机床数控化改造概述

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前言

　　使用经验表明：数控机床中，一套数控系统的有效使用寿命在 6～8 年。由于电子技
术迅速发展，世界上名牌的数控系统制造公司基本上都在 3～5 年内更换一代产品，所以
数控系统使用到 6～7 年后，即使想修理也很难找到零备件。

随着电子技术制造水平发展，数控系统及配套附件(伺服单元及电机等)的价格在整台机
床中越来越低，例如在 70 年代时达到 50%，80 年代后逐步降至 1/3 到 1/4 以下，一些大
型机床只占 1/10

“

”  

左右，因此，只要化少量投入，就可使许多关键设备重新恢复 青春 。

　　我国近几年内需要数控化改造的普通设备在 10 万台以上，旧数控机床在 4000 台以
上，如果改造资金能落实，这将是一个能提供几十亿到上百亿元的广阔市场。因此在机械
制造业中，尤其在机床制造行业中，应该充分利用自己的技术特长，去迅速占领市场，

 

为国民经济的迅速发展作出自己的行业贡献。
　　以下根据笔者参与北京机床研究所承接的多项数控化改造工程项目的经验，谈些体
会供大家参考。

2 

 

数控化改造项目的可行性评估

　　对一台具体设备是否需要进行数控改造、改造目的、希望能达到什么样应用指标、需要
投入多少财力和人力、改造项目中有多少风险因素、最后能得到什么性能价格比？这些都

 

是可行性评估时的重要内容。
　　一台旧设备使用到一定年头后，必然会故障频繁发生、维修困难、生产效率降低、加工
精度不稳定、甚至完全停机。对这样的设备是采取彻底报废、还是经过中大修数控改造？做
出这种决定之前，首先要对现有设备的剩余使用价值作出评估。例如一台加工中心，主要
构成的机电部件有：① CNC 系统及操作子系统；②伺服系统(包括电动机)；③机床电气；
④机械本体(床身、立柱、导轨和丝杠等)；⑤刀库机械手系统；⑥自动工作台交换系统
(APC)等。每一个子系统根据实际情况，都可以作出相应剩余使用价值评估。例如对 20 年
以前的数控系统，现在不可能在找不到零备件的前题下去重新整修它，那它的剩余价值
是零。根据伺服系统的磨损程度，如果继续留用，应考虑整修后还有 50％以上剩余价值；
但考虑到新更换数控系统的匹配及追求好的伺服特性，即使旧的伺服系统没有完全损坏 ，
或预计继续使用寿命不会太长，也可考虑彻底更换。这样，伺服系统的剩余价值也就决定
了。机械部件的剩余价值一般都占较高比例，多项工程实践表明，一台高质量机床的机械
大件磨损是有限的。我们改造过两台美国卧式加工中心，都是 70 年代末的产品，X 方向
行程 1 台为 1.5m、1 台为 2.5m，导轨的直线度和扭曲都能调整到 0.008mm/1000mm，导轨
本身没有进一步修磨。我所 8 年以前出品的两台立式加工中心，在用户厂经过 6 年以上两
班制到三班 24h 的不停加工使用，最近拉回我所整修中实测：一米导轨直线性磨凹
0.003mm。机械手刀库部件易损件集中在几个零件上(如手爪、插销等)，即使重新更换花费

 

也不多，因此机械部件都占有较高剩余价值。
　　通常对一台设备来说，机械部分有 60%以上剩余价值，电气部分有 20%～50%以上

 

剩余价值，这些都是值得改造的可考虑因素。
　　第二步就是对改造设备提出希望改造后能达到的目标期待值，即有什么样的机床精
度和使用性能。有一些人认为，提出的改造指标应和同类新机床检验合格指标联系起来，
甚至外观质量要求等，这里有合理的一面。但必须考虑它的基础是一台旧设备，是有缺陷
的，要求提得太高投入的费用必然会大大增加。数控化改造和设备的中修、大修计划安排
结合起来是比较合理的，可以达到较理想的使用效果。因此不从机、电、液以至外观质量整