武漢重型機(jī)床集團(tuán) 4 米數(shù)控立車 維修改造經(jīng)驗(yàn)介紹

　　機(jī)床作為工作“母機(jī)”，在制造業(yè)中占據(jù)著核心地位， 它幾乎是所有工業(yè)領(lǐng)域的基礎(chǔ)設(shè)備。我國目前作為全球制造 業(yè)規(guī)模第一的國家，機(jī)床行業(yè)確實(shí)存在中低端產(chǎn)能龐大，高 端領(lǐng)域嚴(yán)重依賴進(jìn)口的問題，這也導(dǎo)致我國擁有數(shù)量龐大的 超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)、磨損十分嚴(yán)重的陳舊設(shè)備。對(duì)于機(jī)床擁有者來 說，購買新機(jī)床不但要有一筆龐大的資金投入，而且還要承 擔(dān)地基改造、產(chǎn)品延期等風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)國際相關(guān)組織的資料記 載，只需花費(fèi)購買相同新機(jī)床30%以下的費(fèi)用，投入到大修改 造中即可獲得相同的使用效果，即使將原機(jī)床的結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行 徹底改造升級(jí)，也只需花費(fèi)購買新機(jī)床60%左右的價(jià)格，顯著 的經(jīng)濟(jì)效益是機(jī)床大修及數(shù)控化改造行業(yè)的發(fā)展動(dòng)力。

　　1 大修方案的選擇

　　(1)前期立項(xiàng)準(zhǔn)備工作

　?、偌夹g(shù)可行性分析

　　主要瞄準(zhǔn)改造目標(biāo)及加工對(duì)象，對(duì)被改造機(jī)床進(jìn)行結(jié) 構(gòu)、性能、精度等技術(shù)現(xiàn)狀的全面分析。圖1所示為4米立 車，這是武漢重型機(jī)床集團(tuán)80年代的產(chǎn)品，目前已經(jīng)是第三 次維修。此次維修的目的是對(duì)落后的數(shù)控系統(tǒng)實(shí)施改造，以 及對(duì)機(jī)床精度的恢復(fù)。

　　在此階段中，工程人員首先對(duì)機(jī)床現(xiàn)有主要加工產(chǎn)品進(jìn) 行調(diào)研，收集了近期一批零件的圖紙，明確零件的形狀、加 工公差和表面粗糙度的要求，作為機(jī)床大修后應(yīng)達(dá)到工作精 度的依據(jù)，并選擇典型產(chǎn)品零件作為大修后工作精度檢驗(yàn)的 試件，并在采用試件加工后，取得試驗(yàn)數(shù)據(jù)。應(yīng)用幾何精度 誤差對(duì)工作精度誤差的影響，工程人員分析整理了可能造成 該結(jié)果的原因，計(jì)劃在拆卸后首先安排相關(guān)大型零件進(jìn)行精 度檢查。

圖 1 4 米立車改造前外觀圖

　　在對(duì)該機(jī)床的機(jī)械圖紙和裝配工藝手冊(cè)(圖2)進(jìn)行分 析后，工程人員分析了該機(jī)床大修改造后精度還原的難度， 同時(shí)篩查了需要長期訂貨的外購件，尤其對(duì)是傳動(dòng)過程中影 響傳動(dòng)精度的軸承、編碼器等進(jìn)行了整理。在此過程中發(fā) 現(xiàn)，該機(jī)床具備自動(dòng)拉刀功能， 由于沒配置刀庫，此功能在 實(shí)際工作中用處不大;且該套機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)過于落后，許多配件 型號(hào)現(xiàn)已無法采購，不具備恢復(fù)的意義。在與機(jī)加公司商議 后，工程人員提出了對(duì)該刀架結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，去掉自動(dòng)拉刀 功能的方案，以節(jié)約改造成本、減少刀架重量。針對(duì)上述問題，工程人員對(duì)照改造目標(biāo)和典型工件，編寫了改造任務(wù) 書，做到改造后的機(jī)床達(dá)到一定的先進(jìn)性和實(shí)用性。

　　②經(jīng)濟(jì)可行性分析

　　對(duì)于該機(jī)床，工程人員首先預(yù)估了它的現(xiàn)有價(jià)值，與現(xiàn) 有4米立車標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品進(jìn)行價(jià)格對(duì)比，按照改造任務(wù)書的項(xiàng)目 進(jìn)行價(jià)格估算，將改造預(yù)算初步控制在標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品費(fèi)用減去產(chǎn) 品現(xiàn)有價(jià)值的一半。

　?、蹐F(tuán)隊(duì)人員確定

　　人員確定是推進(jìn)項(xiàng)目進(jìn)展的重要一環(huán)，將任務(wù)明確落實(shí) 到個(gè)人是確保項(xiàng)目高效推進(jìn)和成功交付的核心管理手段。這 樣做可以明確責(zé)任邊界、減少等待時(shí)間、增強(qiáng)問責(zé)制、優(yōu)化 溝通與協(xié)作、快速響應(yīng)，避免因?yàn)楣ぷ鳠o人認(rèn)領(lǐng)導(dǎo)致任務(wù)懸 空、工作好像有人在做導(dǎo)致效率低下、分工不明個(gè)人加班趕 工導(dǎo)致士氣低落。

　　該項(xiàng)目的工程人員確立了項(xiàng)目監(jiān)管部門負(fù)責(zé)人、項(xiàng)目總 師、機(jī)械主管、電氣主管、機(jī)加工藝主管、裝配工藝主管、 生產(chǎn)主管、裝配主管、質(zhì)量檢驗(yàn)主管等，并定期開展項(xiàng)目進(jìn) 度推進(jìn)會(huì)議確保項(xiàng)目順利落地。另外，項(xiàng)目人員最好要全身 心投入本項(xiàng)目，不然很容易消磨隊(duì)員熱情，造成項(xiàng)目拖期。

　　(2)技術(shù)方案準(zhǔn)備

　?、僖簤合到y(tǒng)

　　對(duì)于液壓系統(tǒng)的考慮，工程人員首先明確了設(shè)備的油 路，以及油路的出油情況，出具了兩套方案：一套是由裝配 人員清理油箱(圖3)及液壓元件，測試液壓元件的狀況， 列出液壓元件更換清單，再統(tǒng)一采購更換。這種方案的好處 是可以繼續(xù)將原油箱利用起來，盡可能地減小投入成本。

　　另一套方案是成套采購新油箱(圖4)。因?yàn)楫?dāng)時(shí)的液 壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)已經(jīng)被淘汰，當(dāng)前立車產(chǎn)品已將液壓站集成起 來，結(jié)構(gòu)更加緊湊，優(yōu)化了地基空間的使用，液壓站整體質(zhì) 量和外觀也有了很大的提升，采購成本和生產(chǎn)周期也能滿足 需求。

　　該臺(tái)機(jī)床是80年代的設(shè)備，老式油箱是廠里自行焊接 的，隨著時(shí)代的發(fā)展， 目前液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)部門早已裁撤，油 箱早已成套采購多年，懂得液壓元件的師傅們少之又少，難 以安排進(jìn)項(xiàng)目組，且油箱上的油漬深厚，沒有清理場地和清 理手段，師傅們也沒有信心能夠還原油箱上的閥組，導(dǎo)致第 一套方案難以實(shí)施。經(jīng)過會(huì)議討論，最后確認(rèn)了第二套方 案，且經(jīng)過液壓系統(tǒng)的重新設(shè)計(jì)后，成本也得以控制。

圖 2 4 米立車裝配工藝手冊(cè)

圖 3 改造前的油箱

圖 4 改造后的油箱

　?、?電氣系統(tǒng)

　　該機(jī)床原有的控制系統(tǒng)年代已久，電氣系統(tǒng)老化，外 加系統(tǒng)時(shí)有故障發(fā)生，配件難以采購等多種因素，不能滿足 現(xiàn)有的機(jī)床所有的使用要求，為此工程人員更換了機(jī)床的數(shù) 控系統(tǒng)。在提前與數(shù)控系統(tǒng)廠家聯(lián)系后，廠家派技術(shù)人員一 起勘探現(xiàn)場，對(duì)原有數(shù)控系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、測量系統(tǒng)、外圍 電路、電機(jī)等進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，確定了一套替換方案，最終確定 成套替換。如果需要單獨(dú)更換數(shù)控系統(tǒng)，可以根據(jù)機(jī)床的狀 態(tài)及工藝要求來選擇數(shù)控系統(tǒng)。其一，是選擇數(shù)控系統(tǒng)制造 商，聯(lián)系廠家安排技術(shù)人員一道現(xiàn)場調(diào)研，選擇一個(gè)比較適 合的數(shù)控系統(tǒng);其二，是根據(jù)機(jī)床的功能要求選擇相應(yīng)控制 系統(tǒng)的類型，這樣做能保證系統(tǒng)滿足設(shè)計(jì)要求又不提高采購 標(biāo)準(zhǔn)。

　　數(shù)控系統(tǒng)選定后，要確認(rèn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與數(shù)控系統(tǒng)是否可以 匹配，決定是否更換驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。對(duì)于機(jī)床測量系統(tǒng)，要考慮 老機(jī)床所配的測量元件是否是感應(yīng)同步尺或旋轉(zhuǎn)變壓器等， 如果是的話要替換成脈沖編碼器、光柵尺、圓光柵等，但一 般來說，編碼器、光柵尺、圓光柵的采購周期較長，為不影 響維修進(jìn)度，需要工程人員提前安排訂貨。

　　③機(jī)械系統(tǒng)

　　首先要考慮機(jī)械改裝的可行性，最重要的是導(dǎo)軌及傳動(dòng) 機(jī)構(gòu)的安裝調(diào)整。前期工程人員通過機(jī)床工作精度誤差對(duì)其 幾何精度的影響進(jìn)行分析后，確定是否需要對(duì)導(dǎo)軌部分進(jìn)行 精度檢查，檢查標(biāo)準(zhǔn)可查看初次裝配時(shí)的裝配工藝手冊(cè)——這 項(xiàng)非常重要。如圖5所示是刀架體斷面圖。

　　在之前的一個(gè)項(xiàng)目中，工程人員安排裝配人員在滑枕拆 卸后推表檢測滑枕的直線度、平面度與各面間的垂直度，均 滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，便決定不返修滑枕。刀架體與滑座的靠面A 面與滑枕與刀架體的靠面B面以及G孔之間的精度，工程人員 進(jìn)行過返修處理，送到裝配安調(diào)時(shí)，裝配人員將滑枕落于B 面上，滑枕上表面為C面。G孔中穿檢套檢棒，推C面對(duì)檢棒 正側(cè)母線的平行，結(jié)果超差很多。工程人員又將滑枕吊出， 聯(lián)系質(zhì)檢人員檢測，發(fā)現(xiàn)滑枕自身精度超差不多，不足以達(dá) 到上述結(jié)果。忙活了很久，排除很多影響，甚至質(zhì)疑過刀架 體返修不合格，讓機(jī)加師傅很不高興，最終還是把滑枕送去 返修了，耽誤了兩三天，滑枕返修回來，繼續(xù)安調(diào)發(fā)現(xiàn)還是 超差嚴(yán)重。工程人員沒有找到問題的原因，于是聯(lián)系了很多 專家到現(xiàn)場解決問題，結(jié)果發(fā)現(xiàn)是檢套與G孔的配合太松，導(dǎo)致精度嚴(yán)重超差，如圖6所示。

　　從此次事件工程人員吸取了教訓(xùn)，涉及到影響機(jī)床幾何 精度的導(dǎo)軌面的大件，工程人員拆卸后都會(huì)第一時(shí)間送去質(zhì) 檢部進(jìn)行精度檢測，不把問題帶進(jìn)裝配現(xiàn)場，防止因?yàn)椴幻?確是否因?yàn)榱慵陨砭扔绊懷b配導(dǎo)致來回返工，嚴(yán)重耗費(fèi) 人力物力財(cái)力和精力。

圖 5 刀架體斷面圖

圖 6 滑枕找正過程

　　其次，工程人員還要統(tǒng)計(jì)機(jī)床內(nèi)的密封圈、油鏡、彈簧 等易損件，提前采購以便更換。一般來說，因?yàn)槟昃脵C(jī)床表 面都會(huì)結(jié)成一層厚厚的油污，需要清理重新刮膩?zhàn)?、刷漆?零件表面走線、走管也需要換新。

　　2 項(xiàng)目實(shí)施

　?、俨鹎皽?zhǔn)備工作

　　機(jī)床拆卸過程中，注意做好記錄和標(biāo)識(shí)，拆卸前應(yīng)該先 拍照，這樣做可以后期查看重要零件是否丟失，可以在裝配 無法還原時(shí)參考、還可以查看改造后對(duì)比效果等。同時(shí)，工 程人員還需要對(duì)機(jī)床的系統(tǒng)參數(shù)和PLC參數(shù)進(jìn)行備份。

　　②安調(diào)階段

　　安裝調(diào)整階段，機(jī)械主管要堅(jiān)持在施工現(xiàn)場指導(dǎo)工作。 一方面可以掌握項(xiàng)目進(jìn)度的的第一手信息，同時(shí)也能進(jìn)行技 術(shù)指導(dǎo)，進(jìn)行資源調(diào)配，調(diào)解沖突矛盾、確保生產(chǎn)安全等。 現(xiàn)場出現(xiàn)問題，如果不及時(shí)解決，就會(huì)造成問題堆積，補(bǔ)救 成本高昂，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致項(xiàng)目停滯。設(shè)備安裝完成后， 及時(shí)聯(lián)系電氣主管完成機(jī)電聯(lián)調(diào)，數(shù)控系統(tǒng)的最終調(diào)試，驅(qū) 動(dòng)系統(tǒng)的參數(shù)最佳化調(diào)節(jié)等工作，并為驗(yàn)收工作做準(zhǔn)備。

　　③試加工驗(yàn)收

　　機(jī)床調(diào)試結(jié)束后，就可以開展驗(yàn)收工作。首先按照制 定的合格證對(duì)機(jī)床的幾何精度和位置精度進(jìn)行預(yù)驗(yàn)收，采用 標(biāo)準(zhǔn)試件進(jìn)行加工，精度達(dá)標(biāo)后就可以聯(lián)系用戶進(jìn)行終驗(yàn)收 了。圖7為本臺(tái)機(jī)床改造前后的位置精度檢測結(jié)果，已達(dá)到 出廠前的精度要求。

　?、苜Y料整理以及培訓(xùn)保修

　　驗(yàn)收結(jié)束后，要及時(shí)對(duì)項(xiàng)目中的技術(shù)文件、積累的知 識(shí)、規(guī)范、流程、吸取的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)等進(jìn)行整理。這樣做不但 可以幫助項(xiàng)目復(fù)盤，還可以提高再次啟動(dòng)類似項(xiàng)目的效率， 還有利于形成規(guī)范的作業(yè)流程，降低風(fēng)險(xiǎn)，加速新成員的上 手。另外，驗(yàn)收后還需要向用戶提供機(jī)床使用說明書等技術(shù) 資料與開展設(shè)備操作保養(yǎng)培訓(xùn)，后續(xù)將按時(shí)隨訪用戶使用情 況，收集用戶體驗(yàn)資料，并收入項(xiàng)目文件中，圖8為4米立車 改造后的機(jī)床外觀圖。

　　3 結(jié)語

　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)分析、人工智能等 科技領(lǐng)域的高速發(fā)展，未來智能機(jī)床一定會(huì)是機(jī)床行業(yè)發(fā)展的一大趨勢。我國擁有數(shù)量龐大的普通數(shù)控機(jī)床，推動(dòng)老 舊機(jī)床的智能化改造，也必將成為未來機(jī)床行業(yè)的重要發(fā) 展方向。這即是機(jī)遇，也是挑戰(zhàn)。機(jī)床行業(yè)是制造業(yè)的“基 石”，機(jī)床人要以開放、包容的心態(tài)迎接技術(shù)革新，從個(gè)人 技術(shù)、到企業(yè)布局，進(jìn)而提升到國家整體發(fā)展戰(zhàn)略，在智能 制造領(lǐng)域拼出一個(gè)屬于中國機(jī)床人的全球領(lǐng)先地位。

圖 7 機(jī)床精度檢驗(yàn)單

圖 8 4 米立車改造后外觀圖