吴宝萍，范四立，叶静
摘要：本文从恢复原功能、NC化、翻新、技术创新四方面简述对旧机床数控化改造的内容，归纳其优缺点；介绍数控系统选择的经验和外围电路的改造方案；从前期准备工作、机械修理、技术资料、拆除原系统、配置新系统等方面详述数控机床改造的主要步骤。
关键词：旧机床；数控化改造；数控系统；外围电路；步骤
中图分类号：TG502.7文献标识码：B
目前，加工中心的使用量日益增加。为了满足生产的需求，除购置新设备外，还可对大批旧机床尤其是进口的数控机床、精密机床和二手设备进行改造、升级，以较小的投入使这些设备继续发挥效能。我公司2000年引进五台日本旧数控机床，其中四台三轴立式加工中心，一台可交换工作台卧式加工中心，通过改造，运行两年多来效果良好。
一、数控化改造的内容及优缺点
1．恢复原功能。对机床存在的故障部分进行诊断并恢复。
2．NC化。在普通机床上加数控系统，改造成CNC机床。
3．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，对不能满足生产要求的CNC系统予以更新。
4．技术更新或技术创新。为提高性能、档次以及使用新工艺，新技术，在原有基础上进行较大规模的技术更新或创新。
优缺点如下：(1)减少投资，一般可以节省费用一半以上。(2)改造时间短。(3)性能更稳定。(4)设计风险小。(5)可以更充分地体现用户的意愿。(6)更有利于使用与维护。(7)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，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。由于受原机床结构的限制，不宜进行突破性的改造。(8)采用最新的控制技术。可根据技术革新的发展速度，提高生产设备的自动化水平和效率，提升设备质量和档次，将旧机床改造成当今水平的机床。
二、数控系统的选择
选择数控系统时应注意，一是尽量向著名厂家的型号系列靠拢，既能保证数控系统的质量，也有利于维修、管理和备件采购；二要清楚所选厂家在国内的维修状况，免除后患。数控系统选定之后，根据机床实际状况决定是否更换驱动系统。若不更换，必须确认原驱动系统与新数控系统能够匹配。目前数控系统要求测量系统是增量式脉冲编码器，所以老机床所配的感应同步器或旋转变压器等测量元件均需用增量式脉冲编码器和光栅尺代替。
三、外围电路的确定
外围电路改造可采取的方案有两种，一是接口型改造，即保留外围继电器电路，只对NC、PLC进行改造，调试工作量小；一是彻底改造，可用新PLC将外围电路全部改造，简化了硬件电路，提高了可靠性，但改造设计工作量较大。我们改造的五台数控机床全部采用第二种方法。
四、数控机床改造的主要步骤
1．作好改造的前期准备工作。对被改造机床进行结构、性能、精度等技术现状的全面分析。
2．进行电气改造的机床一般均需进行机械修理。要确定修理的要求、范围、内容，也要确定因改造而需进行机械结构改动的要求和内容。为配合电气改造而需进行的机械大修改造的测量、计算、设计、绘图、零件制作等应先期完成。停机后需拆、改、加工的部分等也应事先规划完毕，提出明确要求。机械性能完好是电气改造成功的基础。
3．改造前应熟悉技术资料，做到思路清晰，层次分明。
4．原系统的拆除必须对照原图纸进行，并及时作出标记，防止遗漏或过拆。
5．根据设计图纸合理配置新系统，以确保连线工艺规范、线径合适、正确无误、可靠美观。
6．调试必须按事先确定的步骤和要求进行。调试人员应头脑冷静，随时记录，以便发现和解决问题。调试中首先试安全保护、系统灵敏度，防止发生人身及设备事故。
7．验收。
(1)机械性能验收。经过机械修理和改造以及全面保养，机床的各项机械性能应达到要求，几何精度应在规定的范围内。
(2)电气控制功能和控制精度验收。电气控制的各项功能必须达到动作正确、灵敏可靠。控制精度应用系统本身的功能（如步进尺寸等）与标准计量器具（如激光干涉仪、坐标测量仪等）对照检查，达到精度范围之内。同时还应与改造前机床的各项功能和精度作对比，获得量化的指标差。
(3)试件切削验收。可以参考国内外有关数控机床切削试件标准，在操作和编程人员配合下进行试切削。试件切削可验证机床刚度、切削力、噪声、运动轨迹、关联动作等。
(4)图纸、资料验收。机床改造完后，应及时将图纸（原理图、配置图、接线图、梯形图等资料及各类说明书）和改造档案（改造前、后的各种记录）汇总、整理、移交入档，保证资料的完整、有效和连续，这对该设备今后稳定运行十分重要。