传统机械加工机床机电一体化改造探析

2018-01-29李晓娜

中国设备工程 2018年17期

李晓娜

（德州亚太集团有限公司，山东德州 253000）

传统机械加工机床的机电一体化改造不仅可以提升传统机床的加工效率，还可以有效减少传统机床更新所造成的资源浪费，同时设计人员可以结合实际加工需求来进行相应的改造，使之更加贴合实际需求，因此机电一体化改造乃是大势所趋，本文也将对此进行探析。

1 传统机械加工机床机电一体化改造简析

随着信息化技术的不断发展，目前机械加工过程已经基本实现了自动化控制，而传统机械加工机床由于自身缺乏数字化控制系统，因此自动化控制过程存在一定的问题，影响了机械加工效率及精度，不能很好地完成机械加工任务而逐渐被数控机床所取代。数控机床在传统机床的基础上引入了数字化控制模块，因此其可以根据加工任务的变化自发完成加工过程的调节，而且控制过程更加精密，可以完成更加复杂的机械加工操作。

虽然数控机床较之于传统机床具备明显的优势，但是直接使用数控机床取代传统机床却并非解决问题的良策。这是因为目前大多数机械加工企业的规模较小，而更新数控机床成本高昂，企业难以负担，小规模地更换数控机床对生产过程控制优化作用不大，不能真正改善机械加工质量。而且由于数控机床结构较为复杂且需要结合实际需求进行设计，因此在进行数控机床购置时往往需要很长的时间方能交付，这样会严重拖慢企业机械加工改革过程的脚步，同时影响企业的正常生产运行。

目前一些的机械加工企业仍以传统机械加工机床为主，直接更换为数控机床原有机床的处理工作量较大，而且大部分机床工作状态良好，这样也会造成资源的浪费。另外在实际生产过程中，并非所有的加工环节都需要使用数控机床，传统机械加工机床依旧可以胜任部分的加工工作，将这部分机床也更新为数控机床无疑浪费了数控机床的性能。

鉴于目前我国机械加工企业的实际状况，直接使用数控机床取代传统机械加工机床并不现实，因此需要寻找更为合理的解决方案，而传统机械加工机床的机电一体化改造便是解决这一问题的良方。传统机械加工机床的机电一体化改造指的是，在传统机床的基础上引入数字化控制技术，使其具备与数控机床相似的性能从而更好地适应当前自动化生产过程，实现机械加工过程的升级。较之于直接更换数控机床，机电一体化改造首先可以大大节约成本，其花费大约只是购置数控机床的五分之一，而且避免了闲置机床的处理工作，进一步减少了企业的资金投入。而且机电一体化改造更具针对性，改造时可以结合企业机械加工实际需求设计数字化控制模块性能，这样在提升了机械加工效率的同时还可以避免性能的浪费。与此同时改造周期也可以大大缩短，减少了机床更新对生产过程的干扰，保证了企业生产的正常运行。而且机电一体化改造后的机床虽然具备与数控机床相似的性能，但是其结构却并没有数控机床那样复杂，因此操作过程也相对简单，操作人员只需要进行简单的培训便可以熟练操作，减少了误操作对生产过程的影响。

另外目前机械加工生产过程通常加工环节较多，因此在进行机床升级时要考虑其与原生产体系的契合度，传统机械加工机床机电一体化改造基于原有机床，其位置不必发生变动，因此原有的生产体系不会遭到破坏，而且企业生产布局不必发生变动。由于机电一体化改造对于传统机床自身结构改动不大，因此机床维修及保养工作可以顺利进行，机床也可以更快地进入工作状态。同时传统机床的构件大多为铸造件，其强度性能也要优于数控机床，机床的使用寿命也更长。由此可见传统机械加工机床的机电一体化改造较之于直接更换数控机床有着明显的优势，是目前我国传统机械加工机床升级改造的有效途径。

2 传统机械加工机床机电一体化改造途径探析

机电一体化改造可以显著改善传统机械加工机床的工作效率，因此目前机械加工企业大力推行传统机械加工机床的机电一体化改造工作。但是随着机械加工工艺的升级及人们对机械加工质量要求的提升，现有的机电一体化改造模式已经不能很好地满足当下的实际需求，技术人员需要对改造途径进行升级。

首先随着信息化技术及智能化技术的发展，机床机电一体化改造需要提升自身的智能化性能，传统机械加工机床上集成的数字化控制模块不仅需要可以准确完成生产控制系统下达的指令，其还需要可以结合自身加工状态完成生产过程的自发调节。当前在机床机电一体化改造过程中技术人员在数字控制模块中加入了逻辑功能，近年来更是结合了BP神经网络等技术提升了数控模块的模糊计算能力，让其可以更好地应对复杂机械加工任务。及时获取自身工作状态是实现机床智能化控制的基础，因此在机床机电一体化改造的基础上各机械加工企业还对生产监控系统进行了升级，提升了其对原传统机床生产过程的监控性能，确保改造后的机床可以及时获取自身的加工状态并加以调整。另外为了进一步提升机床的控制效果，还应加强其与生产控制系统的联系，加强两者间的信息传递与反馈，便于生产控制系统结合加工实际进行生产过程的优化。

除了提升机电一体化改造的智能化性能之外，研究人员还针对当前机械加工工作任务的变化实现了机电一体化改造的个性化。由于目前机械加工过程愈发精密，因此不同的加工过程对于机床加工及控制过程的要求也存在较大的差异，这就要求传统机床机电一体化改造可以真正满足其实际加工需求。由于当前计算机技术的发展，在机电一体化改造时可以更好地结合用户需求对数字控制模块进行设计及优化，使之更好地满足实际生产需求，而结合客户的个性化需求进行机床机电一体化改造意味着其改造过程更加复杂，改造后的数字控制模块占据空间也会增加，可能影响机床的正常工作。近年来随着相关信息技术的发展，机电一体化改造也逐渐向着微型化方向发展，这避免了改造工作对机床原有工作状态的干扰，同时也是实现机电一体化个性化改造的前提。

现阶段传统机械加工机床除了自动化性能不足外，其加工效率及加工精度较之于数控机床也有着一定的差距，因此在机电一体化改造中也需要重视对机床性能的提升。首先进行机电一体化改造之后，机床的加工控制更加精确，控制错误的减少也使得机床可以充分发挥自身的潜能，目前机电一体化改造后的机床的运转速度可达10000转/分以上。但是机电一体化改造虽然可以提升传统机械加工机床的加工控制精度，但仍然不能满足部分精细加工要求，因此目前在机电一体化改造中引入了纳米技术，进一步改善了机床的加工精度。为了提升加工效率及质量在机电一体化改造时可以结合加工需要对原有机床进行相应的升级，使其性能满足自动化控制需要。而对于部分难以改造的传统机械加工机床，其加工精度存在一定的限制，在进行机电一体化改造时需要结合实际对其工作任务进行调节，避免其参与对精度要求过高的加工工作。另外在机电一体化改造时也需要结合各个机床改造后的性能优化生产流程，确保机电一体化改造可以充分发挥各个机床的性能。

机电一体化的升级除了出于改善机械加工效率及精度的考虑之外，现阶段还需要加入对环境问题的考量，让机械加工过程更好地符合可持续发展战略的要求。在机电一体化改造时，技术人员需要在保障机械加工效率的基础上充分考虑污染问题，优化传统机床的加工模式以减少有害物质排放，降低机械加工过程对环境的干扰。同时在机电一体化改造时还需要考虑加工过程中的资源浪费问题，应结合加工中出现的原材料浪费问题优化控制模式。另外还需要增加机床对可循环利用材料的适应能力，通过数字化控制工作的优化使传统机械加工机床可以完成新型环保材料的加工需求，以缓解当前的资源匮乏问题。而随着人们对于环保问题的日益重视，机电一体化改造势必需要做出相应的调整，因此技术人员在改造时，应结合新材料及新加工工艺发展趋势预留出一定的调整空间，保证改造后的机床可以满足长时间使用。