林玉強(qiáng)

（柳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，柳州 545616）

數(shù)控機(jī)床是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中的必備裝備，具有自動(dòng)化、智能化及高效率特點(diǎn)。進(jìn)入智慧工業(yè)時(shí)代后，社會(huì)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的質(zhì)量需求不斷攀升，這要求現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床具備更強(qiáng)的工作能力。從生產(chǎn)需求、客戶需求等角度對(duì)數(shù)控機(jī)床實(shí)施合理改造，可使其更符合現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展要求。

1 數(shù)控機(jī)床維修改造的必要性

數(shù)控機(jī)床是指數(shù)字化控制的機(jī)床裝置，是第一代機(jī)械加工車(chē)床數(shù)字化改造后的形式。它主要利用可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）、內(nèi)部計(jì)算機(jī)及通信模塊等完成機(jī)床工作。和傳統(tǒng)機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床能夠節(jié)省約80%的生產(chǎn)成本，且提高了工作效率和精度，成為一段時(shí)間內(nèi)機(jī)械加工生產(chǎn)的主流裝置[1]。在工業(yè)生產(chǎn)中，數(shù)控磨床、數(shù)控銑床及數(shù)控車(chē)床等的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)生產(chǎn)的一體化，改變了工業(yè)生產(chǎn)模式。

數(shù)控機(jī)床使工業(yè)生產(chǎn)進(jìn)入了數(shù)字化時(shí)代。但是，它在使用過(guò)程中遇到故障問(wèn)題會(huì)造成產(chǎn)品質(zhì)量下降。智能化時(shí)代，互聯(lián)網(wǎng)工業(yè)理念和智慧工業(yè)理念不斷深入工業(yè)生產(chǎn)，一定程度上推動(dòng)了數(shù)控機(jī)床的改造發(fā)展。傳統(tǒng)數(shù)控機(jī)床通信效果差、反應(yīng)慢以及與其他生產(chǎn)環(huán)節(jié)脫節(jié)等問(wèn)題逐漸暴露，促使現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床進(jìn)入新一輪的改造升級(jí)，如向智能化和精細(xì)化維修轉(zhuǎn)型，從而確保數(shù)控機(jī)床滿足時(shí)代對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展需求。

2 數(shù)控機(jī)床維修改造中出現(xiàn)的問(wèn)題

2.1 使用中缺乏保護(hù)措施

引發(fā)數(shù)控機(jī)床故障的原因除使用不規(guī)范外，主要是數(shù)控機(jī)床使用中缺乏良好的保護(hù)。保護(hù)措施不到位增加了數(shù)控機(jī)床故障發(fā)生的概率，也無(wú)法做好故障預(yù)防，加大了維修工作的難度。同時(shí)，后期改造缺乏措施，改造完成后無(wú)法保證設(shè)備的應(yīng)用效率。例如，現(xiàn)代企業(yè)使用數(shù)控機(jī)床的過(guò)程中缺乏連鎖保護(hù)設(shè)置，雙手控制裝置也不合理，容易導(dǎo)致后期使用出現(xiàn)電流缺相的問(wèn)題，而后導(dǎo)致電機(jī)燒毀而影響數(shù)控機(jī)床的使用效率[2]。再如，部分?jǐn)?shù)控機(jī)床對(duì)精密珠絲杠副缺乏保護(hù)，生產(chǎn)中的灰塵及碎屑會(huì)附著到珠絲杠副表面造成設(shè)備損壞，導(dǎo)致工作效率降低。因此，進(jìn)行數(shù)控機(jī)床維修改造應(yīng)該完成數(shù)控機(jī)床的保護(hù)，從保護(hù)角度入手，預(yù)防故障，減少維修改造的難度和頻率。

2.2 數(shù)控機(jī)床維修改造中的實(shí)際問(wèn)題

2.2.1 電源維修改造問(wèn)題

電源是數(shù)控機(jī)床的主要裝置，也是數(shù)控機(jī)床的動(dòng)力來(lái)源。在數(shù)控機(jī)床改造過(guò)程中，需要對(duì)電源進(jìn)行維修改造。目前，很多維修改造方法都使用非單一電源改造模式，主要是在被改造模塊中安裝備用電源或安裝分路電源，以實(shí)現(xiàn)機(jī)床各模塊的單一控制。非單一電源的改造方法雖然能夠解決單一故障引起的牽連性，但是從機(jī)床電路角度而言，新增部分的引線通常不會(huì)按照原有的走線方式走線，并且不會(huì)從設(shè)備切斷后的開(kāi)關(guān)下方引線。這種操作方式與正常的操作規(guī)定存在一定的矛盾，經(jīng)常會(huì)在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生安全事故[3]。所以，出于安全角度考慮，在日后的機(jī)床維修改造中，應(yīng)該以科學(xué)的方案確保電源使用安全。

2.2.2 數(shù)控機(jī)床維修改造方向偏差問(wèn)題

數(shù)控機(jī)床維修改造須以高效率、低成本、安全性為主要目的。但是，在當(dāng)前部分企業(yè)進(jìn)行數(shù)控機(jī)床改造過(guò)程中，雖然更加重視效率改造，但是缺乏數(shù)控機(jī)床成本與安全性的改造。例如，非單一電源改造環(huán)節(jié)缺乏安全性考慮，改造完成后雖然能夠減少故障損失，但是數(shù)控機(jī)床整體運(yùn)行的安全性也受到了一定影響。因此，在未來(lái)進(jìn)行數(shù)控機(jī)床維修改造中應(yīng)該調(diào)整目的，以效率、成本及安全的全方位改造為主要目標(biāo)。

2.3 數(shù)控機(jī)床維修改造人才匱乏

數(shù)控機(jī)床維修改造過(guò)程中，人才是核心要點(diǎn)。人才是21世紀(jì)最寶貴的財(cái)富。從機(jī)床到數(shù)控機(jī)床，從機(jī)械到自動(dòng)化機(jī)械，都是人類智慧的結(jié)晶。所以，在進(jìn)行數(shù)控機(jī)床維修改造過(guò)程中，需要有掌握專業(yè)知識(shí)的人才，需要有創(chuàng)新意識(shí)的人才。但是，在當(dāng)前數(shù)控機(jī)床維修改造中，由于缺乏新式人才，導(dǎo)致維修改造效率不高。現(xiàn)有教育模式培養(yǎng)的人才都是基礎(chǔ)技能型人才，缺乏技術(shù)創(chuàng)新意識(shí)，對(duì)數(shù)控機(jī)床維修改造方向把握不足，一定程度上影響了數(shù)控機(jī)床的維修改造。

3 數(shù)控機(jī)床維修改造中采取的措施

3.1 建立保護(hù)措施

為數(shù)控機(jī)床建立保護(hù)措施，是其維修改造的關(guān)鍵，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)控機(jī)床的合理改造應(yīng)用。因此，應(yīng)該從全面安全、機(jī)床安全防護(hù)等角度進(jìn)行數(shù)控機(jī)床安全保護(hù)，預(yù)防出現(xiàn)數(shù)控機(jī)床故障問(wèn)題。

（1）在數(shù)控機(jī)床中增加三聯(lián)動(dòng)斷路器裝置。該裝置能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)控機(jī)床的良好保護(hù)，并且在數(shù)控機(jī)床電源發(fā)生故障后，可以完成對(duì)電源及電路的良好保護(hù)，減少電源故障或電路短路等風(fēng)險(xiǎn)及影響。

（2）在數(shù)控機(jī)床使用中，針對(duì)部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理保護(hù)。例如，在滾珠絲杠副表面增加保護(hù)裝置，在實(shí)際的保護(hù)工作實(shí)施過(guò)程中可以增加保護(hù)外套、保護(hù)管等裝置來(lái)防止碎屑及灰塵進(jìn)入到珠絲杠表面和滾珠絲杠螺母副內(nèi)部，以免影響其使用。另外，可以在數(shù)控機(jī)床改造中應(yīng)用自動(dòng)潤(rùn)滑系統(tǒng)和手動(dòng)潤(rùn)滑兩種模式，完成各零部件的自動(dòng)潤(rùn)滑，實(shí)現(xiàn)對(duì)零部件或結(jié)構(gòu)的潤(rùn)滑保護(hù)[4]。

（3）應(yīng)用現(xiàn)代化技術(shù)理念完成數(shù)控機(jī)床的整體保護(hù)。可以設(shè)計(jì)應(yīng)用智能控制模塊、視頻攝像裝置、數(shù)據(jù)采集模塊及監(jiān)控中心，針對(duì)數(shù)控機(jī)床的整體運(yùn)行進(jìn)行全方位監(jiān)控。在智能化監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行中，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)的采集。一旦發(fā)現(xiàn)機(jī)床運(yùn)行過(guò)程中存在故障威脅、參數(shù)異常，應(yīng)立即進(jìn)行維修，及時(shí)減少風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的綜合保護(hù)。

3.2 解決維修改造中的實(shí)際問(wèn)題

數(shù)控機(jī)床維修改造如果缺失目標(biāo)，會(huì)嚴(yán)重影響數(shù)控機(jī)床的改造效果。在改造實(shí)施中，數(shù)控機(jī)床經(jīng)常出現(xiàn)重視效率、忽略成本及安全目標(biāo)的問(wèn)題。

（1）數(shù)控機(jī)床維修改造中，應(yīng)以高效率為核心目標(biāo)，提高數(shù)控機(jī)床的使用效率。這是非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，也是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)最主要的環(huán)節(jié)。在進(jìn)行數(shù)控機(jī)床的維修改造過(guò)程中，應(yīng)該以智能化和自動(dòng)化升級(jí)為措施進(jìn)行改造。對(duì)數(shù)控機(jī)床核心控制模塊進(jìn)行改造，能夠提升數(shù)控機(jī)床的核心控制功能，加快機(jī)床的控制反應(yīng)速度，提高生產(chǎn)速度。例如，某企業(yè)針對(duì)C650臥式車(chē)床進(jìn)行改造，將傳統(tǒng)機(jī)床的繼電器控制模塊更換為PLC控制模塊完成機(jī)床的綜合應(yīng)用控制，實(shí)現(xiàn)機(jī)床繼電器邏輯控制升級(jí)。通過(guò)改進(jìn)C650臥式車(chē)床的工作效率提升了近20%，使用故障概率下降了15%。

（2）數(shù)控機(jī)床維修改造中，應(yīng)該以低成本為主要目標(biāo)，減少機(jī)床維修及機(jī)床改造實(shí)施中的使用成本，是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)節(jié)能環(huán)保理念的重要應(yīng)用。在對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行維修改造中，應(yīng)該做好使用成本的精細(xì)化計(jì)算，要避免出現(xiàn)“效率提升，成本也大幅度提升，效益不增不減”的現(xiàn)象[5]。所以，在對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行維修改造時(shí)，要從維修改造成本入手進(jìn)行改造。例如，可以建立數(shù)控機(jī)床的智能化改造，利用智能化理念進(jìn)行數(shù)控機(jī)床改造，從數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)、通信模塊、網(wǎng)絡(luò)接口及傳感模塊進(jìn)行智能化連接，提升生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的無(wú)人化管控，最終減少數(shù)控機(jī)床應(yīng)用中的人力成本。某企業(yè)進(jìn)行數(shù)控機(jī)床改造時(shí)應(yīng)用了制造執(zhí)行系統(tǒng)（Manufacturing Execution System，MES），使得整個(gè)生產(chǎn)線的人力減少1/2，生產(chǎn)效率提高3倍，實(shí)現(xiàn)了低能耗生產(chǎn)。圖1是企業(yè)建立MES集中控制系統(tǒng)的原理圖。

（3）以數(shù)控機(jī)床維修使用安全為目標(biāo)進(jìn)行數(shù)控機(jī)床維修改造。針對(duì)數(shù)控機(jī)床使用中的故障進(jìn)行預(yù)防，同時(shí)要對(duì)極易出現(xiàn)故障的模塊進(jìn)行安全保護(hù)。例如，某企業(yè)進(jìn)行機(jī)床改造中應(yīng)用C620-1普車(chē)改數(shù)控車(chē)，配備了自動(dòng)油泵和自動(dòng)潤(rùn)滑系統(tǒng)。潤(rùn)滑油通過(guò)潤(rùn)滑油管輸送到機(jī)床各個(gè)潤(rùn)滑點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)的潤(rùn)滑保護(hù)。傳動(dòng)結(jié)構(gòu)拆除的進(jìn)給箱和溜板箱，直接應(yīng)用運(yùn)行穩(wěn)定可靠，運(yùn)行精度高?；久饩S護(hù)的交流伺服電機(jī)通過(guò)梅花聯(lián)軸器連接滾珠絲杠進(jìn)行傳動(dòng)，使得機(jī)床結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，傳動(dòng)更加可靠。傳動(dòng)結(jié)構(gòu)增加防護(hù)罩，可有效防止灰塵、切屑等進(jìn)入絲杠表面，有助于實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的可靠安全使用。圖2為該企業(yè)進(jìn)行機(jī)床改造結(jié)構(gòu)圖，包括精密滾珠絲桿的改造應(yīng)用。

圖1 MES集中控制系統(tǒng)原理圖

圖2 數(shù)控機(jī)床改造圖

3.3 培養(yǎng)新式數(shù)控機(jī)床維修改造人才

新式人才的培養(yǎng)對(duì)現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床維修與改造工作非常關(guān)鍵。人才是社會(huì)發(fā)展的核心動(dòng)力。教育單位及企業(yè)環(huán)節(jié)應(yīng)該著力做好數(shù)控機(jī)床新式人才的培養(yǎng)。一方面，教育單位應(yīng)該落實(shí)雙創(chuàng)教育改革，即針對(duì)數(shù)控機(jī)床相關(guān)專業(yè)進(jìn)行教育教學(xué)改革，將教學(xué)重點(diǎn)放在“創(chuàng)新教育”，讓數(shù)控機(jī)床專業(yè)新式人才具有技術(shù)創(chuàng)新意識(shí)和技術(shù)創(chuàng)新能力，從而為數(shù)控機(jī)床的創(chuàng)新提供動(dòng)力。另一方面，企業(yè)應(yīng)該重點(diǎn)招聘和組建數(shù)控機(jī)床維修改造人才團(tuán)隊(duì)，定期展開(kāi)對(duì)數(shù)控機(jī)床維修團(tuán)隊(duì)的培訓(xùn)。在人才培養(yǎng)過(guò)程中，要從智能化理念、智慧工業(yè)理念等角度完成人才團(tuán)隊(duì)的合理組建，使人才具有良好的數(shù)控機(jī)床創(chuàng)新意識(shí)，將技術(shù)創(chuàng)新作為團(tuán)隊(duì)的核心目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床維修改造升級(jí)。

4 結(jié)語(yǔ)

數(shù)控機(jī)床裝置在未來(lái)一段時(shí)間都會(huì)是工業(yè)生產(chǎn)的主要設(shè)備，而為了適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的新技術(shù)需求，要對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行智能化改造、安全改造及成本改造，從而實(shí)現(xiàn)全面升級(jí)，以滿足工業(yè)生產(chǎn)的需求。在數(shù)控機(jī)床維修改造中，要高度重視新式人才的培養(yǎng)，以確保后續(xù)維修改造的實(shí)施更加科學(xué)合理。