1 減速機生產線數控化改造的內容、技術與原則

1. 國外改造業(yè)的興起

在美國、日本和德國等發(fā)達國家機床工業(yè)處于不景氣的今天，它們的機床改造卻是作為新的經濟增長行業(yè)，生意盎然，處在黃金時代。由于機床以及技術的不斷進步，機床改造是個“永恒”的課題。我國的機床改造業(yè)，也從老的行業(yè)進入到以數控技術為主的新的行業(yè)。在美國、日本、德國，用數控技術改造機床和生產線具有廣闊的市場，已形成了機床和生產線數控改造的新的行業(yè)。在美國，機床改造業(yè)稱為機床再生(Remanufacturing)業(yè)。從事再生業(yè)的著名公司有：Bertsche工程公司、ayton機床公司、Devlieg-Bullavd(得寶)服務集團、US設備公司等。美國得寶公司已在中國開辦公司。在日本，機床改造業(yè)稱為機床改裝(Retrofitting)業(yè)。從事改裝業(yè)的著名公司有：大隈工程集團、崗三機械公司、千代田工機公司、野崎工程公司、濱田工程公司、山本工程公司等。

2. 數控化改造的內容

機床與生產線的數控化改造主要內容有以下幾點：

其一是恢復原功能，對機床、生產線存在的故障部分進行診斷并恢復；其二是NC化，在普通機床上加數顯裝置，或加數控系統(tǒng)，改造成NC機床、CNC機床；其三是翻新，為提高精度、效率和自動化程度，對機械、電氣部分進行翻新，對機械部分重新裝配加工，恢復原精度；對其不滿足生產要求的CNC系統(tǒng)以最新CNC進行更新；其四是技術更新或技術創(chuàng)新，為提高性能或檔次，或為了使用新工藝、新技術，在原有基礎上進行較大規(guī)模的技術更新或技術創(chuàng)新，較大幅度地提高水平和檔次的更新改造。

考核數控化改造的標準如下：

1. 改造的投入在新機床價格的30%以內，并能取得70%～80%使用效率，認為是成功的；,li>改造投入費的回收期，低于購置新機床投放費的回收期(一般為5～6年)的一半以下(一般為2～3年)，改造是有價值的。
2. 也有例外。如某項工程的關鍵設備，如果從外國購置，其供貨時間與價格都無法接受的情況，其改造評價標準應另行考慮。
2. 數控化改造的利弊
   1. 減少投資額、交貨期短

同購置新機床相比，一般可以節(jié)省60%～80%的費用，改造費用低。特別是大型減速機特殊機床尤其明顯。一般大型機床改造，只花新機床購置費用的1/3，交貨期短。但有些特殊情況，如高速主軸、刀具自動交換裝置、托盤自動交換裝置的制作與安裝過于費工、費錢，往往改造成本提高2～3倍，與購置新機床相比，只能節(jié)省投資50%左右。

2. 機械性能穩(wěn)定可靠，結構受限

所利用的床身、立柱等基礎件都是重而堅固的鑄造構件，而不是那種焊接構件，改造后的機床性能高、質量好，可以作為新設備繼續(xù)使用多年。但是受到原來機械結構的限制，不宜做突破性的改造。

3. 熟悉了解設備、便于操作維修

購買新設備時，不了解新設備是否能滿足其加工要求。改造則不然，可以精確地計算出機床的加工能力；另外，由于多年使用，操作者對機床的特性早已了解，在操作使用和維修方面培訓時間短，見效快。改造的機床一安裝好，就可以實現(xiàn)全負荷運轉。

4. 可充分利用現(xiàn)有的條件

可以充分利用現(xiàn)有地基，不必像購入新設備時那樣需重新構筑地基。同時工夾具、軟件程序、樣板及外圍設備也能再利用。以加工中心為例，工藝裝備的費用一般要占整個機床售價的10%以上。

5. 可以采用最新的控制技術

可根據技術革新的發(fā)展速度，及時地提高生產設備的自動化水平和效率，提高設備質量和檔次，將舊機床改成當今水平的機床。

2 減速機數控機床與生產線改造業(yè)的市場

1. 數控機床的改造市場

我國機床總量380余萬臺，而其中數控機床總數只有11.34萬臺，即我國機床數控化率不到3%。近10年來，我國數控機床年產量約為0.6～0.8萬臺，年產值約為18億元。機床的年產量數控化率為6%，年產值數控化率為12%(后兩項日本分別為31.6%和75.4%)。而且數控機床中經濟型數控機床占80%以上，自動機床等高級機床不多。我國機床役齡10年以上的占60%以上；10年以下的機床中，自動/半自動機床不到20%，FMC/FMS等自動化生產線更屈指可數(美國和日本自動和半自動機床占60%以上)。可見我們的大多數制造行業(yè)和企業(yè)的生產、加工裝備絕大數是傳統(tǒng)的機床，而且半數以上是役齡在10年以上的舊機床。即使是數控機床，多數是經濟型數控機床，生產裝備和技術陳舊而落后。用這種裝備加工出來的產品普遍存在質量差、品種少、檔次低、成本高、供貨期長，從而在國際、國內市場上缺乏競爭力，直接影響一個企業(yè)的產品、市場、效益，影響企業(yè)的生存和發(fā)展。所以必須大力提高機床的數控化率。

據專家預測，到2000年，我國數控機床消費額可達240.2億元。這些需求一方面通過購置新設備來滿足，另一方面，如果充分利用我國的現(xiàn)有的存量資產，用更新改造后的設備替代和減少購置新設備，可以起到事半功倍的效果。以240.2億元的需求量估計，即使10%的需求通過設備的再生改造來實現(xiàn)，每年也有24億元的市場。

2. 進口設備和生產線的數控化改造市場

我國自改革開放以來，很多企業(yè)從國外引進技術、設備和生產線進行技術改造。據不完全統(tǒng)計，從1979～1988年10年間，全國引進技術改造項目就有18446項，大約165.8億美元。

這些項目中，大部分項目為我國的經濟建設發(fā)揮了應有的作用。但是有的引進項目由于種種原因，設備或生產線不能正常運轉，甚至癱瘓，使企業(yè)的效益受到影響，嚴重的使企業(yè)陷入困境。為了充分利用這些設備和生產線，我們對部分引進10年以上、與機械行業(yè)有關的技術改造項目進行了一次調查。我們了解到一些設備、生產線從國外引進以后，有的消化吸收不好，備件不全，維護不當，結果運轉不良；有的引進時只注意引進設備、儀器、生產線，忽視軟件、工藝、管理等，造成項目不完整，設備潛力不能發(fā)揮；有的甚至不能啟動運行，沒有發(fā)揮應有的作用；有的生產線的產品銷路很好，但是因為設備故障不能達產達標；有的因為能耗高、產品合格率低而造成虧損；有的已引進較長時間，需要進行技術更新。種種原因使有的設備不僅沒有創(chuàng)造財富，反而消耗著財富。

這些不能使用的設備、生產線是個包袱，也是一批很大的存量資產，修好了就是財富。只要找出主要的技術難點，解決“卡脖子”的關鍵技術問題，就可以最小的投資盤活最大的存量資產，爭取到最大的經濟效益和社會效益。這也是一個極大的改造市場。

3 減速機數控化改造實例

掛靠在中科院沈陽計算所的高檔數控國家工程研究中心，是數控系統(tǒng)研究開發(fā)和工程化的國家工程中心。該中心研制成功我國第一臺高檔數控系統(tǒng)藍天一號；解決了我國高檔數控系統(tǒng)從無到有的問題；“八五”期間，該中心承擔并完成了5項高檔數控系統(tǒng)的國家攻關項目、兩項中科院重大項目，前后形成了藍天(LT)數控產品4個系列13種型號。

該中心藍天高檔數控取得了許多國內第一：是我國第一臺高檔數控系統(tǒng)；取得了我國第一個高檔數控軟件版權；裝備了我國第一臺五軸聯(lián)動加工中心；五軸聯(lián)動加工出我國第一個高檔葉輪；裝備了我國第一臺雙過程曲軸銑床；裝備了我國第一臺非球面光學鏡片加工中心；是我國第一個批量出口的高檔數控系統(tǒng)。

幾年來，數控中心以藍天系列數控系統(tǒng)為主，采用多種數控技術，成功地改造了機床與生產線近20項；以先進數控技術為機床和生產線的數控化改造做了大量的工作，解決了數控化改造的一些共性問題，取得了顯著的經濟效益和社會效益。

例如使用藍天數控系統(tǒng)，1992年開始，在鐵道部天津機車車輛機械廠改造了2臺生產增壓器葉輪的專用數控機床；1993年、1995年在鞍山無縫鋼管廠分別改造石油管生產線中的2臺數控機床；1994年開始陸續(xù)為航空總公司沈陽黎明發(fā)動機制造公司改造4臺數控機床和加工中心；1995年開始，為鞍山高壓容器廠改造兩條旋壓器收口機生產線。以上改造的設備，有的已運行7年，至今仍正常運轉，深受用戶好評。另外，使用藍天數控和其它系統(tǒng)，還成功地為一汽集團汽車生產線改造了8臺數控機床。其中典型的改造實例如下。

1.    鞍山無縫鋼管廠石油管生產線的數控改造

該車間用數控車床加工石油鉆井用石油鋼管銜接螺紋，其形狀特殊，加工精度和重復精度要求高。該機床的原裝數控系統(tǒng)是美國GE公司的550NC系統(tǒng)。由于年久失修，常出故障，沒有資料和備件，廠里技術力量解決不了問題，機床處于停產狀態(tài)。我們采用國家“八五”攻關最新成果和先進的雙過程四軸聯(lián)動共用Z軸技術，替代了較落后的GE 550NC系統(tǒng)，恢復了生產，提高了自動化程度。該車間先后改造了2臺車絲機床，改造裝備費投資44萬元，年新增產值為2160萬元，新增利稅162萬元。

2.                            沈陽黎明發(fā)動機制造公司的數控改造

中國航空工業(yè)總公司沈陽黎明發(fā)動機制造公司使用藍天高檔數控系統(tǒng)，先后為該公司數控中心改造了4臺進口數控機床和加工中心。這些數控機床引進年代較早，原先的數控系統(tǒng)年久失修，功能不夠，故障頻出，不能適應生產要求。由于購置新機床費用太高，而這些數控機床主機仍有使用價值，所以我們以最新技術成果重點改造了數控系統(tǒng)及其相關的控制部件。結果恢復了生產，提高了產品質量，提高了產值與效益。

改造了70年代由法國進口的TFM160N大型立式車床(價值300萬人民幣)的數控系統(tǒng)，重新配備電氣線路。改造后該機床加工美國某飛機發(fā)動機部件，產值達400萬美元，而改造投資僅有16萬元。還改造了英國進口的數控銑床200C(價值100多萬元)和德國進口的數控車床V800(價值100多萬元)。更新改造了國外進口的BMC—10B(5)五坐標加工中心(為二手貨，其價值400多萬元)的控制系統(tǒng)。采用先進的藍天高檔數控系統(tǒng)更新改造，改造后的機床具有90年代國際先進技術性能：五軸聯(lián)動，六軸伺服控制、強力切削、全閉環(huán)大行程快速進給、ATC控制；鏈式刀庫容量60把刀，隨機換刀；三位雙托盤任意交換，工作臺面1000mm×1000mm，工作臺翻轉軸(A軸)同步控制；采用對稱齒輪傳動結構，雙伺服系統(tǒng)(A1和A2軸)由數控同步控制，工作臺翻轉力量大；溫度補償，主軸和立柱間溫差補償，確保高精度加工需要；該項改造費為53萬元。

3.                            鞍山高壓容器廠自動生產線的數控改造

鞍山高壓容器廠有兩條高壓氣瓶生產線，其中一條是1986年花300多萬美元由美國進口的二手生產線，另一條是國產生產線。進口生產線由于先天不足等原因，多年處于癱瘓狀態(tài)。我中心承擔該生產線關鍵收口機的改造任務，以藍天8530高檔數控系統(tǒng)、伺服驅動系統(tǒng)和閉環(huán)控制技術改造了原先較落后、故障百出的可編程控制器系統(tǒng)、步進驅動系統(tǒng)和開環(huán)控制。短短3個月，不僅改造了收口機，恢復了生產，提高了自動化水平，而且生產的產品通過了美國權威的DOT質量認證，取得了免檢的信譽，美商要包銷該產品。然后，又著手以PLC技術改造了Salem熱處理爐控制，使該生產線的兩大難題都得到圓滿的解決。改造后的生產線年產可達10萬只，每只瓶75美元，年產值可達750萬美元，相當6000萬元人民幣。而這兩項改造僅投資40萬人民幣，但盤活了幾千萬元的資產。

“八五”攻關的數控成果不僅修復、改造一條停產的生產線，而且還救活一個瀕臨破產的企業(yè)。該項目受到遼寧省省長、鞍山市市長等領導同志的高度贊揚，鞍山市科委領導專程到沈陽計算所，特別嘉獎課題有功人員人民幣10萬元。目前又用藍天8530高檔數控系統(tǒng)改造另一條國產高壓氣瓶生產線。

4 技改面臨的問題和建議

1. 技術改造在有些單位不受重視，認為修修補補不成大氣，有了資金就上新的項目，買新設備開新線。另外，對舊的設備、國產的設備、國產的系統(tǒng)、國內技術信心不足，看不起。
2. 有些單位看不起國內技術。如果請外國人來維修設備，從國外上飛機起，每小時十幾美元花費，加上來往的機票、住宿，幾天時間就要花上萬元。這樣大的開銷其認為正常，可以接受。但是同樣的服務，中國人就要不出同樣的價格。即便以外國人價格的幾分之一達成協(xié)議，但干完活以后要錢也是很困難，這樣就制約了技改以及國內設備、國內技術的發(fā)展。
3. 技術改造市場還沒有統(tǒng)一規(guī)范，有改造任務的單位，不知到那里去找人；有的人不知到那里去找活。技改服務沒有明確的服務標準，參與技改的隊伍參差不齊。有的幾個人臨時拉起隊伍干活，活完以后就散伙，用戶得不到后續(xù)的技術支撐和保障。