導(dǎo)語：如何才能寫好一篇數(shù)控機(jī)床改造，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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【關(guān)鍵詞】數(shù)控；機(jī)床；數(shù)控化改造；特點和方法

1 機(jī)床數(shù)控化改造分析

一臺舊設(shè)備使用到一定年頭后，必然會故障頻繁發(fā)生、維修困難、生產(chǎn)效率降低、加工精度不穩(wěn)定、甚至完全停機(jī)。對這樣的設(shè)備是采取徹底報廢、還是經(jīng)過中大修數(shù)控改造？做出這種決定之前，首先要對現(xiàn)有設(shè)備的剩余使用價值作出評估。例如一臺加工中心，主要構(gòu)成的機(jī)電部件有：①CNC系統(tǒng)及操作子系統(tǒng)；②伺服系統(tǒng)(包括電動機(jī))；③機(jī)床電氣；④機(jī)械本體(床身、立柱、導(dǎo)軌和絲杠等)；⑤刀庫機(jī)械手系統(tǒng)；⑥自動工作臺交換系統(tǒng)(APC)等。每一個子系統(tǒng)根據(jù)實際情況，都可以作出相應(yīng)剩余使用價值評估。例如根據(jù)伺服系統(tǒng)的磨損程度，如果繼續(xù)留用，應(yīng)考慮整修后還有50％以上剩余價值；但考慮到新更換數(shù)控系統(tǒng)的匹配及追求好的伺服特性，即使舊的伺服系統(tǒng)沒有完全損壞，或預(yù)計繼續(xù)使用壽命不會太長，也可考慮徹底更換。機(jī)械部件的剩余價值一般都占較高比例，多項工程實踐表明，一臺高質(zhì)量機(jī)床的機(jī)械大件磨損是有限的。例如改造過的70年代美國臥式加工中心，X方向行程1臺為1.5m、1臺為2.5m，導(dǎo)軌的直線度和扭曲都能調(diào)整到0.008mm/1000mm，導(dǎo)軌本身沒有進(jìn)一步修磨。機(jī)械手刀庫部件易損件集中在幾個零件上(如手爪、插銷等)，即使重新更換花費也不多，因此機(jī)械部件都占有較高剩余價值。

2 數(shù)控機(jī)床改造的特點

2.1 投資額少、交貨期短同購置新機(jī)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(jī)床尤其明顯。一般大型機(jī)床改造,只是新機(jī)床購置費用的1/ 3 。即使有些特殊情況,如高速主軸、托盤自動交換裝置的制造與安裝過于費工、費錢,改造成本也高2 - 3倍,但與購置新機(jī)床相比,也能節(jié)省投資50%左右。另外可以根據(jù)實際情況進(jìn)行針對性的改造，交貨期縮短。

2.2 機(jī)械性能穩(wěn)定可靠 所利用的床身、立柱等基礎(chǔ)件都是重而兼顧的鑄造構(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。

2.3 熟悉了解設(shè)備、便于操作維修 購買新設(shè)備時,不了解新設(shè)備是否滿足其加工要求。改造則不然,可以精確地計算出機(jī)床的加工能力,另外,由于多年使用,操作者對機(jī)床的特性早已了解,在操作使用和維修方面培訓(xùn)時間短,見效快。改造的機(jī)床一安裝好,就可以實現(xiàn)全負(fù)荷運轉(zhuǎn)。

2.4 可采用最新的控制技術(shù)可根據(jù)技術(shù)革新的發(fā)展速度,及時地提高生產(chǎn)設(shè)備地自動化水平和效率,提高設(shè)備和檔次,將舊設(shè)備改成當(dāng)今水平的機(jī)床。充分利用現(xiàn)有的條件可以充分利用現(xiàn)有地基,不必像購置新設(shè)備時那樣需要重新構(gòu)筑地基。因此可節(jié)約費用,降低改造成本,同時也可縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。

3 提高數(shù)控機(jī)床改造精度的常見方法

數(shù)控機(jī)床在設(shè)計上要達(dá)到高的靜動態(tài)剛度,運動副之間的摩擦系數(shù)小、傳動無間隙、功率大、便于操作和維修。機(jī)床數(shù)控改造時應(yīng)盡量達(dá)到上述要求,還應(yīng)對主要部件進(jìn)行相應(yīng)的改造使其達(dá)到一定的設(shè)計要求,才能獲得預(yù)期的改造目的,常見的機(jī)床改造方法如下：

3.1 修復(fù)機(jī)床導(dǎo)軌精度

導(dǎo)軌的作用是導(dǎo)向與承載。導(dǎo)軌在空載和在切削條件下運動時,都應(yīng)具有足夠的導(dǎo)向精度。是機(jī)床幾何精度的基礎(chǔ),所以,機(jī)床在改造時,為了達(dá)到預(yù)期的精度要求,往往必須修復(fù)導(dǎo)軌精度。對不同形式導(dǎo)軌,大概修理方法如下:

3.1.1 使用環(huán)氧型耐磨導(dǎo)軌涂層修復(fù)導(dǎo)軌精度:工作臺導(dǎo)軌的涂層,就是床身導(dǎo)軌的拓印,它的配合精度必然很高,簡化了工藝,縮短了制造周期。應(yīng)用于機(jī)床改造更為便利,效果顯著。

3.1.2 鑄鐵導(dǎo)軌:鑄鐵導(dǎo)軌的精加工是用刮削的方法得到的,刮研顯點為18 ―25 點/ 平方厘米,同時,必須保證的可靠性。這樣才能盡可能的減小摩擦,以及對位置控制精度的影響。

3.2 恢復(fù)主軸精度

主軸是主軸組的重要組成部分。機(jī)床工作時,由主軸夾持著工件或刀具直接參加表面成形運動,對加工質(zhì)量和生產(chǎn)率,有重要影響。所以,改造時必須修復(fù)主軸的精度。對于精度超差的主軸拆卸以后應(yīng)對其進(jìn)行全面檢查,以便確定修理方案。但大多需要更換主軸軸承、重新調(diào)整軸承的間隙調(diào)整和預(yù)緊。調(diào)整后應(yīng)進(jìn)行溫升實驗,溫升超過規(guī)定值,應(yīng)減少預(yù)緊量。當(dāng)主軸軸承重新裝配好后,用千分表和標(biāo)準(zhǔn)檢驗棒,檢查主軸錐孔中心線是否和主軸的回轉(zhuǎn)中心重合,如果相差較大,則必須用專用的磨頭,重新磨削主軸錐孔,使其回轉(zhuǎn)中心同主軸的回轉(zhuǎn)中心完全重合。

3.3 修復(fù)或更換滾珠絲杠

絲杠傳動直接關(guān)系到傳動鏈精度，滾珠絲杠作為當(dāng)代數(shù)控機(jī)床進(jìn)給的主要傳動機(jī)構(gòu),以其長壽命、高剛度、高效率、高靈敏度、無間隙等顯著特點而得以廣泛應(yīng)用,成為各類數(shù)控機(jī)床的重要配套部件?；旧犀F(xiàn)代的數(shù)控機(jī)床都采用了滾珠絲杠,但在改造時,一定要恢復(fù)其傳動精度,或干脆更換新的或更高精度的滾珠絲杠,只有這樣才能保證改造后的定位精度,尤其是在半閉環(huán)系統(tǒng)中,絲杠不僅要起到傳動作用,還要起到標(biāo)尺的作用,編碼器只是測量絲杠的轉(zhuǎn)數(shù),至于工作臺實際行走的距離,相當(dāng)于開環(huán),只能靠滾珠絲杠本身的精度保證。

3.4 利用精密儀器檢測機(jī)床精度

可以結(jié)合具體的機(jī)床改造過程,利用先進(jìn)的激光干涉儀測量系統(tǒng),對機(jī)床的定位精度進(jìn)行測量,并利用球桿儀快速檢查機(jī)床精度,診斷誤差來源,自動分析機(jī)床精度狀態(tài),檢查出反向間隙、垂直度、直線度、周期誤差、伺服不匹配、傳動鏈磨損等,根據(jù)檢測結(jié)果,進(jìn)行必要的分析,再結(jié)合資金投入、新技術(shù)應(yīng)用等因素確定必要的改造、修理方案。在調(diào)整機(jī)床參數(shù)時,尤其是伺服驅(qū)動參數(shù),可根據(jù)球桿儀的檢測結(jié)果,進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化,使機(jī)床參數(shù)更合理,系統(tǒng)更穩(wěn)定。在改造完成后,利用激光干涉儀對定位精度進(jìn)行測量,并根據(jù)情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a償,可以大大提高機(jī)床的定位精度和加工精度。

3.5 減少傳動環(huán)節(jié)的間隙

一般機(jī)床的齒輪主要集中在主軸箱和變速箱中。為了保證傳動精度,數(shù)控機(jī)床上使用的齒輪精度等級都比普通機(jī)床高。在結(jié)構(gòu)上要能達(dá)到無間隙傳動,因而改造時,機(jī)床主要齒輪必須滿足數(shù)控機(jī)床的要求,以保證機(jī)床加工精度。如果進(jìn)給傳動系統(tǒng)中有蝸輪蝸桿傳動,一定要注意,調(diào)整好反向間隙,否則,很可能直接影響機(jī)床性能。另外,如果進(jìn)給傳動系統(tǒng)中有同步齒形帶,也必須進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整或更換,尤其是在采用半閉環(huán)系統(tǒng)中,若此部分不在控制環(huán)內(nèi),將直接影響機(jī)床的定位精度。

篇2

（一）有利于推動數(shù)控機(jī)床的現(xiàn)代化水平

我國企業(yè)對數(shù)控機(jī)床的認(rèn)識和應(yīng)用還存在極大的局限性。只有實現(xiàn)機(jī)床數(shù)控化的改造，才能真正的發(fā)揮它在企業(yè)現(xiàn)代化生產(chǎn)制造中的作用，真正提高企業(yè)的生產(chǎn)效率，提高我國的工業(yè)化水平。

（二）數(shù)控機(jī)床具有極大的市場需求

數(shù)控機(jī)床改造的成本與它帶來的企業(yè)生產(chǎn)的極大經(jīng)濟(jì)效益相比，改造成本低。機(jī)床改造主要就是對原有的機(jī)床的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造和設(shè)計，使它能夠提高工作的效率，達(dá)到理想狀態(tài)。隨著企業(yè)對機(jī)床在生產(chǎn)制造中的認(rèn)識不斷加深，對數(shù)控機(jī)床的需求不斷增加，使得數(shù)控機(jī)床的改造具有很大的市場需求和發(fā)展空間。

（三）數(shù)控機(jī)床改造的優(yōu)勢分析

1.節(jié)約企業(yè)成本。數(shù)控機(jī)床的改造與購置新的機(jī)床設(shè)備相比，至少可以節(jié)約50%的成本，特別是對于大型的現(xiàn)代化設(shè)備而言，這種成本的差距會更加明顯，舊機(jī)床的升級改造只需要購置新成本的1／4。即使要對舊機(jī)床進(jìn)行徹底的升級改造，其成本也不會超過購置新機(jī)器費用的70%，而且可以節(jié)省運費等附加成本。2.機(jī)器性能穩(wěn)定。舊機(jī)器經(jīng)過長期的磨合，不會因為不適應(yīng)而影響零件制造的精度。而且購置新的機(jī)器，需要占用一定的地基，也需要雇傭?qū)I(yè)的人員進(jìn)行操作，企業(yè)內(nèi)部員工在機(jī)器的操作使用上需要一段時間適應(yīng)，大大降低了企業(yè)生產(chǎn)效率，影響了企業(yè)生產(chǎn)的成本。3.極大發(fā)揮機(jī)床的工作效率。機(jī)床經(jīng)過數(shù)控改造后，可以在原有基礎(chǔ)上實現(xiàn)加工零件的自動化和精準(zhǔn)化，而且工作效率是原來的4—6倍。在零件制造上，可以充分實現(xiàn)現(xiàn)代信息技術(shù)和機(jī)械制造的緊密結(jié)合，提高零件的精密度，減少人工費用。更重要的是升級后的數(shù)控機(jī)床可以智能識別機(jī)器故障，提高了工作的安全性，減少了工人檢修的費用和時間。特別是對于難度系數(shù)大的零件而言，效率會更高。同時還減少了組裝費用，縮短了企業(yè)生產(chǎn)的周期。

二、數(shù)控機(jī)床的改造措施

當(dāng)前，在我國企業(yè)當(dāng)中，數(shù)控機(jī)床的運用十分廣泛，它能夠大大提高工作效率。隨著人們對機(jī)床認(rèn)識的不斷加深，數(shù)控機(jī)床的改造有了廣泛的市場需求。前文已經(jīng)對數(shù)控機(jī)床的改造進(jìn)行了現(xiàn)實意義的分析，通過對數(shù)控機(jī)床的升級改造既可以節(jié)約企業(yè)成本，同時也能夠為企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。為此，必須進(jìn)行數(shù)控機(jī)床改造的實踐探索。

（一）考慮數(shù)控改造投的資費用。在數(shù)控改造之前，必須對數(shù)控改造的費用進(jìn)行嚴(yán)格預(yù)算，同時要對改造后的工作性能進(jìn)行評估。對于改造后，它能夠加工的零件的種類和數(shù)量進(jìn)行綜合考量，還要對它加工零件的光滑程度和質(zhì)量進(jìn)行實驗，這些都會影響到數(shù)控機(jī)床的水平。根據(jù)我們掌握的機(jī)床的技術(shù)狀況進(jìn)行科學(xué)分析，在此基礎(chǔ)上才能夠保證數(shù)控機(jī)床的改造能夠產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。

（二）注重數(shù)控系統(tǒng)和驅(qū)動單元的選擇。數(shù)控機(jī)床的核心就在于數(shù)控系統(tǒng)，而機(jī)床加工的精密程度則取決于驅(qū)動單元的功能發(fā)揮狀況如何。數(shù)控機(jī)床的系統(tǒng)和啟動單元的水平直接決定了數(shù)控機(jī)床性能的高低。舊的機(jī)床控制部分采用的是三行數(shù)碼管顯示，驅(qū)動是步行電動機(jī)控制，系統(tǒng)分辨率低。這種落后的配置系統(tǒng)使得機(jī)床的整體功能下降，機(jī)床的精準(zhǔn)度、可靠性都受到了影響。所以在舊機(jī)床的改造上必須考慮數(shù)控系統(tǒng)和驅(qū)動單元。從技術(shù)層面來講，日本的高檔數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品性能好，但費用高達(dá)8萬，成本太高，所以應(yīng)該采用國產(chǎn)的KND數(shù)控系統(tǒng)和日本松下的驅(qū)動系統(tǒng)。既保證了性能，又節(jié)約了成本。

（三）注重對舊機(jī)床的創(chuàng)新設(shè)計雖然國產(chǎn)的KND數(shù)控系統(tǒng)比較完善，但系統(tǒng)功能以外的其他控制系統(tǒng)，需要進(jìn)行人工設(shè)計和改造，實現(xiàn)機(jī)械制造和數(shù)據(jù)管理的融合，最大限度地提高數(shù)據(jù)機(jī)床的運作效率和水平。例如，在機(jī)床上的Z軸中，增加了剎車功能，這樣可以避免機(jī)床斷電后，主軸箱滑落對機(jī)床和工件造成的損失。還有就是需要重新設(shè)計系統(tǒng)，系統(tǒng)作為機(jī)床的必備功能，可以用智能的油路代替原有的手動，并且在機(jī)床內(nèi)油過少時有智能提示系統(tǒng)。設(shè)置特有的刀具拆卸系統(tǒng)，當(dāng)前，很多大型機(jī)床采用的是氣動方式裝置刀具，雖然拆卸方便，但制作成本高，而且還對氣壓有嚴(yán)格要求。而電動式的裝卸刀具，不僅可以通過電動機(jī)提供動力，降低成本，還可以通過感應(yīng)開關(guān)來確保主軸上刀具的松緊狀況。使刀具更換更加安全可靠。

（四）普通機(jī)床刀架改造普通機(jī)床的刀架的滑動由兩部分組成，包括平行方向和垂直方向的移動，這兩個方向的滑動就保證了刀架課一隨意移動，但是刀架的移動的有效范圍比較小，所以應(yīng)該確保刀具的移動空間。1、導(dǎo)軌方向的改造：導(dǎo)軌方向的驅(qū)動由絲桿完成，當(dāng)傳統(tǒng)車床上的溜板箱的手柄到達(dá)自動走刀的位置時，驅(qū)動位置開始運行，引起齒輪的轉(zhuǎn)動，最后經(jīng)過絲杠驅(qū)動完成了這一方向的走刀過程。在動力的提供上，可以選擇由步進(jìn)電機(jī)—電機(jī)轉(zhuǎn)抽——以及齒輪——二級齒輪——絲杠——溜板箱，通過此程序完成導(dǎo)軌方向的供給。2.水平和垂直方向的改造。原有的手柄設(shè)置不合理，影響了車床的工作效率，在零件加工上動力不足，所以在保留原有位置的基礎(chǔ)上，再添加一個步進(jìn)電機(jī)，把電機(jī)軸與傳統(tǒng)的絲桿進(jìn)行連接。

（五）對步進(jìn)電機(jī)的控制的選擇。從導(dǎo)軌的垂直方向和平行方向進(jìn)行綜合改造，這樣既確保了刀具工作的有效范圍，同時在選擇方向的也要確保對兩個方向的動力進(jìn)行控制。對步進(jìn)電機(jī)的控制，有很多的選擇方案。例如單片機(jī)、微機(jī)、工業(yè)PC機(jī)等等。但綜合考慮體積、耗能和成本，應(yīng)該選為單片機(jī)。單片機(jī)的控制可以減少干擾，能夠提高數(shù)據(jù)傳遞的速度。但隨著和數(shù)控機(jī)床改造的能力不斷加強，當(dāng)前的單片機(jī)種類多，功能豐富，所以在選擇上要慎重。

三、小結(jié)

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關(guān)鍵詞：數(shù)控；機(jī)床；精度

中圖分類號：TG659 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

我國的數(shù)控技術(shù)來自外國。隨著時間的推移，一些租來的設(shè)備達(dá)到了使用年限被迫召回。另外一些年久失修失去了使用效力。處于停機(jī)狀態(tài)，實際上占用了空間也浪費了時間。這些機(jī)床實際損壞的程度不大，但是由于遠(yuǎn)離原配件單位而找不到相應(yīng)的配件方式，而無法完成工作。因此應(yīng)當(dāng)想出新的解決辦法?，F(xiàn)在，用先進(jìn)的系統(tǒng)改裝現(xiàn)有的設(shè)備是一個不錯的選擇，花費上在幾十萬元左右，就能將其改造成為較為先進(jìn)耐用的機(jī)器，由于省卻了很多制造工藝，所以節(jié)省了大量成本，通常能省下70%左右。所以對我國現(xiàn)行狀況來說，數(shù)控改造是一項利國利民、省時省力的工作，能夠適應(yīng)現(xiàn)階段的發(fā)展要求。本文將新的改造技術(shù)與舊的機(jī)床基礎(chǔ)相結(jié)合的方法及注意的要點給出了描述。

1 數(shù)控機(jī)床改造的特點

對于機(jī)床的數(shù)控改造之所以普及的這樣快，是基于下列幾種優(yōu)勢特點的存在。

1.1 花費少，工期短，能節(jié)省大量費用，越是大的機(jī)器在花費的數(shù)字差額上就更為巨大。以大型的機(jī)器為例，改造的完全花費比起全新機(jī)器的購買省下了1/3，并且完工時間很快，即使是改造技術(shù)不合格，零件更換花費較大。超過了額定花費的三倍以上，從總數(shù)上來說還是低于新買機(jī)器的。能節(jié)約1/2左右。

1.2 構(gòu)造可以支持穩(wěn)定使用

機(jī)床身體和支架等從重量上以及構(gòu)筑上都較為穩(wěn)定，比起焊接而成的構(gòu)架有更高的穩(wěn)定性，能夠有較強的使用壽命，堅固耐用。

1.3 一臺新的機(jī)器出現(xiàn)了之后需要較長時間去觀察和適應(yīng)它的性能

而改造過的機(jī)器由于從前經(jīng)過使用，而后期改造又摸清了其各部分的性能，所以后來使用上手速度較快，維護(hù)和檢查都能直達(dá)要害。完成修理，因此此類機(jī)床一經(jīng)完成工作就立馬能實現(xiàn)良性運轉(zhuǎn)，這也是選擇原因之一。

1.4 根據(jù)新技術(shù)發(fā)展的速度來判定選用技術(shù)的種類

有效地完成設(shè)備程序化自動化的過程，翻新創(chuàng)新能力，把老舊閑置的機(jī)器改裝后變成具有新能力的機(jī)器。對于現(xiàn)存的物質(zhì)條件可以利用起來，不必更新地基，以及完全可以用舊有設(shè)備代替的，通過這樣的手段不但可以減少花費，也可以減少時間，縮短成品周期。

1.5 通過儀器的精密性來使零件與零件之間的尺寸差異減少

通用性好，并且合格程度好，便于安裝，為后期工作節(jié)省時間。采用較為經(jīng)濟(jì)的方法能夠提升3倍到7倍的工作效率。對于型號越大，技藝越復(fù)雜者效率越突出。并且對人工勞動來說也有好處，可以增強工人提升自我水平的意識，傳播新的技藝思想，使得人員從體能型工作者轉(zhuǎn)變成腦力型工作者。

2 提高數(shù)控機(jī)床改造精度的常見方法

數(shù)控機(jī)床在設(shè)計方案中應(yīng)當(dāng)體現(xiàn)出對材料的要求。貼合度好，起轉(zhuǎn)穩(wěn)定，這樣的機(jī)器無論在運行還是修理時都較好操作，數(shù)控設(shè)計問題應(yīng)當(dāng)以上述條件為準(zhǔn)。并對設(shè)備中不符合細(xì)節(jié)的部分進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)而帶來較為有效的改造成果，以下是具體的機(jī)床改造方案：

2.1 修復(fù)機(jī)床導(dǎo)軌精度

導(dǎo)軌的作用是導(dǎo)向與承載。導(dǎo)軌在空載和在切削條件下運動時,都應(yīng)具有足夠的導(dǎo)向精度。是機(jī)床幾何精度的基礎(chǔ),所以,機(jī)床在改造時,為了達(dá)到預(yù)期的精度要求,往往必須修復(fù)導(dǎo)軌精度。對不同形式導(dǎo)軌,大概修理方法如下:

2.1.1 使用環(huán)氧型耐磨導(dǎo)軌涂層修復(fù)導(dǎo)軌精度

工作臺導(dǎo)軌的涂層,就是床身導(dǎo)軌的拓印,它的配合精度必然很高,簡化了工藝,縮短了制造周期。應(yīng)用于機(jī)床改造更為便利,效果顯著。

2.1.2 鑄鐵導(dǎo)軌

鑄鐵導(dǎo)軌的精加工是用刮削的方法得到的，刮研顯點為18-25點/平方厘米，同時，必須保證的可靠性。這樣才能盡可能的減小摩擦，以及對位置控制精度的影響。

2.2 恢復(fù)主軸精度

主軸是主軸組的重要組成部分。機(jī)床工作時，由主軸夾持著工件或刀具直接參加表面成形運動，對加工質(zhì)量和生產(chǎn)率，有重要影響。所以，改造時必須修復(fù)主軸的精度。

對于精度超差的主軸拆卸以后應(yīng)對其進(jìn)行全面檢查，以便確定修理方案。但大多需要更換主軸軸承、重新調(diào)整軸承的間隙調(diào)整和預(yù)緊。調(diào)整后應(yīng)進(jìn)行溫升實驗，溫升超過規(guī)定值，應(yīng)減少預(yù)緊量。

當(dāng)主軸軸承重新裝配好后，用千分表和標(biāo)準(zhǔn)檢驗棒，檢查主軸錐孔中心線是否和主軸的回轉(zhuǎn)中心重合，注意零件的貼合程度，符合文件上的給出的數(shù)值，出現(xiàn)偏差較大的情況選用質(zhì)量較好的磨頭來進(jìn)行打磨錐孔，直到二者能夠緊密貼合工作為止。

2.3 修復(fù)或更換滾珠絲杠

隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，機(jī)械制造業(yè)正不斷面臨著高速度、高精度等新的挑戰(zhàn)。滾珠絲杠作為當(dāng)代數(shù)控機(jī)床進(jìn)給的主要傳動機(jī)構(gòu)，以其長壽命、高剛度、高效率、高靈敏度、無間隙等顯著特點而得以廣泛應(yīng)用，成為各類數(shù)控機(jī)床的重要配套部件，并己實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、通用化和商品化?；旧犀F(xiàn)代的數(shù)控機(jī)床都采用了滾珠絲杠，但在改造時，一定要恢復(fù)其傳動精度，或干脆更換新的或更高精度的滾珠絲杠，只有這樣才能保證改造后的定位精度，尤其是在半閉環(huán)系統(tǒng)中，絲杠不僅要起到傳動作用，還要起到標(biāo)尺的作用，編碼器只是測量絲杠的轉(zhuǎn)數(shù)，至于工作臺實際行走的距離，相當(dāng)于開環(huán)，只能靠滾珠絲杠本身的精度保證。

2.4 利用精密儀器檢測機(jī)床精度

可以結(jié)合具體的機(jī)床改造過程，利用先進(jìn)的激光干涉儀測量系統(tǒng)，對機(jī)床的定位精度進(jìn)行測量，并利用球桿儀快速檢查機(jī)床精度，診斷誤差來源，自動分析機(jī)床精度狀態(tài)，檢查出反向間隙、垂直度、直線度、周期誤差、伺服不匹配、傳動鏈磨損等，根據(jù)檢測結(jié)果，進(jìn)行必要的分析，再結(jié)合資金投入、新技術(shù)應(yīng)用等因素確定必要的改造、修理方案。在調(diào)整機(jī)床參數(shù)時，尤其是伺服驅(qū)動參數(shù)，可根據(jù)球桿儀的檢測結(jié)果，進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化，使機(jī)床參數(shù)更合理，系統(tǒng)更穩(wěn)定。

在改造完成后，利用激光干涉儀對定位精度進(jìn)行測量，然后，根據(jù)情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a償，可以大大提高機(jī)床的定位精度和加工精度。

2.5 減少傳動環(huán)節(jié)的間隙

一般機(jī)床的齒輪主要集中在主軸箱和變速箱中。為了保證傳動精度，數(shù)控機(jī)床上使用的齒輪精度等級都比普通機(jī)床高。在結(jié)構(gòu)上要能達(dá)到無間隙傳動，因而改造時，機(jī)床主要齒輪必須滿足數(shù)控機(jī)床的要求，以保證機(jī)床加工精度。

如果進(jìn)給傳動系統(tǒng)中有蝸輪蝸桿傳動，一定要注意，調(diào)整好反向間隙，否則，很可能直接影響機(jī)床性能。不然直接導(dǎo)致功能失效。此外，在不是完全閉合和開放的系統(tǒng)內(nèi)部應(yīng)當(dāng)注意完成零件的更換，必須保證其能夠在控制環(huán)內(nèi)部。否則將會使精度大大下降。

結(jié)語

本文總結(jié)了數(shù)控改造技術(shù)的優(yōu)點以及在我國的應(yīng)用前景，并提出了有效的整改方案和措施，為了達(dá)到完美的改造效果，應(yīng)當(dāng)選用高品質(zhì)的部件，但可能產(chǎn)生價格提升，這要考慮到具體情況來選擇，文章對機(jī)床的整改方法較為系統(tǒng)地提出方法，用于實踐，成效較好，望相關(guān)單位參考注意。

參考文獻(xiàn)

[1]沈軍.數(shù)控機(jī)床改造方案的選擇[J].數(shù)控設(shè)備網(wǎng)，2005，(4):25-26.

篇4

【關(guān)鍵詞】數(shù)控機(jī)床精度

【中圖分類號】TG659 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1673-8500（2013）03-0032-02

前幾年，我國很多單位從國外引進(jìn)了很多中高檔數(shù)控機(jī)床，有的服役期滿，有的不能正常工作，處于閑置，造成巨大資源浪費。這些機(jī)床共同之處在于機(jī)械部分基本完好，精度較高，主要是由于數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)問題而又難以購置配件，不能滿足正常生產(chǎn)的需要和現(xiàn)代高精度、高速度和高可靠性的加工要求。如果利用進(jìn)口數(shù)控系統(tǒng)對現(xiàn)有數(shù)控設(shè)備進(jìn)行數(shù)控化改造，只需幾十萬元就能發(fā)揮現(xiàn)有設(shè)備的作用，而購置一臺新的同性能的數(shù)控機(jī)床則需要幾百萬甚至上千萬的資金，因此，對我國來說數(shù)控機(jī)床的數(shù)控化改造具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益，非常迫切。文章基于此在論述了數(shù)控機(jī)床改造特點的基礎(chǔ)上對于常見的提高數(shù)控機(jī)床改造精度的措施進(jìn)行了較詳細(xì)的闡述。

1 數(shù)控機(jī)床改造的特點

數(shù)控改造技術(shù)在機(jī)械加工行業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛，這主要是由于數(shù)控改造有以下幾方面突出特點和優(yōu)點：

1.1投資額少、交貨期短同購置新機(jī)床相比，一般可以節(jié)省60%一80%的費用，改造費用低，特別是大型、特殊機(jī)床尤其明顯。一般大型機(jī)床改造，只是新機(jī)床購置費用的1/3，交貨期短。即使有些特殊情況，如高速主軸、托盤自動交換裝置的制造與安裝過于費工、費錢，改造成本也高2—3倍，但與購置新機(jī)床相比，也能節(jié)省投資50%左右。

1.2機(jī)械性能穩(wěn)定可靠所利用的床身、立柱等基礎(chǔ)件都是重而兼顧的鑄造構(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。

1.3熟悉了解設(shè)備、便于操作維修購買新設(shè)備時，不了解新設(shè)備是否滿足其加工要求。改造則不然，可以精確地計算出機(jī)床地加工能力，另外，由于多年使用，操作者對機(jī)床的特性早已了解，在操作使用和維修方面培訓(xùn)時間短，見效快。改造的機(jī)床一安裝好，就可以實現(xiàn)全負(fù)荷運轉(zhuǎn)。

1.4可采用最新的控制技術(shù)可根據(jù)技術(shù)革新的發(fā)展速度，及時地提高生產(chǎn)設(shè)備地自動化水平和效率，提高設(shè)備和檔次，將舊設(shè)備改成當(dāng)今水平的機(jī)床。充分利用現(xiàn)有的條件可以充分利用現(xiàn)有地基，不必像購置新設(shè)備時那樣需要重-新構(gòu)筑地基。因此可節(jié)約費用，降低改造成本，同時也可縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。

1.5提高產(chǎn)品質(zhì)量和工效可以解決復(fù)雜零件的加工精度控制，加工的產(chǎn)品尺寸一致性好、合格率高、廢品率的、生產(chǎn)效率高。如經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床，一般可提高工效3 7倍。對復(fù)雜零件而言，難度越高，提高的工效越明顯。此外還可以減輕工人的勞動強度，提高工人素質(zhì)促進(jìn)科技成果的普及和應(yīng)用，為“體力型”向“智能”轉(zhuǎn)變創(chuàng)造條件。

2 提高數(shù)控機(jī)床改造精度的常見方法

數(shù)控機(jī)床在設(shè)計上要達(dá)到高的靜動態(tài)剛度，運動副之問的摩擦系數(shù)小，傳動無間隙，功率大；便于操作和維修。機(jī)床數(shù)控改造時應(yīng)盡量達(dá)到上述要求，還應(yīng)對主要部件進(jìn)行相應(yīng)的改造使其達(dá)到一定的設(shè)計要求，才能獲得預(yù)期的改造目的，常見的機(jī)床改造方法如下。

2.1修復(fù)機(jī)床導(dǎo)軌精度

導(dǎo)軌的作用是導(dǎo)向與承載。導(dǎo)軌在空載和在切削條件下運動時，都應(yīng)具有足夠的導(dǎo)向精度。是機(jī)床幾何精度的基礎(chǔ)，所以，機(jī)床在改造時，為了達(dá)到預(yù)期的精度要求，往往必須修復(fù)導(dǎo)軌精度。對不同形式導(dǎo)軌，大概修理方法如下：

2.1.1使用環(huán)氧型耐磨導(dǎo)軌涂層修復(fù)導(dǎo)軌精度：工作臺導(dǎo)軌的涂層，就是床身導(dǎo)軌的拓印，它的配合精度必然很高，簡化了工藝，縮短了制造周期。應(yīng)用于機(jī)床改造更為便利，效果顯著。

2.1.2鑄鐵導(dǎo)軌：鑄鐵導(dǎo)軌的精加工是用刮削的方法得到的，刮研顯點為18-25點/平方厘米，同時，必須保證的可靠性。這樣才能盡可能的減小摩擦，以及對位置控制精度的影響。

2.2恢復(fù)主軸精度

主軸是主軸組的重要組成部分。機(jī)床工作時，由主軸夾持著工件或刀具直接參加表面成形運動，對加工質(zhì)量和生產(chǎn)率，有重要影響。所以，改造時必須修復(fù)主軸的精度。

對于精度超差的主軸拆卸以后應(yīng)對其進(jìn)行全面檢查，以便確定修理方案。但大多需要更換主軸軸承、重新調(diào)整軸承的間隙調(diào)整和預(yù)緊。調(diào)整后應(yīng)進(jìn)行溫升實驗，溫升超過規(guī)定值，應(yīng)減少預(yù)緊量。當(dāng)主軸軸承重新裝配好后，用千分表和標(biāo)準(zhǔn)檢驗棒，檢查主軸錐孔中心線是否和主軸的回轉(zhuǎn)中心重合，如果相差較大，則必須用專用的磨頭，重新磨削主軸錐孔，使其回轉(zhuǎn)中心同主軸的回轉(zhuǎn)中心完全重合。

2.3修復(fù)或更換滾珠絲杠

隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，機(jī)械制造業(yè)正不斷面臨著高速度、高精度等新的挑戰(zhàn)。滾珠絲杠作為當(dāng)代數(shù)控機(jī)床進(jìn)給的主要傳動機(jī)構(gòu)，以其長壽命、高剛度、高效率、高靈敏度、無間隙等顯著特點而得以廣泛應(yīng)用，成為各類數(shù)控機(jī)床的重要配套部件，并己實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、通用化和商品化。基本上現(xiàn)代的數(shù)控機(jī)床都采用了滾珠絲杠，但在改造時，一定要恢復(fù)其傳動精度，或干脆更換新的或更高精度的滾珠絲杠，只有這樣才能保證改造后的定位精度，尤其是在半閉環(huán)系統(tǒng)中，絲杠不僅要起到傳動作用，還要起到標(biāo)尺的作用，編碼器只是測量絲杠的轉(zhuǎn)數(shù)，至于工作臺實際行走的距離，相當(dāng)于開環(huán)，只能靠滾珠絲杠本身的精度保證。

2.4利用精密儀器檢測機(jī)床精度

可以結(jié)合具體的機(jī)床改造過程，利用先進(jìn)的激光干涉儀測量系統(tǒng)，對機(jī)床的定位精度進(jìn)行測量，并利用球桿儀快速檢查機(jī)床精度，診斷誤差來源，自動分析機(jī)床精度狀態(tài)，檢查出反向間隙、垂直度、直線度、周期誤差、伺服不匹配、傳動鏈磨損等，根據(jù)檢測結(jié)果，進(jìn)行必要的分析，再結(jié)合資金投入、新技術(shù)應(yīng)用等因素確定必要的改造、修理方案。在調(diào)整機(jī)床參數(shù)時，尤其是伺服驅(qū)動參數(shù)，可根據(jù)球桿儀的檢測結(jié)果，進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化，使機(jī)床參數(shù)更合理，系統(tǒng)更穩(wěn)定。

在改造完成后，利用激光干涉儀對定位精度進(jìn)行測量，然后，根據(jù)情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a償，可以大大提高機(jī)床的定位精度和加工精度。

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關(guān)鍵詞：數(shù)控化改造；數(shù)控系統(tǒng)；伺服系統(tǒng)

機(jī)床數(shù)控化改造有多種方案，機(jī)床類型不同，改造的內(nèi)容也不同，所以機(jī)床改造內(nèi)容并非一成不變，而要根據(jù)實際情況選取合適的方式，以使普通機(jī)床數(shù)控化改造后的性能與新的同類數(shù)控機(jī)床相近或相同。同時，在機(jī)床數(shù)控化改造完成后，還應(yīng)注意培訓(xùn)數(shù)控機(jī)床的操作人員和編程人員，以使改造后的數(shù)控機(jī)床能夠盡快發(fā)揮作用。

1、改造數(shù)控機(jī)床的因素分析

數(shù)控機(jī)床的使用提高了機(jī)床加工生產(chǎn)的效率。普通機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化技術(shù)改造后可以實現(xiàn)零件加工自動化；其次，零件加工性能更加穩(wěn)定安全更加可靠。這是由于經(jīng)數(shù)控技術(shù)改造的數(shù)控機(jī)床的各主要部件經(jīng)過長期工作，幾乎不會因刀刃變形而影響生產(chǎn)件的精度；再次，可以為零件生產(chǎn)廠家節(jié)約資金。與購買新的普通機(jī)床相比，普通機(jī)床的數(shù)控化改造一般可以節(jié)省一半以上的費用；最后，對于復(fù)雜的加工零件而言，改造難度越高，其功效提高的越顯著：且可不用或少用工裝，這樣不但節(jié)約費用，還可以縮短零件生產(chǎn)的準(zhǔn)備時間。由于所需加工產(chǎn)品的尺寸誤差較小，精度要求高，不需要再進(jìn)行修配。而數(shù)控機(jī)床由于實現(xiàn)了加工的自動化，計算機(jī)系統(tǒng)可以對刀具進(jìn)行自動化管理，從而不會因為刀具的磨損而影響加工零件的精度與一致性；由于數(shù)控機(jī)床可以實現(xiàn)多種加工功能，因此可以加t出復(fù)雜的零件；由于實現(xiàn)了加工產(chǎn)品的自動化生產(chǎn)，數(shù)控機(jī)床的加工效率可以提高許多。計算機(jī)擁有強大的記憶和存儲功能，因而可以把所需的程序存儲下來，然后根據(jù)程序的規(guī)定自動去執(zhí)行加工工序，實現(xiàn)加工的自動化；數(shù)控機(jī)床實現(xiàn)了多道工序集中完成，減少了頻繁搬運被加工的零件，當(dāng)零件裝夾好后，可以實現(xiàn)多道工序的加工。

2、數(shù)控化改造的內(nèi)容

2.1精度的恢復(fù)和機(jī)械傳動部分的改進(jìn)

機(jī)床改造過程中首要任務(wù)是對舊機(jī)床進(jìn)行類似于通常的機(jī)床大修，以恢復(fù)機(jī)床精度，達(dá)到新機(jī)床的制造標(biāo)準(zhǔn)。但是機(jī)床數(shù)控化后對機(jī)床精度的要求與普通機(jī)床的大修是有區(qū)別的，即整個機(jī)床精度的恢復(fù)與機(jī)械傳動部分的改進(jìn)，都要為滿足數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)特點和數(shù)控自動化加工的要求來進(jìn)行。數(shù)控機(jī)床的主軸驅(qū)動系統(tǒng)和進(jìn)給驅(qū)動系統(tǒng)分別采用交、直流主軸電動機(jī)和伺服電動機(jī)驅(qū)動。這兩類電動機(jī)調(diào)速范圍大，并可無極變速，因此使主軸箱、進(jìn)給變速箱及其傳動系統(tǒng)大為簡化。由電動機(jī)直接連接主軸或滾珠絲杠。目前數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)中常用的機(jī)械傳動裝置主要有滾珠絲杠副、靜壓蝸桿蝸母條和預(yù)加載荷雙齒輪齒條三種。機(jī)床采用的導(dǎo)軌是新材料低摩擦因數(shù)的導(dǎo)軌，如滑動導(dǎo)軌、滾動導(dǎo)軌和靜壓導(dǎo)軌。

2.2選定數(shù)控系統(tǒng)

根據(jù)要進(jìn)行數(shù)控化改造機(jī)床的控制要求，選擇合適的數(shù)控系統(tǒng)是至關(guān)重要的。選擇時，除了考慮各項功能滿足要求外，還一定要確保系統(tǒng)工作可靠性。一般以性能價格比來選取，并適當(dāng)考慮售后服務(wù)和故障維修等有關(guān)情況。如選用企業(yè)內(nèi)已有數(shù)控機(jī)床中相同型號的數(shù)控系統(tǒng)，對今后操作、編程、維修等都帶來較大的方便。伺服驅(qū)動系統(tǒng)的選取，也按改造數(shù)控機(jī)床的性能要求決定。若采用同一家公司配套供應(yīng)的數(shù)控系統(tǒng)和伺服驅(qū)動系統(tǒng)，改造產(chǎn)品的質(zhì)量和維修更容易得到保證。國產(chǎn)系統(tǒng)在目前市場上有各種經(jīng)濟(jì)型和標(biāo)準(zhǔn)型數(shù)控系統(tǒng)供應(yīng)。其中，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，技術(shù)易于掌握及制造成本低等優(yōu)點，系統(tǒng)性能相對較差，可靠性不高。

2.3伺服系統(tǒng)設(shè)計

伺服系統(tǒng)分為開環(huán)、半閉環(huán)和閉環(huán)系統(tǒng)三種。開環(huán)控制系統(tǒng)主要由驅(qū)動控制單元、執(zhí)行元件和機(jī)床組成。閉環(huán)伺服驅(qū)動由執(zhí)行元件、驅(qū)動控制單元、機(jī)床以及反饋檢測單元、比較控制環(huán)節(jié)組成。在普通機(jī)床的數(shù)控化改造中一般采用步進(jìn)電動機(jī)和交流伺服電動機(jī)。交流伺服電動機(jī)調(diào)速方便，體積小，目前廣泛用于數(shù)控機(jī)床的傳動系統(tǒng)。與步進(jìn)電動機(jī)相比， 其精度高、價格昂貴，考慮到改造本身是經(jīng)濟(jì)型改造，因此一般選用步進(jìn)電動機(jī)作為驅(qū)動裝置。檢測反饋單元一般用光柵、脈沖編碼器等。在選擇驅(qū)動裝置時，一定要考慮其運轉(zhuǎn)性能與電動機(jī)的匹配，同時也要考慮其接口數(shù)據(jù)與數(shù)控裝置接口數(shù)據(jù)的匹配。

前國內(nèi)外的數(shù)控系統(tǒng)廠家，都開發(fā)了與自己系統(tǒng)配套的驅(qū)動器，如廣州數(shù)控適配da98 系列驅(qū)動器，華中適配hsv 系列動器，fanuc（發(fā)那科）本身開發(fā)了集成程度很高的多軸驅(qū)動器，所以一般優(yōu)先考慮配套的驅(qū)動器。

2.4電氣系統(tǒng)的改造設(shè)計

在進(jìn)行機(jī)床數(shù)控化改造時，原機(jī)床的電氣控制部分一般只能報廢，重新按數(shù)控化改造要求進(jìn)行設(shè)計制作。數(shù)控機(jī)床的強電控制部分設(shè)計中要特別注意的是，數(shù)控系統(tǒng)各接口信號的特點和形式要相配，并且在設(shè)計過程中應(yīng)盡量簡化強電控制線路。在電氣控制系統(tǒng)的改造設(shè)計中，應(yīng)該遵循：機(jī)床在滿足控制要求的前提下，設(shè)計方案力求簡單、經(jīng)濟(jì)，不宜盲目追求自動化和高指標(biāo)，力求控制系統(tǒng)操作簡單、車床使用與維修方便。機(jī)床中的主軸電動機(jī)、冷卻泵電動機(jī)、刀架電動機(jī)等均需系統(tǒng)自動控制。數(shù)控機(jī)床中電氣控制系統(tǒng)除了對機(jī)床輔助運動和輔助動作控制外，還包括對保護(hù)開關(guān)、各種行程、極限開關(guān)的控制， 以及在操作盤上所有按鍵、操作指示燈等的控制。改造后的電氣控制系統(tǒng)，不僅保留了機(jī)床傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的優(yōu)點，同時具有體積小、功能強、通用性和靈活性強、使用維護(hù)方便等特點。

3、結(jié)語

由于機(jī)床數(shù)控化改造有多種方案，機(jī)床類型不同，改造的內(nèi)容也不同，所以上述機(jī)床改造內(nèi)容并非一成不變，而要根據(jù)實際情況選取合適的方式，以使普通機(jī)床數(shù)控化改造后的性能與新的同類數(shù)控機(jī)床相近或相同。另外，在機(jī)床數(shù)控化改造完成后，還應(yīng)注意培訓(xùn)數(shù)控機(jī)床的操作人員和編程人員，以使改造后的數(shù)控機(jī)床能夠盡快發(fā)揮作用。

參考文獻(xiàn)：

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【關(guān)健詞】機(jī)床；數(shù)控化改造；改造方案；機(jī)械系統(tǒng)；選型和設(shè)計；參數(shù)設(shè)計；

1 引言

近年來，我國機(jī)械制造業(yè)得到了很快的發(fā)展，提高工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量及提高生產(chǎn)效率已經(jīng)非常重要。在各中、大型制造企業(yè)中也有相當(dāng)數(shù)量的傳統(tǒng)機(jī)床，且50%都是使用超過10年以上的舊機(jī)床，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(jī)床都在超期服役。由于使用時間長，無法滿足技術(shù)的進(jìn)步和產(chǎn)品革新的要求。要解決以上問題，提高企業(yè)加工能力和產(chǎn)品競爭力，有兩種根本途徑: (1) 重新購置數(shù)控機(jī)床，淘汰舊設(shè)備；(2) 對舊設(shè)備進(jìn)行數(shù)控改造。后者與前者相比，更具優(yōu)勢，主要表現(xiàn)在:

(1)交貨期短。尤其是大型機(jī)床和特殊專用機(jī)床優(yōu)勢更加明顯。一般來講，改造大型機(jī)床能在較短時間內(nèi)使機(jī)床投入生產(chǎn)，而購買新機(jī)床周期都在半年到一年時間；

(2)性能更穩(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，可靠性好；

(3) 設(shè)計風(fēng)險小。新機(jī)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；

(4) 可以更充分地體現(xiàn)用戶的意愿。用戶與維修人員可以依照實際需要和機(jī)床長期使用情況，在大修改造中提出對機(jī)床性能、操作與維修等方面的改進(jìn)（包括增、改）意見，有權(quán)選擇機(jī)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；

(5) 更有利于使用與維護(hù)。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，直接獲取各種技術(shù)信息，更深入地掌握機(jī)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；

(6) 可以更快地獲取最新的更實用的備件；

(7) 節(jié)省大量投資；

(8) 降低投資風(fēng)險。

2 機(jī)床數(shù)控化改造技術(shù)

(1) 確定改造方案

對改造對象進(jìn)行全面檢查，明確改造目標(biāo)和改造后機(jī)床用途，確定改造方案。普通機(jī)床數(shù)控化改造總體步驟如圖1 所示。對于舊數(shù)控機(jī)床的升級改造，機(jī)械系統(tǒng)改造較少，主要是電氣控制系統(tǒng)的升級改造，以改變系統(tǒng)老化、備件匱乏帶來的故障率高、維修周期長的問題。

(2) 機(jī)械系統(tǒng)的改造

普通機(jī)床機(jī)械系統(tǒng)改造項目多，如圖2 所示。如普通機(jī)床往往在鑄鐵床身上直接加工出導(dǎo)軌，長時間使用出現(xiàn)磨損，影響加工精度，為提高其耐磨性和動、靜剛度，可以改造為采用軸承鋼淬硬制成導(dǎo)軌，粘貼緊固到鑄鐵床身上，而后再對粘貼好的導(dǎo)軌進(jìn)行磨削；改變普通機(jī)床繁瑣的傳動鏈，采用步進(jìn)、DC或AC 伺服電動機(jī)結(jié)合滾珠絲杠副的傳動形式，使傳動鏈大大縮短；增加自動換刀裝置； 增加分度工作臺、回轉(zhuǎn)工作臺等輔助功能部件等。對于舊數(shù)控機(jī)床的升級改造，如果機(jī)械部件性能良好，液壓系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、系統(tǒng)等輔助部件性能也都正常，除對機(jī)械部件做除銹和清潔保養(yǎng)外，無需做大的更換和修復(fù)。

（3） 數(shù)控系統(tǒng)的選型和設(shè)計

無論普通機(jī)床的數(shù)控化改造，或是舊數(shù)控機(jī)床的升級改造，數(shù)控系統(tǒng)的選型、設(shè)計和安裝都是至關(guān)重要的核心步驟。舊數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)較多采用: SINUM ERIK7，3，8，850 /880，810； FANUC 7，6，3。

目前，多數(shù)早期型號的數(shù)控系統(tǒng)的電氣備件已經(jīng)停止供貨，改造時，基本不考慮保留老系統(tǒng)，而是根據(jù)機(jī)床的現(xiàn)狀、產(chǎn)品生產(chǎn)要求、企業(yè)資金狀況，選擇相應(yīng)的低、中、高檔數(shù)控系統(tǒng)。如圖3 所示，如果追求品質(zhì)優(yōu)越、穩(wěn)定的數(shù)控系統(tǒng)，可選擇國外知名品牌的數(shù)控系統(tǒng)；國內(nèi)數(shù)控系統(tǒng)也具有性價比高、維修使用成本低的優(yōu)勢，在選用時，建議根據(jù)企業(yè)所在地區(qū)選用。

舊數(shù)控系統(tǒng)大部分帶有老型號的PLC 邏輯控制系統(tǒng)，在數(shù)控系統(tǒng)改造過程中，要考慮新老系統(tǒng)替換時的差別，對PLC 部分輸入輸出點的數(shù)量和性質(zhì)作出比較精確的估算。

對于電路的改造，可采取的方案有兩種: ①“接口型改造”，即保留繼電器電路，只對NC、PLC 進(jìn)行改造，新PLC 不參與電路控制，只處理NC 所需的指令信號。此方案改造設(shè)計、調(diào)試工作量較?。虎?“徹底改造”，在繼電器邏輯較復(fù)雜、故障率較高、用戶又能提供清楚邏輯圖的情況下，可用新NC 所帶的PLC 將電路全部改造，簡化了電路，又合理利用了PLC 的控制能力。此方案可大大簡化硬件電路，提高可靠性，但改造設(shè)計、調(diào)試工作量較大。

對于數(shù)控系統(tǒng)的改造，還應(yīng)注意:①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，又利于備件的購買，千萬不要把企業(yè)的數(shù)控系統(tǒng)搞成“萬國牌”。②要清楚所選廠家在國內(nèi)的維修服務(wù)狀況，以免將來后患無窮。

(4) 伺服驅(qū)動系統(tǒng)的選型和設(shè)計

如圖4 所示，伺服驅(qū)動系統(tǒng)的選型和設(shè)計主要包括: 主軸伺服系統(tǒng)和進(jìn)給伺服系統(tǒng)電動機(jī)的選擇以及配套電機(jī)驅(qū)動器和主軸變頻器的選擇。對于電機(jī)驅(qū)動器，可選擇與數(shù)控系統(tǒng)配套的驅(qū)動器，如FANUC 本身開發(fā)了集成程度很高的多軸驅(qū)動器，也可選擇市面上的其他品牌驅(qū)動器。在改造過程中，對于狀態(tài)良好、價值很高的老伺服系統(tǒng)，可采取保留驅(qū)動裝置和電機(jī)的方案，也可采取只保留功率大、價格貴、安裝麻煩、狀況良好的電機(jī)，而更換為新型驅(qū)動裝置，若保留，還要考慮老伺服系統(tǒng)是否與新數(shù)控系統(tǒng)匹配的問題。

(5) 機(jī)床測量系統(tǒng)的選型和設(shè)計

對于機(jī)床測量系統(tǒng)，目前數(shù)控系統(tǒng)的要求是增量式脈沖編碼輸入，所以舊機(jī)床所配的感應(yīng)同步尺或旋轉(zhuǎn)變壓器等測量元件均需用增量式脈沖編碼器、光柵尺代替。具體方案是: 旋轉(zhuǎn)變壓器基本不能保留，可以采用新型旋轉(zhuǎn)編碼器替代； 感應(yīng)同步器/尺的情況略微復(fù)雜，能改掉盡量改掉，用新型HEIDENHAIN光柵尺和圓光柵替代，但在某些場合，如精密轉(zhuǎn)臺，會遇到新的圓光柵不能安裝的問題，西門子為此提供了感應(yīng)同步器/尺信號到新系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換裝置，但該裝置價格昂貴，盡量不要選用。

(6) 電柜設(shè)計

電柜設(shè)計包括的內(nèi)容如圖5 所示。此外，在舊數(shù)控機(jī)床的升級改造中，還應(yīng)遵循以下原則：一是進(jìn)口數(shù)控機(jī)床電氣柜以及柜內(nèi)的元器件即使使用了若干年，狀態(tài)仍會優(yōu)于國內(nèi)甚至合資品牌的元器件，所以，改造高檔進(jìn)口數(shù)控機(jī)床，不建議做大拆大改； 如果電氣柜狀態(tài)比較差，全套更換，在資金允許的情況下，要盡量選擇知名品牌。在改造方案確定初期，就要根據(jù)電氣改造方案測定所需的電纜長度，凡與數(shù)控驅(qū)動測量系統(tǒng)直接相關(guān)的電纜，只選擇原裝電纜；但大型主軸電機(jī)的電力電纜價格過于昂貴，改造時不考慮原裝電纜。

(7) 參數(shù)設(shè)計及設(shè)置

根據(jù)改造方案，查閱數(shù)控系統(tǒng)、變頻器、伺服驅(qū)動器說明書，依據(jù)機(jī)床設(shè)計性能，設(shè)計、設(shè)置、匹配參數(shù)。如圖6 示。

(8) 機(jī)電聯(lián)調(diào)和精度控制

這是改造能否成功的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。工程人員在這一階段完成機(jī)電聯(lián)調(diào)、數(shù)控系統(tǒng)的最終調(diào)試、驅(qū)動系統(tǒng)的參數(shù)最佳化調(diào)節(jié)等工作，并為驗收做準(zhǔn)備。驗收主要包括兩項內(nèi)容：①按照國際標(biāo)準(zhǔn)，不同類型的機(jī)床相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)試切削程序，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)樣件試切削； ②對機(jī)床精度進(jìn)行檢驗，可采用激光干涉儀進(jìn)行測量，機(jī)床位置測量系統(tǒng)的補償可采用得到的數(shù)據(jù)，從而提高機(jī)床精度。

3 總結(jié)

現(xiàn)代制造技術(shù)快速發(fā)展，高速電主軸、直線滾動導(dǎo)軌、直線電動機(jī)、大容量刀庫、虛擬技術(shù)等廣泛應(yīng)用在數(shù)控機(jī)床上，機(jī)床功能越來越復(fù)雜，5 軸加工中心、復(fù)合加工設(shè)備( 如車、銑、磨集成) 、特種加工設(shè)備( 激光、真空電子束、噴涂) 等越來越多。研究、探索這些數(shù)控設(shè)備性能特點，在其正常工作階段充分利用，通過合理的數(shù)控改造進(jìn)一步挖掘其價值，提高設(shè)備可靠性，減少維護(hù)費用，是隨著國內(nèi)制造業(yè)的升級而不斷深入的研究課題。

參考文獻(xiàn):

[1]李猛.機(jī)床數(shù)控技術(shù)[M].北京: 北京航空航天大學(xué)出版社,2009．

[2]李猛.數(shù)控機(jī)床與編程[M].北京: 北京大學(xué)出版社,2009．

篇7

【關(guān)鍵詞】數(shù)控技術(shù) 數(shù)控加工 機(jī)械機(jī)床 發(fā)展前景

數(shù)控技術(shù)也叫做計算機(jī)數(shù)控技術(shù)，是利計算機(jī)技術(shù)利用一種數(shù)字程序來控制機(jī)械設(shè)備的技術(shù)，是當(dāng)今建筑行業(yè)中一個非常重要的使用裝備，也是當(dāng)今社會發(fā)展中重要的產(chǎn)業(yè)。一個國家要想發(fā)展好工業(yè)，就必須要用先進(jìn)的技術(shù)作為支撐，剛好數(shù)控機(jī)床就是先進(jìn)的數(shù)控技術(shù)中的其中一種，數(shù)控機(jī)床是典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品，是一種裝有程序由計算機(jī)技術(shù)控制的自動化高效能機(jī)床，代表了現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)控制機(jī)械機(jī)床的發(fā)展方向。

一、我國數(shù)控技術(shù)的發(fā)展

隨著計算機(jī)技術(shù)日的功能越來越強大，已經(jīng)成為數(shù)控技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。在傳統(tǒng)數(shù)控技術(shù)方面，我國處于相對落后的狀態(tài)，先進(jìn)的數(shù)控技術(shù)卻為我國原本落后的數(shù)控產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供良好的契機(jī)。我國是數(shù)控技術(shù)在經(jīng)歷了半個世紀(jì)的發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)掌握了自己的裝備，取得了比較大的進(jìn)步。此外，還建立了數(shù)控開發(fā)技術(shù)，數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)基地，培養(yǎng)了專業(yè)的數(shù)控人才，形成了自己專有的數(shù)控產(chǎn)業(yè)。雖然我國的數(shù)控機(jī)床多是用舊機(jī)床進(jìn)行改造的，但是就目前來說，我國在現(xiàn)代化數(shù)控技術(shù)上飛快的發(fā)展速度充分說明了這些年我國在數(shù)控行業(yè)中的整體實力的壯大，改變了中國依賴傳統(tǒng)機(jī)床的的局面。

二、數(shù)控技術(shù)在建筑行業(yè)的應(yīng)用

（一）數(shù)控技術(shù)的功能

在先進(jìn)的數(shù)控技術(shù)的發(fā)展下，數(shù)控技術(shù)是不僅給建筑行業(yè)的機(jī)械加工帶來了便利，也給其他行業(yè)在機(jī)械加工方面帶來了很大的幫助。數(shù)控技術(shù)是計算機(jī)程序?qū)C(jī)械設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制的方法，它包含了傳統(tǒng)的制造技術(shù)、感應(yīng)檢測技術(shù)、光機(jī)電技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)等，同時它還擁有利用編好的程序?qū)?shù)控機(jī)械設(shè)備實現(xiàn)了遠(yuǎn)程控制功能，提高了機(jī)械設(shè)備的靈活性和工作效率。在先進(jìn)的數(shù)控技術(shù)下，數(shù)控機(jī)械設(shè)備在不同行業(yè)的領(lǐng)域下得到了不同的發(fā)展需求。

（二）數(shù)控機(jī)械對施工的概念

在建筑行業(yè)的生產(chǎn)中，數(shù)控加工技術(shù)主要是在機(jī)器設(shè)備的生產(chǎn)線上工作。數(shù)控技術(shù)機(jī)械化施工是指利用三維設(shè)計圖數(shù)據(jù)的模型、建筑工地的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)控機(jī)械控制系統(tǒng)等多個平臺，通過建筑工地的信息資源來實現(xiàn)對工地的施工機(jī)械管理、控制的施工模式。數(shù)控加工技術(shù)主要是代替工作人員完成那些細(xì)密的焊接加工任務(wù)，這樣在提高了生產(chǎn)效率的同時又保了生產(chǎn)的質(zhì)量，同時又節(jié)省了勞動力，用低成本實現(xiàn)了高效率。如果機(jī)械設(shè)備在運作的時候出現(xiàn)了故障，數(shù)控加工技術(shù)會通過自帶的檢測系統(tǒng)將設(shè)備在工作時發(fā)生故障的信息發(fā)送給計算機(jī)系統(tǒng)，并且會自動停止機(jī)械設(shè)備相應(yīng)的工作，減少了企業(yè)不必要的損失。

（三）數(shù)控技術(shù)機(jī)械化的施工原理

數(shù)控機(jī)械化施工采用的是智能機(jī)器人一樣的動態(tài)定位技術(shù)或者GPS監(jiān)測技術(shù)，通過監(jiān)測技術(shù)和傳感器發(fā)來的信號，用圖像或者聲音來指引操作員自動控制鏟刀等機(jī)械準(zhǔn)確施工。

三、數(shù)控機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用

（一）數(shù)控技術(shù)在建筑業(yè)中的應(yīng)用

數(shù)控控制技術(shù)在機(jī)械設(shè)備運轉(zhuǎn)中有著非常重要的作用，它是現(xiàn)在化機(jī)電一體化重要組成的部分，能夠進(jìn)一步提高機(jī)床的生產(chǎn)工作效率。機(jī)械機(jī)床會執(zhí)行計算機(jī)數(shù)控技術(shù)發(fā)出的指令，因為數(shù)控技術(shù)利用數(shù)字化信息技術(shù)把數(shù)控機(jī)床工作時所要用的全部工件的信息以及工藝信息都進(jìn)行了數(shù)字化處理，實現(xiàn)了對數(shù)控機(jī)床的遠(yuǎn)程加工引導(dǎo)，讓數(shù)控機(jī)床等機(jī)械設(shè)備實現(xiàn)自動化生產(chǎn)的功能，給建筑業(yè)帶來了先進(jìn)的技術(shù)。數(shù)控機(jī)床最大的特點也是最大的優(yōu)勢就是不需要重新調(diào)動機(jī)床工作臺的位置，而是操作人員只需要將控制機(jī)床的程序輸入到系統(tǒng)中，就可以讓數(shù)控機(jī)床自動工作，從而解決了建筑行業(yè)復(fù)雜的加工問題。

（二）數(shù)控技術(shù)加工系統(tǒng)的應(yīng)用

如今，數(shù)控技術(shù)被各行各業(yè)廣泛的使用，其裝備的性能也在不斷的被提高，與其相應(yīng)的設(shè)備也發(fā)生了改變。數(shù)控機(jī)床的外殼在毛坯制造的時候開始引進(jìn)焊件，采用數(shù)控氣割解決了諸多容易發(fā)生安全事故的問題，并且數(shù)控技術(shù)系統(tǒng)利用切削加工滿足了滿足了機(jī)床在生產(chǎn)產(chǎn)品時的精度需求和質(zhì)量要求。

四、改造數(shù)控機(jī)床對建筑行業(yè)的意義

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)控技術(shù)發(fā)展的速度也越來越快，廣泛使用數(shù)控技術(shù)是建筑行業(yè)發(fā)展的重要標(biāo)志，而當(dāng)前傳統(tǒng)的機(jī)床已經(jīng)無法滿足企業(yè)的生產(chǎn)需求，但我國有一些中小型的建筑企業(yè)在機(jī)床這方面沒有過多的了解，對此給企業(yè)造成了生產(chǎn)成本的不斷增高，嚴(yán)重影響了中小型建筑企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。而數(shù)控機(jī)床的改造恰恰解決了建筑業(yè)的這個問題，數(shù)控機(jī)床的改造不但有利于推動數(shù)控技術(shù)的現(xiàn)代化整體水平，還以高精密度和智能化的優(yōu)勢為中小型建筑企業(yè)提高了生產(chǎn)效率，減低運作成本，機(jī)床的性能也更加穩(wěn)定，同時還解決了傳統(tǒng)機(jī)床在作業(yè)中所遇到的困難，給作業(yè)人員減輕了工作負(fù)擔(dān)。對傳統(tǒng)機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造，其實就是利用先進(jìn)的機(jī)損件技術(shù)對傳統(tǒng)機(jī)床里面的元件的功能進(jìn)行數(shù)字化信息處理，讓其實現(xiàn)可以自動化生產(chǎn)，將其原來的性能達(dá)到像新購置的數(shù)控機(jī)床功能一樣的效果。

五、結(jié)束語

當(dāng)前數(shù)控機(jī)床在我國建筑行業(yè)中有很大的市場需求，能夠滿足我國建筑行業(yè)對數(shù)控機(jī)床等設(shè)備需求的唯一辦法利用先進(jìn)的計算機(jī)數(shù)控技術(shù)將傳統(tǒng)的普通機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化的改造，對其建立相應(yīng)的工作體系。舊機(jī)床的改造具有很大的意義，它將帶來及巨大的市場效益，對中小型建筑行業(yè)的流動資金和降低生產(chǎn)成本有較大的幫助。不僅數(shù)控機(jī)床對建筑行業(yè)的發(fā)展有著重要的作用，數(shù)控技術(shù)還奠定了我國數(shù)控技術(shù)產(chǎn)業(yè)和數(shù)控機(jī)械設(shè)備制造業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展，因此，大力發(fā)展先進(jìn)的數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成為了國家加快速度發(fā)展經(jīng)濟(jì)、提高綜合國力和數(shù)控地位的重要途徑。

參考文獻(xiàn)：

[1]鐘良偉.建筑機(jī)械機(jī)床數(shù)控化改造方法研究.2016（03）：

212-214

篇8

關(guān)鍵詞：機(jī)床；數(shù)控機(jī)床；機(jī)電一體化

我國目前機(jī)床總量380余萬臺，而其中數(shù)控機(jī)床總數(shù)只有11.34萬臺，即我國機(jī)床數(shù)控化率不到3％。近10年來，我國數(shù)控機(jī)床年產(chǎn)量約為0.6～0.8萬臺，年產(chǎn)值約為18億元。機(jī)床的年產(chǎn)量數(shù)控化率為6％。我國機(jī)床役齡10年以上的占60％以上；10年以下的機(jī)床中，自動/半自動機(jī)床不到20％，F(xiàn)MC/FMS等自動化生產(chǎn)線更屈指可數(shù)（美國和日本自動和半自動機(jī)床占60％以上）?？梢娢覀兊拇蠖鄶?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。用這種裝備加工出來的產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量差、品種少、檔次低、成本高、供貨期長，從而在國際、國內(nèi)市場上缺乏競爭力，直接影響一個企業(yè)的產(chǎn)品、市場、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。

1 機(jī)床改造的意義

目前，我國的工廠企業(yè)，除了一些新建單位外，大多數(shù)都存在“技術(shù)老化”的問題設(shè)備役齡在15年以上的，所占比重相當(dāng)大，面對這么多陳舊設(shè)備應(yīng)該怎么辦？這是一個急待解決的大問題。為實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化，我們同樣要創(chuàng)造和引進(jìn)新技術(shù)，新工藝，新設(shè)備，進(jìn)行必要的設(shè)備更新。另一方面動員機(jī)械制造業(yè)的廣大職工，堅持自力更生和勤儉本企業(yè)的方針，大搞技術(shù)革新，挖掘設(shè)備潛力，更具有現(xiàn)實意義。而改造機(jī)床是深受大家歡迎的一種革新形式，為滿足生產(chǎn)的需要已經(jīng)做出了重大的貢獻(xiàn)。例如，某機(jī)械廠生產(chǎn)的只要產(chǎn)品是板框壓濾機(jī)，生產(chǎn)批量很大，僅慮壓板每年需要兩萬多塊，總重量2200多噸。為了滿足生產(chǎn)的需要，如果設(shè)計制造一條新的加工作業(yè)線，需要投資20余萬元，便改裝成了專用加工作業(yè)線。此作業(yè)線自1960年投產(chǎn)以來，到現(xiàn)在已使用了20多年了，一直負(fù)擔(dān)者全部慮壓板的生產(chǎn)任務(wù)，并且加工質(zhì)量很穩(wěn)定。又如，這個廠利用一臺報廢了的皮帶傳動龍門刨的床身，改裝成了一臺行程8米的導(dǎo)軌磨，從1972年改裝成功到現(xiàn)在，共大修本廠機(jī)床400多臺次，協(xié)助兄弟廠大修床身百余臺，并且修磨精度高，光潔度好；然而改裝這臺機(jī)床只投資5000元，可是購買一臺新的導(dǎo)軌磨床卻要花費10幾萬元。

改造機(jī)床的效益是多方面的，再從提高生產(chǎn)率看，假設(shè)改造機(jī)床100萬臺，每臺生產(chǎn)率提高20%，這就等于多生產(chǎn)20萬臺新機(jī)床；反之，如果不對舊機(jī)床實行技術(shù)改造，當(dāng)前生產(chǎn)的新機(jī)床在技術(shù)水平上或數(shù)量上又不能及時地滿足生產(chǎn)需要時，那就勢必會影響國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展。通過上述事例不難看出，機(jī)床改造不但是解決設(shè)備“技術(shù)老化”的重要途徑，能夠滿足生產(chǎn)發(fā)展的需要，而且可以獲得十分客觀的經(jīng)濟(jì)效果。

2 普通機(jī)床數(shù)控化改造的策略

隨著我國對外開放步伐的加快，我國機(jī)床加工業(yè)也進(jìn)入了一個全新的發(fā)展時代。通過對國外先進(jìn)技術(shù)的引進(jìn)，以及我國對科技的自主攻關(guān)，開發(fā)研制出一系列具有自主版權(quán)的數(shù)控系統(tǒng)，為我國數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)化發(fā)展打下了良好的技術(shù)基礎(chǔ)。我國自主研發(fā)的數(shù)控機(jī)床已達(dá)1300多個品種，具有很高的覆蓋率。目前我國新研發(fā)的數(shù)控機(jī)床絕大部分已經(jīng)達(dá)到了上世紀(jì)80年代中期的國際水準(zhǔn)，也有一部分達(dá)到了90年代的國際水準(zhǔn)。我國對數(shù)控機(jī)床技術(shù)的研發(fā)已由研究開發(fā)階段邁向推廣應(yīng)用階段，由封閉型系統(tǒng)向開放型系統(tǒng)過渡。一些單項目的數(shù)控技術(shù)已經(jīng)于國際水平持平。雖然數(shù)控機(jī)床能夠生產(chǎn)出形狀復(fù)雜、精確度高以及多變的零部件，能夠使得加工的零部件質(zhì)量得到提升，提高生產(chǎn)效率，但是數(shù)控機(jī)床在應(yīng)用推廣過程中也受到了諸多其它條件的限制。

對舊式機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造，可是進(jìn)行小批量零部件生產(chǎn)、加工出多品種且復(fù)雜的零件、零部件的加工精度和生產(chǎn)效率均得到提高，節(jié)約成本，縮短了生產(chǎn)周期，更加適合我國國情的需要。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)正是結(jié)合我國的國情以及實際生產(chǎn)的需要而誕生的。目前，我國經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)發(fā)展飛快，已經(jīng)研制出幾十種NC系統(tǒng)。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床主要具有如下特點：價位低廉。進(jìn)口標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)控機(jī)床需要幾十萬甚至上百萬的資金，而經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床僅需要幾萬元，其具有較高的性價比。正因如此，其很適合在一線生產(chǎn)線上進(jìn)行大面積的推廣。能夠滿足多種產(chǎn)品的生產(chǎn)的需要，并能夠進(jìn)行中小批量的自動化生產(chǎn)，能滿足不同產(chǎn)品的需求。在普通機(jī)床上能夠加工的零件，在經(jīng)濟(jì)型機(jī)床上也能進(jìn)行加工，對于加工不同的零件只需要通過修改加工程序變可是實現(xiàn)，能夠很快的達(dá)到批量生產(chǎn)。產(chǎn)品質(zhì)量較高，降低了廢品的產(chǎn)生率。由于數(shù)控機(jī)床的精確度較高，因此其所加工生產(chǎn)出的零件尺寸均統(tǒng)一，合格率高。能夠有效控制復(fù)雜零件加工精確度。普通機(jī)床在加工復(fù)雜零件時需要成熟技工邊加工邊與樣板進(jìn)行核對，費時費力，且生產(chǎn)出零件質(zhì)量得不到保證，而經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床是通過程序進(jìn)行加工，加工時間短，且質(zhì)量有所保證。使得工人的勞動強度得到降低。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用，使得工人擺脫了緊張而繁重的體力勞動。

3 結(jié)束語

目前，在機(jī)械加工工業(yè)中，絕大多數(shù)是舊式機(jī)床，如果改用微機(jī)控制、實現(xiàn)機(jī)電一體化的改造，會使機(jī)床適應(yīng)小批量、多品種、復(fù)雜零件的加工，不但提高加工精度和生產(chǎn)率，而且成本低、周期短，適合我國國情。利用微機(jī)實現(xiàn)機(jī)床的機(jī)電一體化改造的方法有兩種，一種是以微機(jī)為中心設(shè)計控制部件；另一種是采用標(biāo)準(zhǔn)的步進(jìn)電機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)作為主要控制裝置，前者需要重新設(shè)計控制系統(tǒng)，比較復(fù)雜；后者選用國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)化的微機(jī)空控制系統(tǒng)，比較簡單。隨著當(dāng)今工業(yè)設(shè)備對精密程度的要求越來越高，加工設(shè)備的機(jī)械加工設(shè)備的加工的精密程度也要求越來越高。而在中國的機(jī)械加工設(shè)備的車床中普通車床占了很大比例。這已經(jīng)越來越制約著當(dāng)今工業(yè)的發(fā)展。而數(shù)控機(jī)床由于價格昂貴，且需要較高技術(shù)的加工工人。所以對機(jī)床進(jìn)行自動化改造很是必要。

參考文獻(xiàn)

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一、伺服系統(tǒng)的選擇

伺服系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的重要組成部分，它既是數(shù)控系統(tǒng)CNC系統(tǒng)與刀具、主軸間的信息

傳遞環(huán)節(jié)，又是能量放大與傳遞的環(huán)節(jié)，其性能在很大程度上決定了數(shù)控機(jī)床的性能。例如，數(shù)控機(jī)床的最高移動速度、跟蹤精度、定位精度等重要指標(biāo)均取決于伺服系統(tǒng)的動態(tài)和靜態(tài)性能。伺服系統(tǒng)按控制方式分為開環(huán)控制系統(tǒng)、半閉環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)三類，在普通機(jī)床的數(shù)控化改造中，一般選用價格較低的開環(huán)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)的執(zhí)行元件――伺服電機(jī)，通常采用步進(jìn)電機(jī)或永磁式交流伺服電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)是由脈沖數(shù)字信號進(jìn)控制的，每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)步距誤差自動變?yōu)榱?，易于控制，價格最低，選擇的關(guān)鍵是對參數(shù)進(jìn)行確定。確定參數(shù)的具體方法是：先計算電機(jī)的步距角，確定其步距精度，然后再對它的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行選擇，最后選定步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器。永磁式交流伺服電機(jī)常用于進(jìn)給驅(qū)動系統(tǒng)中，容量大，結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠，效率高，但啟動特性欠佳。其選擇方法是：先確定電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速，其次選擇負(fù)載慣量，然后再確定它的額定轉(zhuǎn)矩，進(jìn)行電機(jī)預(yù)選，最后通過進(jìn)一步的速度、加減速轉(zhuǎn)矩及連續(xù)工作轉(zhuǎn)矩的驗算檢驗預(yù)選電機(jī)是否符合要求。

二、數(shù)控系統(tǒng)的選擇

數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的中樞，是最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。目前，市場上數(shù)控系統(tǒng)類型較多，選擇時要保證購得最適合的系統(tǒng)，就必須要充分考慮改造中各方面的因素。

1.考慮被改造機(jī)床的功能要求

根據(jù)機(jī)床的功能要求選擇數(shù)控系統(tǒng)，以使數(shù)控系統(tǒng)所具有的功能與準(zhǔn)備改造的機(jī)床所能達(dá)到的功能相匹配。既要避免因片面追求數(shù)控系統(tǒng)的高性能指標(biāo)，而選擇了功能遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于改造機(jī)床功能的系統(tǒng)，造成功能過剩、資金浪費。且在一定程度上還可能潛伏數(shù)控系統(tǒng)復(fù)雜程度的增加帶來故障率升高的隱患，又要保證所選數(shù)控系統(tǒng)能滿足機(jī)床全部功能要求。不要出現(xiàn)一些因必須的系統(tǒng)功能短缺，影響其它功能的使用，使機(jī)床的優(yōu)良性能發(fā)揮不出來。

2.考慮數(shù)控系統(tǒng)的制造廠商

老牌著名跨國公司主要有德國的西門子、日本的發(fā)那科和三菱、法國的NVM等，國內(nèi)主要有華中數(shù)控、中國珠峰、北京航天等。目前，進(jìn)口系統(tǒng)的性能優(yōu)于國產(chǎn)系統(tǒng)，價格也較高，適用于大型高精度機(jī)床。國產(chǎn)系統(tǒng)功能較簡單，性能較穩(wěn)定，價格便宜，對一般車床、銑床已能放心使用，且近幾年國產(chǎn)系統(tǒng)也有較大進(jìn)步，與世界先進(jìn)技術(shù)的差距越來越小。

3.考慮數(shù)控系統(tǒng)與其他配件的匹配

如果數(shù)控系統(tǒng)和電機(jī)及驅(qū)動器的品種、牌號太雜，在連接各部件時就可能會出現(xiàn)輸入與輸出信號的不匹配，及在傳送中信號產(chǎn)生滯后等現(xiàn)象。因此，選擇時要優(yōu)先考慮能提供進(jìn)給伺服系統(tǒng)和主軸驅(qū)動的廠家的數(shù)控系統(tǒng)。另外，在資金允許的條件下盡量向著名廠家型號系列靠攏。一般著名廠商此類系統(tǒng)零件篩選更嚴(yán)格，制造工藝更規(guī)范可靠，性能穩(wěn)定，能更好地預(yù)防電器元件的故障或提前失效引起的設(shè)備故障，有利于維修。

三、機(jī)床機(jī)械部件的改造

1.主傳動系統(tǒng)的改造

在對主傳動系統(tǒng)進(jìn)行改造時，應(yīng)盡量保留原主軸箱齒輪變速換檔機(jī)構(gòu)，只把主軸的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停轉(zhuǎn)由原來的機(jī)械控制變?yōu)橛蓴?shù)控系統(tǒng)控制。當(dāng)然，如果為了擴(kuò)大變速范圍，實現(xiàn)加工過程中的自動變速，也可以將原來的單速電機(jī)更換為多速電機(jī)，這樣可以使機(jī)床性能更好。但多速電機(jī)的功率是隨轉(zhuǎn)速的變化而變化的，所以電機(jī)功率要大，還要增加一套電機(jī)變速系統(tǒng)，改裝比較麻煩。對普通機(jī)床進(jìn)行簡易數(shù)控改造時，最好不要用這種方法。另外，為了使改裝后的機(jī)床主傳動和進(jìn)給傳動保持必然聯(lián)系，要在主軸箱內(nèi)安裝一個與主軸同步旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)脈沖編碼器。如普通車床改裝為數(shù)控車床時，在主軸箱內(nèi)裝主軸脈沖編碼器，以保證改造后的車床具備螺紋加工的功能。

2.進(jìn)給傳動系統(tǒng)的改造

在對進(jìn)給傳動系統(tǒng)進(jìn)行改造時，一般應(yīng)該把原來的進(jìn)給變速傳動裝置及操縱機(jī)構(gòu)全部

拆除。而每個方向的進(jìn)給傳動都改成各自獨立的功率步進(jìn)電機(jī)，經(jīng)減速齒輪直接與帶動滑板

移動的絲杠連接，分別實現(xiàn)各坐標(biāo)方向的運動，進(jìn)行各坐標(biāo)的控制。例如，普通機(jī)床的簡易化數(shù)控改裝，通常都是把原來由主軸箱到進(jìn)給箱的傳動路線切斷，將溜板箱拆除，直接把齒輪減速箱和功率步進(jìn)電機(jī)安裝在縱向絲杠的右端和橫向絲杠的外端。在對機(jī)床進(jìn)給傳動系統(tǒng)改裝的同時，也要對此傳動系統(tǒng)中的傳動裝置元件進(jìn)行相應(yīng)的改造。

（1）絲杠。絲杠是將回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線運動的傳動裝置，改造時，為了滿足數(shù)控機(jī)床上較高精度零件的加工要求，應(yīng)該用滾珠絲杠螺母副替換原普通機(jī)床上的梯形絲杠螺母副。滾珠絲杠螺母副把傳動絲杠與螺母之間的滑動摩擦變?yōu)榱藵L動摩擦，減小摩擦損失，精度保持性傳動平穩(wěn)性，傳動效率等都得以提高，其傳動效率可達(dá)到92%～98%，是普通絲杠螺母副的3倍左右。

（2）拖板。拖板是數(shù)控系統(tǒng)直接控制的對象，不論是點位控制、直線控制，還是輪廓控制，被加工零件的最終坐標(biāo)精度都將受到拖板運動精度、靈敏度和穩(wěn)定性的影響。除拖板及配件精度要高外，由驅(qū)動電機(jī)到絲杠間的傳動齒輪也要采用間隙消除結(jié)構(gòu)，以滿足傳動精度和靈敏度的要求。常用的消隙方法有剛度調(diào)整法和柔性調(diào)整法兩種：剛性調(diào)整法傳動剛度較好，結(jié)構(gòu)簡單，但調(diào)整起來很費時；柔性調(diào)整法，一般用彈簧彈力自動消除齒側(cè)間隙，傳動剛度較低，傳動平穩(wěn)性差，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。改造中，可根據(jù)機(jī)床加工目標(biāo)選用，選用時可參考有關(guān)資料。

（3）機(jī)床導(dǎo)軌。為了使改造后的機(jī)床有較高的開動率和精度保持性，應(yīng)充分考慮機(jī)床導(dǎo)軌的耐磨性。當(dāng)前國內(nèi)普通機(jī)床床身等大件多采用摩擦系數(shù)較大的普通鑄鐵，改造中，在對達(dá)不到預(yù)定要求的機(jī)床導(dǎo)軌進(jìn)行修磨、刮研后，要在上面貼上耐磨、吸振的聚四氟飛烯軟帶。

四、刀架的改造

刀架是否需要進(jìn)行改造，要根據(jù)改造后機(jī)床的主要加工對象來確定。若采用一把刀即可完成本機(jī)床上的加工，就沒有必要對刀架進(jìn)行改造；若需采用多把刀，如普通車床改裝后需要三、四把刀才能完成全部車工工序，就必須對刀架部件進(jìn)行改造，拆掉原手動刀架，裝上電氣或液壓驅(qū)動，由數(shù)控裝置控制的自動刀架。機(jī)床的數(shù)控化改造要考慮的因素很多，除了上面提到的主要內(nèi)容外，由于機(jī)床控制方式的改變，還要對其進(jìn)行電氣部分的重新設(shè)計，機(jī)

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[關(guān)鍵詞]改造 數(shù)控 機(jī)床

中圖分類號：TM121.1.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1009-914X（2016）07-0082-01

一、機(jī)床數(shù)控化改造的背景和意義

我國的大多數(shù)制造行業(yè)和企業(yè)的生產(chǎn)、加工裝備大多數(shù)是傳統(tǒng)的機(jī)床，而且多數(shù)是役齡在10年以上的舊機(jī)床。特別從2002年開始，我國就成為世界第一機(jī)床消費大國。2004年國產(chǎn)金屬切削機(jī)床年產(chǎn)量達(dá)到38.94萬臺、數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量5.19萬臺；2005年前三季度，我國金屬切削機(jī)床和數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量分別達(dá)到34.08萬臺和4.33萬臺，可見舊機(jī)床的數(shù)量是非常巨大的。用這種裝備加工出來的產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量差、品種少、檔次低、成本高、供貨期長，從而在國際、國內(nèi)市場上缺乏競爭力，直接影響到企業(yè)的生存和發(fā)展。

另一方面，自改革開放以來，我國很多企業(yè)從國外引進(jìn)技術(shù)、設(shè)備和生產(chǎn)線進(jìn)行技術(shù)改造。在這些項目中，大部分項目為我國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)揮了應(yīng)有的作用，但是有的引進(jìn)項目由于種種原因，設(shè)備或生產(chǎn)線不能正常運轉(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。一些設(shè)備、有的生產(chǎn)線的產(chǎn)品銷路很好，但是因為設(shè)備故障不能達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)；有的因為能耗高、產(chǎn)品合格率低而造成虧損；有的已引進(jìn)較長時間，需要進(jìn)行技術(shù)更新。種種原因使有的設(shè)備不僅沒有創(chuàng)造財富，反而消耗著財富。由于近幾年國內(nèi)外數(shù)控系統(tǒng)的高速發(fā)展，使原來進(jìn)口的高檔數(shù)控系統(tǒng)已不再滿足日新月異的產(chǎn)品需求，迫切需要更換最新的數(shù)控系統(tǒng)及軟件。

機(jī)床數(shù)控技術(shù)的不斷進(jìn)步，使數(shù)控技術(shù)成為制造業(yè)自動化的核心技術(shù)和基礎(chǔ)技術(shù)，機(jī)床改造就成為一個"永恒"的主題。一般說來，數(shù)控機(jī)床比傳統(tǒng)機(jī)床有以下突出的優(yōu)越性：

1.可以加工出傳統(tǒng)機(jī)床加工不出來的曲線、曲面等復(fù)雜的零件。

2.可以實現(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(jī)床提高3～7倍。

3.加工零件的精度高，尺寸分散度小，使裝配容易，不再需要工人"修配"。

4.可實現(xiàn)多工序的集中，減少零件在機(jī)床間的頻繁搬運。

5.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。

6.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(jī)床），減少了工裝，縮短了新產(chǎn)品試制周期和生產(chǎn)周期，可對市場需求作出快速反應(yīng)等等。

二、機(jī)床數(shù)控化改造的方案選擇

1.恢復(fù)原功能，對機(jī)床、生產(chǎn)線存在的故障部分進(jìn)行診斷并恢復(fù)；

2.NC化，在普通機(jī)床上加數(shù)控系統(tǒng)，改造成NC機(jī)床、CNC機(jī)床；

3.翻新，為提高精度、效率和自動化程度，對機(jī)械、電氣部分進(jìn)行翻新，對機(jī)械部分重新裝配加工，恢復(fù)原精度；對其不滿足生產(chǎn)要求的CNC系統(tǒng)以最新CNC進(jìn)行更新；

4.技術(shù)更新或技術(shù)創(chuàng)新，為提高性能或檔次，或為了使用新工藝、新技術(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。

三、機(jī)床改造的優(yōu)缺點

1.減少投資額、交貨期短

同購置新機(jī)床相比，改造費用低。特別是大型、特殊機(jī)床尤其明顯。一般大型機(jī)床改造，只花新機(jī)床購置費用的1/3，交貨期短。

2.機(jī)械性能穩(wěn)定可靠，結(jié)構(gòu)受限

所利用的床身、立柱等基礎(chǔ)件都是重而堅固的鑄造構(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。但是受到原來機(jī)械結(jié)構(gòu)的限制，不宜做突破性的改造。

3.用戶熟悉了解設(shè)備、便于操作維修

購買新設(shè)備時，不了解新設(shè)備是否能滿足其工藝要求。改造則不然，可以精確地計算出機(jī)床的加工能力；另外，由于多年使用，操作者對機(jī)床的特性早已了解，在操作使用和維修方面培訓(xùn)時間短，見效快。改造的機(jī)床一安裝好，就可以實現(xiàn)全負(fù)荷運轉(zhuǎn)。

4.可以充分利用現(xiàn)有地基，不必像購入新設(shè)備時那樣需重新構(gòu)筑地基。

5.可以采用最新的控制技術(shù)

可根據(jù)技術(shù)革新的發(fā)展速度，及時地提高生產(chǎn)設(shè)備的自動化水平和效率，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。

四、改造具體方案的確定

改造的可行性分析通過以后，就可以針對某臺或某幾臺機(jī)床的現(xiàn)況確定改造方案，一般包括：

1.機(jī)械修理與電氣改造相結(jié)合

一般來說，需進(jìn)行數(shù)控改造的機(jī)床，都需進(jìn)行機(jī)械修理。要確定修理的要求、范圍、內(nèi)容；也要確定因數(shù)控改造而需進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)改造的要求、內(nèi)容；還要確定數(shù)控改造與機(jī)械修理。機(jī)械性能的完好是數(shù)控改造成功的基礎(chǔ)。

2.新舊系統(tǒng)接口的轉(zhuǎn)換設(shè)計

根據(jù)每臺設(shè)備改造范圍不同，需事先設(shè)計接口部分轉(zhuǎn)換，若全部改造的，應(yīng)設(shè)計機(jī)電轉(zhuǎn)換接口、操作面板控制與配置、互聯(lián)部分接點、參數(shù)測量點、維修位置等，要求操作與維修方便、合理，線路走向通順、中小連接點少，強弱電干擾最小，備有適當(dāng)裕量等。局部改造的，還需要考慮新舊系統(tǒng)的性能匹配、電壓極性與大小變換、安裝位置、數(shù)模轉(zhuǎn)換等，必要時需自行制作轉(zhuǎn)換接口。

五、改造方案的實施

準(zhǔn)備工作就緒后，即可進(jìn)入改造的實施階段。實施階段內(nèi)容按時間順序分為：

1.原機(jī)床的全面保養(yǎng)

機(jī)床經(jīng)長期使用后，會不同程度地在機(jī)械、液壓、、清潔等方面存在缺陷，所以首先要進(jìn)行全面保養(yǎng)。其次，應(yīng)對機(jī)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(dǎo)參考作用，又可在改造結(jié)束時作對比分析用。

2.原系統(tǒng)拆除

原系統(tǒng)的拆除必須對照原圖紙，仔細(xì)進(jìn)行，及時在圖紙上作出標(biāo)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(shè)計中的欠缺之處，應(yīng)及時補充與修正，拆下的系統(tǒng)及零件應(yīng)分門別類，妥善保管。還有一定使用價值的，可作其他機(jī)床備件用。

3.改造的實施與調(diào)試

機(jī)床改造應(yīng)按預(yù)先制定好的方案按先后順序進(jìn)行實施。

調(diào)試必須按事先確定的步驟和要求進(jìn)行。調(diào)試人員應(yīng)頭腦冷靜，隨時記錄，以便發(fā)現(xiàn)和解決問題。調(diào)試中首先試安全保護(hù)系統(tǒng)靈敏度，防止人身、設(shè)備事故發(fā)生。調(diào)試現(xiàn)場必須清理干凈，無多余物品；各運動坐標(biāo)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。

六、改造成果驗收

驗收工作應(yīng)聘請有關(guān)的人員共同參加，并按已制定的驗收標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。驗收工作包括：

1.機(jī)床機(jī)械性能驗收

經(jīng)過機(jī)械修理和改造以及全面保養(yǎng)，機(jī)床的各項機(jī)械性能應(yīng)達(dá)到要求，幾何精度應(yīng)在規(guī)定的范圍內(nèi)。

2.電氣控制功能和控制精度驗收

電氣控制的各項功能必須達(dá)到動作正常，靈敏可靠?？刂凭葢?yīng)用系統(tǒng)本身的功能（如步進(jìn)尺寸等）與標(biāo)準(zhǔn)計量器具（如激光干涉儀、坐標(biāo)測量儀等）對照檢查，達(dá)到精度范圍之內(nèi)。同時還應(yīng)與改造前機(jī)床的各項功能和精度作出對比，獲得量化的指標(biāo)差。

3.試件切削驗收

可以參照國內(nèi)外有關(guān)數(shù)控機(jī)床切削試件標(biāo)準(zhǔn)，在有資格的操作工、編程人員配合下進(jìn)行試切削。試件切削可驗收機(jī)床剛度、切削力、噪聲、運動軌跡、關(guān)聯(lián)動作等，一般不宜采用產(chǎn)品零件作試件使用。

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