1 減速機(jī)生產(chǎn)線數(shù)控化改造的內(nèi)容,、技術(shù)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(dá)國家機(jī)床工業(yè)處于不景氣的今天,，它們的機(jī)床改造卻是作為新的經(jīng)濟(jì)增長行業(yè),，生意盎然，處在黃金時代,。由于機(jī)床以及技術(shù)的不斷進(jìn)步,，機(jī)床改造是個“永恒”的課題,。我國的機(jī)床改造業(yè),，也從老的行業(yè)進(jìn)入到以數(shù)控技術(shù)為主的新的行業(yè),。在美國,、日本、德國,，用數(shù)控技術(shù)改造機(jī)床和生產(chǎn)線具有廣闊的市場,，已形成了機(jī)床和生產(chǎn)線數(shù)控改造的新的行業(yè)。在美國,，機(jī)床改造業(yè)稱為機(jī)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(jī)床公司,、Devlieg-Bullavd(得寶)服務(wù)集團(tuán)、US設(shè)備公司等,。美國得寶公司已在中國開辦公司,。在日本，機(jī)床改造業(yè)稱為機(jī)床改裝(Retrofitting)業(yè),。從事改裝業(yè)的著名公司有：大隈工程集團(tuán),、崗三機(jī)械公司、千代田工機(jī)公司,、野崎工程公司,、濱田工程公司、山本工程公司等,。

2. 數(shù)控化改造的內(nèi)容

機(jī)床與生產(chǎn)線的數(shù)控化改造主要內(nèi)容有以下幾點：

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

考核數(shù)控化改造的標(biāo)準(zhǔn)如下：

1. 改造的投入在新機(jī)床價格的30%以內(nèi),，并能取得70%～80%使用效率，認(rèn)為是成功的,；,li>改造投入費的回收期,，低于購置新機(jī)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(guān)鍵設(shè)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(biāo)準(zhǔn)應(yīng)另行考慮。
2. 數(shù)控化改造的利弊
   1. 減少投資額,、交貨期短

同購置新機(jī)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(jī)特殊機(jī)床尤其明顯,。一般大型機(jī)床改造，只花新機(jī)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(jī)床相比，只能節(jié)省投資50%左右,。

2. 機(jī)械性能穩(wěn)定可靠,，結(jié)構(gòu)受限

所利用的床身、立柱等基礎(chǔ)件都是重而堅固的鑄造構(gòu)件,，而不是那種焊接構(gòu)件,，改造后的機(jī)床性能高、質(zhì)量好,，可以作為新設(shè)備繼續(xù)使用多年,。但是受到原來機(jī)械結(jié)構(gòu)的限制，不宜做突破性的改造,。

3. 熟悉了解設(shè)備,、便于操作維修

購買新設(shè)備時,，不了解新設(shè)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(jī)床的加工能力,；另外，由于多年使用,，操作者對機(jī)床的特性早已了解,，在操作使用和維修方面培訓(xùn)時間短，見效快,。改造的機(jī)床一安裝好,，就可以實現(xiàn)全負(fù)荷運轉(zhuǎn)。

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(shè)備時那樣需重新構(gòu)筑地基。同時工夾具,、軟件程序,、樣板及外圍設(shè)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(jī)床售價的10%以上,。

5. 可以采用最新的控制技術(shù)

可根據(jù)技術(shù)革新的發(fā)展速度，及時地提高生產(chǎn)設(shè)備的自動化水平和效率,，提高設(shè)備質(zhì)量和檔次,，將舊機(jī)床改成當(dāng)今水平的機(jī)床。

2 減速機(jī)數(shù)控機(jī)床與生產(chǎn)線改造業(yè)的市場

1. 數(shù)控機(jī)床的改造市場

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

據(jù)專家預(yù)測，到2000年,，我國數(shù)控機(jī)床消費額可達(dá)240.2億元,。這些需求一方面通過購置新設(shè)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(chǎn),，用更新改造后的設(shè)備替代和減少購置新設(shè)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(shè)備的再生改造來實現(xiàn)，每年也有24億元的市場,。

2. 進(jìn)口設(shè)備和生產(chǎn)線的數(shù)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(jìn)技術(shù)、設(shè)備和生產(chǎn)線進(jìn)行技術(shù)改造,。據(jù)不完全統(tǒng)計,，從1979～1988年10年間，全國引進(jìn)技術(shù)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(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)揮了應(yīng)有的作用,。但是有的引進(jìn)項目由于種種原因,，設(shè)備或生產(chǎn)線不能正常運轉(zhuǎn)，甚至癱瘓,，使企業(yè)的效益受到影響,，嚴(yán)重的使企業(yè)陷入困境,。為了充分利用這些設(shè)備和生產(chǎn)線，我們對部分引進(jìn)10年以上,、與機(jī)械行業(yè)有關(guān)的技術(shù)改造項目進(jìn)行了一次調(diào)查,。我們了解到一些設(shè)備、生產(chǎn)線從國外引進(jìn)以后,，有的消化吸收不好,，備件不全，維護(hù)不當(dāng),，結(jié)果運轉(zhuǎn)不良,；有的引進(jìn)時只注意引進(jìn)設(shè)備、儀器,、生產(chǎn)線,，忽視軟件、工藝,、管理等,，造成項目不完整，設(shè)備潛力不能發(fā)揮,；有的甚至不能啟動運行，沒有發(fā)揮應(yīng)有的作用,；有的生產(chǎn)線的產(chǎn)品銷路很好,，但是因為設(shè)備故障不能達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)；有的因為能耗高,、產(chǎn)品合格率低而造成虧損,；有的已引進(jìn)較長時間，需要進(jìn)行技術(shù)更新,。種種原因使有的設(shè)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(shè)備,、生產(chǎn)線是個包袱,，也是一批很大的存量資產(chǎn)，修好了就是財富,。只要找出主要的技術(shù)難點,，解決“卡脖子”的關(guān)鍵技術(shù)問題，就可以最小的投資盤活最大的存量資產(chǎn),，爭取到最大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益,。這也是一個極大的改造市場。

3 減速機(jī)數(shù)控化改造實例

掛靠在中科院沈陽計算所的高檔數(shù)控國家工程研究中心,，是數(shù)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(shù)控系統(tǒng)藍(lán)天一號,；解決了我國高檔數(shù)控系統(tǒng)從無到有的問題；“八五”期間,，該中心承擔(dān)并完成了5項高檔數(shù)控系統(tǒng)的國家攻關(guān)項目,、兩項中科院重大項目，前后形成了藍(lán)天(LT)數(shù)控產(chǎn)品4個系列13種型號,。

該中心藍(lán)天高檔數(shù)控取得了許多國內(nèi)第一：是我國第一臺高檔數(shù)控系統(tǒng),；取得了我國第一個高檔數(shù)控軟件版權(quán)；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(xué)鏡片加工中心,；是我國第一個批量出口的高檔數(shù)控系統(tǒng),。

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

例如使用藍(lán)天數(shù)控系統(tǒng),，1992年開始,，在鐵道部天津機(jī)車車輛機(jī)械廠改造了2臺生產(chǎn)增壓器葉輪的專用數(shù)控機(jī)床；1993年,、1995年在鞍山無縫鋼管廠分別改造石油管生產(chǎn)線中的2臺數(shù)控機(jī)床,；1994年開始陸續(xù)為航空總公司沈陽黎明發(fā)動機(jī)制造公司改造4臺數(shù)控機(jī)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(jī)生產(chǎn)線,。以上改造的設(shè)備，有的已運行7年,，至今仍正常運轉(zhuǎn),，深受用戶好評。另外,，使用藍(lán)天數(shù)控和其它系統(tǒng),，還成功地為一汽集團(tuán)汽車生產(chǎn)線改造了8臺數(shù)控機(jī)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(chǎn)線的數(shù)控改造

該車間用數(shù)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(fù)精度要求高。該機(jī)床的原裝數(shù)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(shù)力量解決不了問題,，機(jī)床處于停產(chǎn)狀態(tài)。我們采用國家“八五”攻關(guān)最新成果和先進(jìn)的雙過程四軸聯(lián)動共用Z軸技術(shù),，替代了較落后的GE 550NC系統(tǒng),，恢復(fù)了生產(chǎn)，提高了自動化程度,。該車間先后改造了2臺車絲機(jī)床,，改造裝備費投資44萬元，年新增產(chǎn)值為2160萬元,，新增利稅162萬元,。

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

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

改造了70年代由法國進(jìn)口的TFM160N大型立式車床(價值300萬人民幣)的數(shù)控系統(tǒng),，重新配備電氣線路。改造后該機(jī)床加工美國某飛機(jī)發(fā)動機(jī)部件,，產(chǎn)值達(dá)400萬美元,，而改造投資僅有16萬元。還改造了英國進(jìn)口的數(shù)控銑床200C(價值100多萬元)和德國進(jìn)口的數(shù)控車床V800(價值100多萬元),。更新改造了國外進(jìn)口的BMC—10B(5)五坐標(biāo)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(jìn)的藍(lán)天高檔數(shù)控系統(tǒng)更新改造,，改造后的機(jī)床具有90年代國際先進(jìn)技術(shù)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(jìn)給,、ATC控制,；鏈?zhǔn)降稁烊萘?span>60把刀，隨機(jī)換刀,；三位雙托盤任意交換,，工作臺面1000mm×1000mm，工作臺翻轉(zhuǎn)軸(A軸)同步控制,；采用對稱齒輪傳動結(jié)構(gòu),，雙伺服系統(tǒng)(A1和A2軸)由數(shù)控同步控制，工作臺翻轉(zhuǎn)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(chǎn)線的數(shù)控改造

鞍山高壓容器廠有兩條高壓氣瓶生產(chǎn)線，其中一條是1986年花300多萬美元由美國進(jìn)口的二手生產(chǎn)線,，另一條是國產(chǎn)生產(chǎn)線,。進(jìn)口生產(chǎn)線由于先天不足等原因，多年處于癱瘓狀態(tài),。我中心承擔(dān)該生產(chǎn)線關(guān)鍵收口機(jī)的改造任務(wù),，以藍(lán)天8530高檔數(shù)控系統(tǒng)、伺服驅(qū)動系統(tǒng)和閉環(huán)控制技術(shù)改造了原先較落后,、故障百出的可編程控制器系統(tǒng),、步進(jìn)驅(qū)動系統(tǒng)和開環(huán)控制。短短3個月,，不僅改造了收口機(jī),，恢復(fù)了生產(chǎn)，提高了自動化水平,，而且生產(chǎn)的產(chǎn)品通過了美國權(quán)威的DOT質(zhì)量認(rèn)證,，取得了免檢的信譽，美商要包銷該產(chǎn)品,。然后,，又著手以PLC技術(shù)改造了Salem熱處理爐控制，使該生產(chǎn)線的兩大難題都得到圓滿的解決,。改造后的生產(chǎn)線年產(chǎn)可達(dá)10萬只,，每只瓶75美元，年產(chǎn)值可達(dá)750萬美元,，相當(dāng)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(chǎn)。

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

4 技改面臨的問題和建議

1. 技術(shù)改造在有些單位不受重視，認(rèn)為修修補補不成大氣,，有了資金就上新的項目,，買新設(shè)備開新線。另外,，對舊的設(shè)備,、國產(chǎn)的設(shè)備、國產(chǎn)的系統(tǒng),、國內(nèi)技術(shù)信心不足,，看不起。
2. 有些單位看不起國內(nèi)技術(shù),。如果請外國人來維修設(shè)備,，從國外上飛機(jī)起，每小時十幾美元花費,，加上來往的機(jī)票,、住宿，幾天時間就要花上萬元,。這樣大的開銷其認(rèn)為正常,，可以接受。但是同樣的服務(wù),，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(dá)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(nèi)設(shè)備、國內(nèi)技術(shù)的發(fā)展,。
3. 技術(shù)改造市場還沒有統(tǒng)一規(guī)范,，有改造任務(wù)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(wù)沒有明確的服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)，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(shù)支撐和保障。