旧机床及生产线数控化改造技术

我们的大多数制造行业和企业的生产、加工装备绝大数是传统的机床,而且半数以上是役龄在10年以上的旧机床。即使是数控机床,多数是经济型数控机床,生产装备和技术陈旧而落后。用这种装备加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、档次低、成本高、供货期长,从而在国际、国内市场上缺乏竞争力,直接影响一个企业的产品、市场、效益,影响企业的生存和发展。所以必须大力提高机床的数控化率。

1 数控机床与生产线改造业的市场

数控机床的改造市场

我国机床总量380余万台,而其中数控机床总数只有11.34万台,即我国机床数控化率不到3%。近10年来,我国数控机床年产量约为0.6～0.8万台,年产值约为18亿元。机床的年产量数控化率为6%,年产值数控化率为12%(后两项日本分别为31.6%和75.4%)。而且数控机床中经济型数控机床占80%以上,自动机床等高级机床不多。我国机床役龄10年以上的占60%以上；10年以下的机床中,自动/半自动机床不到20%,FMC/FMS等自动化生产线更屈指可数(美国和日本自动和半自动机床占60%以上)。可见我们的大多数制造行业和企业的生产、加工装备绝大数是传统的机床,而且半数以上是役龄在10年以上的旧机床。即使是数控机床,多数是经济型数控机床,生产装备和技术陈旧而落后。用这种装备加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、档次低、成本高、供货期长,从而在国际、国内市场上缺乏竞争力,直接影响一个企业的产品、市场、效益,影响企业的生存和发展。所以必须大力提高机床的数控化率。

据专家预测,到2000年,我国数控机床消费额可达240.2亿元。这些需求一方面通过购置新设备来满足,另一方面,如果充分利用我国的现有的存量资产,用更新改造后的设备替代和减少购置新设备,可以起到事半功倍的效果。以240.2亿元的需求量估计,即使10%的需求通过设备的再生改造来实现,每年也有24 亿元的市场。

进口设备和生产线的数控化改造市场

我国自改革开放以来,很多企业从国外引进技术、设备和生产线进行技术改造。据不完全统计,从1979～1988年10年间,全国引进技术改造项目就有18446项,大约165.8亿美元。

这些项目中,大部分项目为我国的经济建设发挥了应有的作用。但是有的引进项目由于种种原因,设备或生产线不能正常运转,甚至瘫痪,使企业的效益受到影响,严重的使企业陷入困境。为了充分利用这些设备和生产线,我们对部分引进10年以上、与机械行业有关的技术改造项目进行了一次调查。我们了解到一些设备、生产线从国外引进以后,有的消化吸收不好,备件不全,维护不当,结果运转不良；有的引进时只注意引进设备、仪器、生产线,忽视软件、工艺、管理等,造成项目不完整,设备潜力不能发挥；有的甚至不能启动运行,没有发挥应有的作用；有的生产线的产品销路很好,但是因为设备故障不能达产达标；有的因为能耗高、产品合格率低而造成亏损；有的已引进较长时间,需要进行技术更新。种种原因使有的设备不仅没有创造财富,反而消耗着财富。

这些不能使用的设备、生产线是个包袱,也是一批很大的存量资产,修好了就是财富。只要找出主要的技术难点,解决“卡脖子”的关键技术问题,就可以最小的投资盘活最大的存量资产,争取到最大的经济效益和社会效益。这也是一个极大的改造市场。

2 数控化改造的内容、技术与原则

国外改造业的兴起

在美国、日本和德国等发达国家机床工业处于不景气的今天,它们的机床改造却是作为新的经济增长行业,生意盎然,处在黄金时代。由于机床以及技术的不断进步,机床改造是个“永恒”的课题。我国的机床改造业,也从老的行业进入到以数控技术为主的新的行业。在美国、日本、德国,用数控技术改造机床和生产线具有广阔的市场,已形成了机床和生产线数控改造的新的行业。在美国,机床改造业称为机床再生(Remanufacturing)业。从事再生业的著名公司有: Bertsche工程公司、ayton机床公司、Devlieg-Bullavd(得宝)服务集团、US设备公司等。美国得宝公司已在中国开办公司。在日本,机床改造业称为机床改装(Retrofitting)业。从事改装业的著名公司有:大隈工程集团、岗三机械公司、千代田工机公司、野崎工程公司、滨田工程公司、山本工程公司等。

数控化改造的内容

机床与生产线的数控化改造主要内容有以下几点:

其一是恢复原功能,对机床、生产线存在的故障部分进行诊断并恢复；其二是NC化,在普通机床上加数显装置,或加数控系统,改造成NC机床、CNC机床；其三是翻新,为提高精度、效率和自动化程度,对机械、电气部分进行翻新,对机械部分重新装配加工,恢复原精度；对其不满足生产要求的CNC系统以最新CNC进行更新；其四是技术更新或技术创新,为提高性能或档次,或为了使用新工艺、新技术,在原有基础上进行较大规模的技术更新或技术创新,较大幅度地提高水平和档次的更新改造。

考核数控化改造的标准如下:

改造的投入在新机床价格的30%以内,并能取得70%～80%使用效率,认为是成功的；改造投入费的回收期,低于购置新机床投放费的回收期(一般为5～6年)的一半以下(一般为2～3年),改造是有价值的。

也有例外。如某项工程的关键设备,如果从外国购置,其供货时间与价格都无法接受的情况,其改造评价标准应另行考虑。

数控化改造的利弊

减少投资额、交货期短

同购置新机床相比,一般可以节省60%～80%的费用,改造费用低。特别是大型、特殊机床尤其明显。一般大型机床改造,只花新机床购置费用的1/3,交货期短。但有些特殊情况,如高速主轴、刀具自动交换装置、托盘自动交换装置的制作与安装过于费工、费钱,往往改造成本提高2～3倍,与购置新机床相比,只能节省投资50%左右。

机械性能稳定可靠,结构受限

所利用的床身、立柱等基础件都是重而坚固的铸造构件,而不是那种焊接构件,改造后的机床性能高、质量好,可以作为新设备继续使用多年。但是受到原来机械结构的限制,不宜做突破性的改造。

熟悉了解设备、便于操作维修

购买新设备时,不了解新设备是否能满足其加工要求。改造则不然,可以精确地计算出机床的加工能力；另外,由于多年使用,操作者对机床的特性早已了解,在操作使用和维修方面培训时间短,见效快。改造的机床一安装好,就可以实现全负荷运转。

可充分利用现有的条件

可以充分利用现有地基,不必像购入新设备时那样需重新构筑地基。同时工夹具、软件程序、样板及外围设备也能再利用。以加工中心为例,工艺装备的费用一般要占整个机床售价的10%以上。

可以采用最新的控制技术

可根据技术革新的发展速度,及时地提高生产设备的自动化水平和效率,提高设备质量和档次,将旧机床改成当今水平的机床。

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