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1、摘 要 中国是一个传统的机械制造大国，但其装备水平落后，特别是一些老的机械制造厂大多还是比较旧的机床， 远远不能满足加工的要求。针对目前制造业的技术装备现状，对传统机械制造业装备进行改造，解决机械制造业中的一些技术问题，用现代先进技术对旧的设备进行改造和提升，是我国制造业的发展方向。本课题是针对己报废的两台C 6 1 6普通废旧车床进行数控化改造，其现实意义在于如何寻找一种可行的、有推广价值的设备改造方法，对传统机械制造行业的技术装备进行技术提升，以解决目前设备老化所带来的问题。 本课题研究过程中，首先对目前工厂所使用的常规数控机床进行了全面的调查和分析。用户普遍反应，数控设备的限位保护功能有
2、些欠缺，容易发生超程等故障现象;另一方面， 数控车床大多承担多品种、单件小批量生产的加工任务，如果对每一个零件都去进行编程、输入、调试等工作，显得非常烦琐，用户提出能不能找到一种方法，简化这一手续，以提高其生产效率 针对数控设备的限位保护功能有些欠缺，容易发生超程故障等问题，提出采用把所有限位保护电路改为负逻辑控制，并对这一方案进行了理论分析和实践。实际应用表明采用这一技术改造设备后，取得了很好的效果，该技术己申请国家发明专利。 根据数控车床所承担加工任务的特点，其加工的零件类型大多分为轴类、套类、 盘类等， 依据成组工艺技术的原理， 我们提出首先编写各类零件成组工艺，依据成组工艺，编写数控程
3、序，将数控加工程序编号存入P C机中的方法，完成对零件的快速程序编制，提高生产效率。通过这种方法，可以变小批生产为“ 大”批生产，可以有效的提高生产效率，同时降低对操作人员的要求。该技术正在申请国家发明专利。 完成了对两台C 6 1 6普通废旧车床的数控化改造，已投入使用两年，运行状况良 好。 实际应用表明各项性能指标达到了设计改造要求。该项目通过了德阳市科技局组织的科技成果鉴定，鉴定意见为: 该课题对两台己报废的 C 6 1 6普通卧式车床进行了数控化改造，投入使用后各项性能指标达到了设计要求。 在改造过程中， 把所有限位保护电路进行创新设计， 采用负逻辑控制:同时， 依据成组工艺技术的原理
4、， 编写模拟数控程序，将模拟数控加工程序编号存入P C 机中的方法， 完成了对零件的快速程序编制，提高了生产效率。该项目的技术水平达到了国内先进水平。第1 章绪论1 . 1数控设备与技术现状1 . 1 . 1数控设备 近年来我国企业的数控机床占有率逐年上升，在大中企业己有较多的使用， 在中小企业甚至个体企业中也普遍开始使用。 在这些数控机床中，除少量机床以F M S模式集成使用外，大都处于单机运行状态，并且相当部分处于使用效率不高，管理方式落后的状态。 2 0 0 1 年，我国机床工业产值已进入世界第5名，机床消费额在世界排名上升到第3位，达4 7 . 3 9亿美元，仅次于美国的5 3 . 6
5、 7亿美元，消费额比上一年增长2 5 % 。但由于国产数控机床不能满足市场的需求，使我国机床的进口额呈逐年上升态势，2 0 0 1 年进口机床跃升至世界第2位，达2 4 . 0 6亿美元，比上年增长2 7 . 3 % 0 近年来我国出口额增幅较大的数控机床有数控车床、数控磨床、数控特种加工机床、数控剪板机、数控成形折弯机、数控压铸机等，普通机床有钻床、锯床、插床、拉床、组合机床、液压压力机、木工机床等。出口的数控机床品种以中低档为主。1 . 1 . 1 . 1国内数控机床的特点 1 . 新产品开发有了很大突破，技术含量高的产品占据主导地位 例如:全长3 3公里的上海磁悬浮快速列车线，是 “ 十
6、五”期间国家重点建设项目，其中组成列车线的2 5 5 。根轨道梁是整个工程的最关键部分， 对加工轨道梁的精度提出了相当高的要求。 去年年初， 沈阳机床集团机床股份有限公司中捷友谊厂以工期6 个月、标的6 2 0 0 万元在磁悬浮轨道专用数控机床项目公开招标中折桂，并于8 月底将一次性验收合格的8台 数控i t铣床组 成的轨 道梁生产线一次试车成功， 目 前这套铣锉加工中 心己加工出轨道梁 1 1 0 0根，确保了轨道梁的加工精度和速度，为实现今年年底试车打下了良好的基础。 2 . 数控机床产量大幅度增长，数控化率显著提高 2 0 0 1 年国内数控金切机床产量已达 1 . 8万台，比上年增长2
7、 8 . 5 % 0金切机床行业产值数控化率从2 0 0 0 年的1 7 . 4 % 提高到2 0 0 1 年的2 2 . 7 % . 3 . 数控机床发展的关键配套产品有了突破 近年来通过政府的支持，数控机床配套生产得到了快速发展。如北京航天机床数控系统集团公司建立了具有自主知识产权的新一代开放式数控系统平台; 烟台第二机床附件厂开发了为数控机床配套的多种动力卡盘和过滤排屑装置;济南第二机床集团公司的数控龙门锉铣床、数控落地铿铣床及数控锻压设备等3 0多个系列1 0 0多个品种的数控配套产品。1 . 1 . 1 . 2国外数控机床状况分析 1 ， 国际机床市场的消费主流是数控机床 1 9 9
8、 8年世界机床进口额中大部分是数控机床，美国进口机床的数控化率达7 0 % ，我国为6 0 % 。目前世界数控机床消费趋势己从初期以数控电加工机床、数控车床、数控铣床为主转向以加工中心、专用数控机床、成套设备为主。 2 . 国外数控机床的网络化 随着计算机技术、网络技术日益普遍运用，数控机床走向网络化、集成化已成为必然的趋势和方向， 互联网进入制造工厂的车间只是时间的问题。从另一角度来看，目前流行的E R P即工厂信息化对于制造业来说，仅仅局限于通常的管理部门 ( 人、财、物、产、供、销)或设计、开发等等上层部分的信息化是远远不够的，工厂、车间的最底层加工设备 数控机床不能够连成网络或信息化就
9、必然成为制造业工厂信息化的制约瓶颈， 所谓的E R P 就比较“ 虚”没有能够真正地解决制造工厂的最关键的问题。 所以，对于面临日益全球化竞争的现代制造工厂来说， 第一是要大大提高机床的数控化率，即数控机床必须达到起码的数量或比例;第二就是所拥有的数控机床必须具有双向、高速的联网通讯功能，以保证信息流在工厂、车间的底层之间及底层与上层之间通讯的畅通无阻。 以F A N U C和西门子为代表的数控系统生产厂商己在几年前推出了具有网络功能的数控系统。在这些系统中，除了传统的R S 2 3 2 接口外，还备有以太网接口， 为数控机床联网提供了基本条件。由于国外企业的发展水平，数控机床的网络接口功能被
10、定义为用于远程监控、远程诊断。1 . 1 . 1 . 3数控机床的发展预测 1 . 数控机床推广应用逐步由经济型为主向普及型为主转变 据预测分析， 到2 0 0 5 年我国机床的数控化率为9 . 5 % 1 0 . 3 6 % ， 到2 0 1 0年将达到1 6 . 5 % 1 9 . 2 7 % 。经济型所占比重继续减少，普及型所占比重继续增长，高级型的需求缓慢增长。 2 . 数控金切机床的构成比逐渐趋于合理 数控机床工序集中的加工特点，将使具有复合功能的高效数控机床的需求增长， 这将导致数控机床拥有量和市场消费量中各类数控机床的构成比不同于传统的机床构成比。 3 . 数控机床的应用由单机向
11、单元 ( 系统)方向发展 目前欧、美、日等国应用 D N C己很普遍，柔性制造单元己占数控机床销售量的3 0 % 以上。而我国F M C . F M S 和F M L的拥有量不足 5 0套，相当于日本8 0年代的水平，占数控机床消费额不到5 % 4 . 出口前景良好 1 9 9 8年及前几年我国机床工具的出口额徘徊在5亿美元左右，2 0 0 0年上升到7 . 8 5亿美元，随着东南亚经济复苏和我国出口多极化市场的形成和巩固，以及我国加入W T O ， 今后几年我国 机床出口 将实现平稳、 持续增长。预计到2 0 0 5年出口创汇可达到1 2亿美元。1 . 1 . 1 . 4入世对中国机械工业的
12、结构性冲击 加入 W T O后，外资对我国机械工业的结构性冲击主要表现在以下几点: 1 . 部分行业发展主导权有可能受到冲击 在以下行业将表现得更为突出:一是在国内处于市场成长期、外方掌握专有技术并处于垄断地位的技术密集型行业，如燃气轮机、直流输电关键设备、 半喂入式水稻联合收割机、 机电一体化的汽车发动机附配件等:二是单靠有限市场难以发挥企业生产能力、迫切需要全球市场支撑的行业，如高压开关、大型变压器、高档科学仪器、高档数控系统、智能化工业控制系统等; 三是国内外制造成本相差较大、 外方享有明显的品牌优势、在华设厂可以在世界市场获取丰厚利润的劳动密集型或易于流通的装配型产品行业，如照相机、复
13、印机、部分工业和民用仪表、高品质低压电器等。 2工程成套行业将面临更严峻的竞争 随着服务贸易领域对外开放，实力雄厚的国外公司可能更积极地到国内举办由其控制的、以工程承包为主要业务的工程公司，以其母公司产品为后盾，以熟悉国内情况的中方雇员为业务骨干，与我内资企业展开激烈的竞争。 3 . 我国机械工业自主技术创新的积极性有可能被抑制 由于外资在华机械企业主要承担制造车间的角色，技术来源主要依靠其母公司， 而原本就实力有限的内资企业在完全开放的市场竞争中坚持自行研制开发将冒很大风险，为了节省投入， 提高产品的形象， 多数内资企业将尽可能与外方合作， 采用国际同行的技术进行生产。 4 . 处于幼稚期的
14、自主产业的成长环境趋于严峻 由于国外企业将更加不愿转让技术，更愿意通过在华举办由他们控制的企业来与内 资机械企业争 夺中国 用户的订单， 国内 用户也有了 更多的便利采 购外资产品， 从而部分处于 成长 初期的 重要产品自 主产业的 培育壮大将更困难。1 . 1 . 2数控技术 装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度， 数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业( 如信息技术及其产业、生物技术及其产业、航空、航天等国防工业产业)的使能技术和最基本的装备。马克思曾经说过 “ 各种经济时代的区别，不在于生产什么，而在于怎样生产，用什么劳动资料生产”。制造技术和装备就
15、是人类生产活动的最基本的生产资料， 而数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。 当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。此外世界上各土业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资， 不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业， 而且在 “ 高精尖 数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。 总之， 大力发展以数控技术为核心的先进制造技术己成为世界各发达国家加速经济发展、 提高综合国力和国家地位的重要途径。 数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透
