已不选用。
光栅尺：我们接触的进口机床大部分采用海德汉光栅尺，对于这些老尺子，其中方波信号可适用的新系统有：SINUMERK 802C、840C、电压信号适用的新系统有：SINUMERK 802C、802D、810D、840D、840Di，840C。但是大量的老尺子的信号是电流信号：西门子和海德汉分别提供了电流信号到电压信号的转换装置，而且价格不太贵。
5） 其他电气相关部件
电气柜、操作站：很多情况下，用户会提出电柜改造的问题，对此我们和用户会做充分的交流，按照电气控制柜以及柜内元器件的状态作出合理的选择。一般来讲，进口数控机床电气柜以及柜内的元器件即便使用了相当年限，也要比国产的甚至是合资的元器件状态好，所以在改造进口数控机床一般电气柜不作大拆大改。
一些二手机床的电气柜状态比较差，或者用户认为电气柜元器件故障率太高都可以采取全套更换的方式，采用RITTAL或者相当的还是国产合资品牌，取决于用户的投入。
数控操作站可以是改造给人的*印象，所以在用户资金许可的前提下，尽量选用西门子配套的，如MECANO等品牌，质量和外观都能与进口机床匹敌。
电缆：在方案初期就按照电气相应方案测定需要的电缆长度，在我们的改造项目中，凡是与数控驱动测量系统直接相关的电缆，我们只选择原装电缆，但是大型主轴电机的电力电缆由于价格过于高昂，而不考虑原装电缆。
外围元器件：除了老化和损坏的外围元器件，一般我们不建议用户更换外围元器件。有个情况除外，少部分机床采用了交流110V电气元件，而新系统又无法与之匹配。
6） 原始资料：
机床的原始资料是我们了解机床出厂状况的zui基本资料，其中电气原理图、电气维修手册、控制程序，都是我们需要仔细研究的。特别需要注意的是原始资料提供的信息不*是正确的。国外机床厂有的提供的是系列型号的通用图纸，有的时候机床出厂前的电气硬件改动没有在电气资料上体现，这就要求我们一定要对照机床实物，把关键环节的每个细节一一落实，避免犯错误。
7） 控制要求和特殊选件
对于一台要改造的机床，控制要求、主轴数、坐标轴数、测量元件、机床现状几大要素基本可以确定改造可以选择的系统和相应的驱动和测量系统方案。但是这并不是的，有些特殊类型机床或者用户需要的一个特殊功能往往就决定了系统的选择。比如：
（1） 图形显示和图形模拟；
（2） 双/多通道功能，用于双车、车削中心和其他具有两个加工单元的机床
（3） 龙门轴功能：龙门式镗铣床、加工中心，要求两个龙门轴能够*实现同步，只有这个功能才能做到实时监控两个坐标的跟随误差，实现同步。
（4） 配对轴功能：两个坐标可以实现要求不是很高的同步；
（5） 激光加工的距离控制；
（6） 同步主轴功能：用于车削中心两个主轴之间的工件交接；
（7） 砂轮恒线速控制；
（8） 砂轮的在线修整和补偿；
（9） 斜轴磨床；
（10） DNC功能；
（11） 前馈控制；
（12） 进给轴齿轮插补：用于齿轮加工机床；
（13） 凸轮插补；
（14） 镗床镗杆低头补偿；
（15） 网络和远程诊断功能；
用户提出的特殊功能，系统厂家一般都有相应的选件满足需要，从而也就决定了用户需要的相应档次的数控系统及选件，然而一般令用户比较难受的问题主要是这些选件往往价格很高，同时有的时候由于某个选件只有在高一个档次的系统上才提供，也使用户必须选购高一挡的系统，而付出相应的代价。
这个时候，我们作为熟练应用系统从事改造的公司，站在用户立场上，我们一般都会采取这样的立场：系统选用尽量以够用为限，能用低档不用中档，能用中档不用，能够自己开发的特殊功能尽量自主开发，一切为用户考虑。
近几年来，我们在数控瓦楞辊磨床的双辊特殊加工、数控强力磨床的修整补偿和恒线速度控制、龙门式大型加工中心改造等项目上，投入开发力量，取得了很好的效果，赢得了用户的认可。
三、 正确的方案是改造成功的一半
在每一个改造课题被提出来之后，我们的工程人员会对改造的对象进行充分深入的调查研究，为此我们一方面采用标准的机床状况调查表来做机床的信息的收集，充分利用用户对机床熟悉的实际情况；另一方面我们挑选zui有经验的人员做好这*个环节的工作，保证方案的合理和准确。
良好的开端是成功的一半。这几年，我们在改造市场闯出了一片天地，我们的经验告诉我们，只有把好这一关，改造的成功才有保障。
1、 机床的来源及改造需求
1） 进口数控机床：80年代以来我国政府为满足*需要，进口了大量的数控机床，尤其在航空、兵器等行业，这些机床基本都是精密设备，绝大部分是当时的所谓部管设备。这些机床已经到了电气升级换代的时候，前几年由于机械行业的不景气，改造工作欠债很多，大部分此类机床面临电气备件的匮乏，甚至已经处于停机状态，不改造是没有出路的。
2） 进口二手数控机床：近年来，这类机床由于多为企业考虑生产实际需要，自筹资金进口，相对采购成本较低，进口量比较大，其中有些机床进口时就考虑了改造的要求，有些则是进口后，运行了一段时间候就面临着改造的需求。
3） 国产数控机床：我国自90年以后生产的数控机床，大多为中低档数控机床，也同样面临电气系统老化，需要改造。
4） 普通机床：我国大量的普通机床应用于生产*线，这几年，国家加大了对这类机床的改造力度，国防科工委更是推行了万台机床数控化计划，车床、铣床的数控化改造需求量很大。另外则是有些特殊类型或者大型普通机床，由于本身特点以及良好的机械基础，具有生机改造的价值。
上述4大类中，1、2类的改造需求大多是中系统，3、4类则是中低档数控系统比较理想的改造对象。
2、 改造对象的现状调查
对于数控机床的改造，我们将从以下几个方面加以详细调查，以制定相应的改造方案：
1） 数控系统的分析：
数控机床改造，*的是系统的改造，根据我们的调查，老系统有：
西门子：SINUMERIK 7，3，8，850/880，810（早期型号）
发那科：FANUC 7，6，3
这两*的系统占有了目前我国目前老数控机床的绝大多数，目前多数系统的电气备件已经停止供货，改造时候基本上不考虑保留老系统，我们采取的方案是根据机床的现有控制等级、产品生产要求、企业资金状况，选择相应的低、中、系统。
这些系统大部分带有老型号的PLC逻辑控制系统，在改造方案的制定中，要考虑新老系统替换时候的差别，对PLC部分输入输点的数量和性质作出比较的估算。
2） 老主轴伺服系统的价值分析和改造方案
改造对象的主轴系统有两大类：直流伺服主轴和交流伺服主轴
改造方案如下：
保留驱动装置和电机：老的主轴伺服采用的基本都是+/-10V的模拟信号接口，对于状态良好、价值很高的主轴可以采用保留的方案，适用的系统有：SINUMERK 802C、802D、810D、840D、840Di，840C。
只保留直流主轴电机：有些大型机床主轴电机功率相当大，价格比较贵、安装比较麻烦，同时电机状况良好，这个时候可以采用保留电机，改造驱动系统，采用西门子新的直流伺服控制装置6RA70替代劳驱动装置，适用的系统有：SINUMERK 802C、802D、810D、840D、840Di，840C。
不保留驱动装置和电机：采用西门子新型1PH系列主轴电机和相应的驱动装置替代老电机和驱动装置。
3） 老进给伺服系统的价值分析和改造方案：
保留驱动装置和电机：同样，老的进给伺服采用的基本都是+/-10V的模拟信号接口，对于状态良好、价值很高的进给装置和电机可以采用保留的方案，适用的系统有：SINUMERK 802C、802D、810D、840D、840Di，840C。
不保留驱动装置和电机：采用西门子新型1FK6/7 1FT6 1FE1系列进给轴电机和相应的驱动装置替代老电机和驱动装置。
4） 测量系统系统的价值分析和改造方案：
旋转变压器：基本不能保留，可以采用新型旋转编码器替代。
感应同步器/尺：感应同步器/尺的情况略为复杂一些，我们采取的对策是能够改掉尽量改掉，用新型海德汉光栅尺和圆光栅加以替代。但是在某些场合，如精密转台，会面临新的圆光栅安装不能实施的难题。西门子为此提供了感应同步器/尺信号到新系统的转换装置，但是这个装置的价格比较昂贵，非到万不得已不选用。
光栅尺：我们接触的进口机床大部分采用海德汉光栅尺，对于这些老尺子，其中方波信号可适用的新系统有：SINUMERK 802C、840C、电压信号适用的新系统有：SINUMERK 802C、802D、810D、840D、840Di，840C。但是大量的老尺子的信号是电流信号：西门子和海德汉分别提供了电流信号到电压信号的转换装置，而且价格不太贵。
5） 其他电气相关部件
电气柜、操作站：很多情况下，用户会提出电柜改造的问题，对此我们和用户会做充分的交流，按照电气控制柜以及柜内元器件的状态作出合理的选择。一般来讲，进口数控机床电气柜以及柜内的元器件即便使用了相当年限，也要比国产的甚至是合资的元器件状态好，所以在改造进口数控机床一般电气柜不作大拆大改。
一些二手机床的电气柜状态比较差，或者用户认为电气柜元器件故障率太高都可以采取全套更换的方式，采用RITTAL或者相当的还是国产合资品牌，取决于用户的投入。
数控操作站可以是改造给人的*印象，所以在用户资金许可的前提下，尽量选用西门子配套的，如MECANO等品牌，质量和外观都能与进口机床匹敌。
电缆：在方案初期就按照电气相应方案测定需要的电缆长度，在我们的改造项目中，凡是与数控驱动测量系统直接相关的电缆，我们只选择原装电缆，但是大型主轴电机的电力电缆由于价格过于高昂，而不考虑原装电缆。
外围元器件：除了老化和损坏的外围元器件，一般我们不建议用户更换外围元器件。有个情况除外，少部分机床采用了交流110V电气元件，而新系统又无法与之匹配。
6） 原始资料：
机床的原始资料是我们了解机床出厂状况的zui基本资料，其中电气原理图、电气维修手册、控制程序，都是我们需要仔细研究的。特别需要注意的是原始资料提供的信息不*是正确的。国外机床厂有的提供的是系列型号的通用图纸，有的时候机床出厂前的电气硬件改动没有在电气资料上体现，这就要求我们一定要对照机床实物，把关键环节的每个细节一一落实，避免犯错误。
7） 控制要求和特殊选件
对于一台要改造的机床，控制要求、主轴数、坐标轴数、测量元件、机床现状几大要素基本可以确定改造可以选择的系统和相应的驱动和测量系统方案。但是这并不是的，有些特殊类型机床或者用户需要的一个特殊功能往往就决定了系统的选择。比如：
（1） 图形显示和图形模拟；
（2） 双/多通道功能，用于双车、车削中心和其他具有两个加工单元的机床
（3） 龙门轴功能：龙门式镗铣床、加工中心，要求两个龙门轴能够*实现同步，只有这个功能才能做到实时监控两个坐标的跟随误差，实现同步。
（4） 配对轴功能：两个坐标可以实现要求不是很高的同步；
（5） 激光加工的距离控制；
（6） 同步主轴功能：用于车削中心两个主轴之间的工件交接；
（7） 砂轮恒线速控制；
（8） 砂轮的在线修整和补偿；
（9） 斜轴磨床；
（10） DNC功能；
（11） 前馈控制；
（12） 进给轴齿轮插补：用于齿轮加工机床；
（13） 凸轮插补；
（14） 镗床镗杆低头补偿；
（15） 网络和远程诊断功能；
用户提出的特殊功能，系统厂家一般都有相应的选件满足需要，从而也就决定了用户需要的相应档次的数控系统及选件，然而一般令用户比较难受的问题主要是这些选件往往价格很高，同时有的时候由于某个选件只有在高一个档次的系统上才提供，也使用户必须选购高一挡的系统，而付出相应的代价。
这个时候，我们作为熟练应用系统从事改造的公司，站在用户立场上，我们一般都会采取这样的立场：系统选用尽量以够用为限，能用低档不用中档，能用中档不用，能够自己开发的特殊功能尽量自主开发，一切为用户考虑。
近几年来，我们在数控瓦楞辊磨床的双辊特殊加工、数控强力磨床的修整补偿和恒线速度控制、龙门式大型加工中心改造等项目上，投入开发力量，取得了很好的效果，赢得了用户的认可。
三、 正确的方案是改造成功的一半
在每一个改造课题被提出来之后，我们的工程人员会对改造的对象进行充分深入的调查研究，为此我们一方面采用标准的机床状况调查表来做机床的信息的收集，充分利用用户对机床熟悉的实际情况；另一方面我们挑选zui有经验的人员做好这*个环节的工作，保证方案的合理和准确。
良好的开端是成功的一半。这几年，我们在改造市场闯出了一片天地，我们的经验告诉我们，只有把好这一关，改造的成功才有保障。