數控天地製造技術是直接創造物質文明的基礎，它對任何1個國家、社會的繁榮強起着至關重要的作用。
機牀文/北京航空工藝研究所陳燁鄧凌數控化改造企業關注的一大熱點製造技術是直接創造物質文明的基礎，它對任何一個國家、社會的繁榮富強起着至關重要的作用。二十世紀九十年代先進製造技術已廣泛應用在國民經濟各個領域，如汽車製造、船舶製造、石油化工等，特別是計算機技術飛速發展，產生的CIMS、FMS、FMC、DNC、CNC等技術使製造業的基礎機牀技術如虎添翼，然而許多六、七十年代生產的舊設備仍具有良好的機械性能，並且綠色製造業不容許有大比例的丟棄物。如何有效地利用現有設備，使之發揮更大的經濟效益和社會效益，是國內外許多企業關注的問題。機牀的數控化改造是其中的一大熱點，它包括一般機牀數控化改造和原有舊數控機牀的數控化改造。在這一方面，國內外很多企業已經做了許多事情。
國外先進國家情況據有關資料報導，日本和歐美先進國家進行的機牀設備現狀抽樣調查是：對252家企業調查數據，不足30%的企業佔41.3%，NC率佔30%-50%的企業佔33.7%，即75%的企業機牀設備NC化率不足50%，這種比例與企業大小無關。
年的產品佔60%，是現役機牀的主體。
工廠購買新機牀用於提高加工精度佔38%，用於提高生產率佔35%，爲了省力佔22%.由於新機牀的不斷購入和舊機牀的報廢，這一數據較難統計，但初步估計約佔20%-30%，且五年內仍將保持此值，另一個有價值的數據是舊數控機牀佔整個舊機牀產值的比例上升很快。
普通可改造舊機牀年限在10年以內，而NC舊機牀多在15年以內，並且這一工作大多委託原機牀製造廠和具有配套技術(機械、電氣、編程、工藝等)能力的企業進行，這樣可達到成本低，質量高(有一年保證期)，備件充足，維修資料齊全的目的。普通機牀修復時間一般爲8個星期，NC機牀爲12個星期。
大多數機牀是CNC機牀，需要進行機械部分和CNC系統更新(有時需要把普通機牀改裝爲CNC機牀)，如使用絲槓、導軌、齒輪、電氣箱等，對於原來不是數控的機牀其進給速度一般不能再提高，但數控機牀有可能提高進給速度75%.主軸速度在無須進行重新設計情況下大多可以提高。
一臺舊CNC設備經過翻新(機牀完全拆開，重新數控機牀市場。64.數控天地設計和進行CNC改造)成本約爲新機牀的30%-40%.由於一些市場不規範和用戶認識的原因，機牀數控化改造存在的問題是：M)形象不高，一些大型企業認爲，舊機牀精度及生產率方面比新機牀遜色得多。
信心不足，流通領域人士對舊機牀改造經營體制不完備，價格不透明，缺少售後服務的經驗，用戶對綜合質量的信任度不高。
後繼乏人，進行舊機牀改造的人日趨高齡化且後繼乏人，據說將這一產業發展成爲一個成功的商社需要有10年時間。
從事這一行業的人需要積累大量的產品知識，能鑑別設備原有用戶的使用程度，擁有個人關係網，都需要有相當長的準備時間，也需要有商品流通工作的技巧，這些應當受到社會尊重，局外人往往難以理解。
國內航空領域數控機牀應用現狀隨着國際金融業好轉、國內經濟的發展，機牀進□增長很快。國防工業系統近幾年大型複雜數控機牀進□更趨直線上升。就航空系統而言，近十年來，由於新機預研、型號研製、民機轉包生產與合作生產任務需求的增加，數控技術得到了長足發展，相繼配置了爲數可觀的數控設備。截止到1999年爲止，航空工業企事業單位各種類型的數控設備大約已達到1500餘臺，機加設備的數控化率已達到5°/.，已高於全國水平(1.5°/.)。
預計，今後重點主機廠和機載設備廠還將購置數控設備，數控設備總數將達到1700臺以上，航空工業生產製造能力將有明顯改善和提高。
但是，從總體上講，目前航空工業數控加工技術的發展現狀和應用水平還是落後的，完全不能適應當前和今後軍機和民機研製與生產任務的需求，與國外先進水平的差距有越來越大趨勢。主要表現在數控加工設備利用率和效率低下。主機廠的`數控加工設備利用率按主軸開動時間計一般爲30%-40%，個別廠低於10%(國外爲70%-80%)，加工效率僅爲20%- 30%，加工時間與準備時間之比平均爲1：5-1：8.這個數值遠低於先進國家的1：0.5，也低於同類企業的1：1-1：2的平均水平，造成數控設備能力的極大浪費。
提高數控技術效益的重要內容之一是提高設備利用率，而設備應故障停工的時間約佔全過程的5%-15%(各廠不一)。故障來自控制系統、機牀、計算機軟、硬件及其它輔助設備，且是一隨機過程。
航空工業系統1986年前購買數控設備佔總數一半以上，這些機牀數控系統已老化，備件供應“斷糧”，機械傳動機構磨損嚴重，某些工廠停機維修設備佔2/5，因此舊設備改造翻新已到了必要階段，實際上有些單位已經在陸續進行並收到了一定成效。應該說在經濟上用低於1/3的費用(新機牀)改造一臺舊機牀是合算的，航空系統內部某些專業化單位也有這方面的能力，目前主要問題是總公司應加強組織管理，發揮工廠與專業單位積極性，集中與分散相結合，儘快建立“數控機牀(設備)技術與改造(翻新)中心”，建立有規範化的技術服務並積極開展廠際交流與合作。
我們在這個領域所做的工作自1958年由由六二五所與機牀所及北航合作，研製了X53K-SK數控機牀起，我們先後研製成功XK53- 1G磁帶錄返式數控立銑、XSK-5040(丨V)G四座標數控銑、SKX-3000三座標龍門移動式數控銑，與法國FOREST公司合作，採用具有國際先進水平的設計製造技術，合作生產了一大批飛機工業用三一五座標龍門移動式銑牀，並在此基礎上創新開發了四座標龍門移動數控銑，還與FOREST公司合作生產了加工大型汽車覆蓋件模具的雙迴轉頭數控龍門銑、大型四、五座標加工中心。在自行設計數控機牀、設備方面，六二五所具有設計研製三、四座標大型龍門移動銑牀(SKX- 3000，SKX-3000AC及V12000BT)的經驗，並且有設計研製加工飛機風模用雙轉檯式五座標數控機牀(SKX-8000AC)的經驗。透過國際合作，掌握了V1 20002T五座標龍門移動數控銑及FLEXIAX 510五座標加工中心等數控機牀品種中最尖端、最複雜的高精度、高剛度大功率的五座標機牀設計研製技術，從而獲得了設計研製航空工業用多種類型數控機牀的主動權。
數控機牀市場序機牀名稱使用單位臺號數2000B三座標數控龍門銑牀沈飛(112廠)2000B三座標數控龍門銑牀哈飛2000B三座標數控龍門銑牀成飛(132廠)2000B三座標數控龍門銑牀雲飛(130廠)2000B三座標數控龍門銑牀西飛(172廠)2000B三座標數控龍門銑牀航天(211廠)2000B三座標數控龍門銑牀南飛(320廠)1250MN三座標數控龍門銑牀西飛(172廠)2000BT四座標數控龍門銑牀哈飛(122廠)20002T五座標數控龍門銑牀沈飛(112廠)20002T五座標數控龍門銑牀成飛(132廠)20002T五座標數控龍門銑牀西飛(172廠)20002T五座標數控龍門銑牀南飛(320廠)F410四座標數控加工中心F510四座標數控加工中心VL205六座標數控刀具磨牀沈飛(112廠)VL205六座標數控刀具磨牀黎明(410廠)VL205六座標數控刀具磨牀上飛(5703廠)S240三座標數控仿型龍門銑牀昌飛(372廠)S240三座標數控仿型龍門銑牀成飛(132廠)S240三座標數控仿型龍門銑牀哈飛(122廠)S240三座標數控仿型龍門銑牀沈飛(112廠)S240三座標數控仿型龍門銑牀江鈴汽車製造廠S240三座標數控仿型龍門銑牀長春第一汽車集團S240三座標數控仿型龍門銑牀華北汽車製造廠S240三座標數控仿型龍門銑牀航天(211廠)S240三座標數控仿型龍門銑牀西飛(172廠)S240三座標數控仿型龍門銑牀浙江永康機械廠總計8種1994年開始由於機牀行業的困境和航空等領域數控機牀實際需求的需要，六二五所開始進入數控舊機牀改造行業，到目前爲止已總共改造成功數控銑、磨牀9臺，計產值530萬元，其中大型五軸聯動銑牀2臺，大型三軸聯動銑牀1臺，高精度磨牀2臺，一般數控機牀4臺。在我們的工作中得出一些經驗和體會供同行和用戶單位：教控機牀改造的目的和竟義數控機牀一般使用10~15年必須進行翻新改造，這種改造的含義不同於機牀維修，它是根據用戶的需要及舊機牀的狀況進行徹底的翻新，對其中關鍵運動部件往往要進行較全面的精修或更換，從而達到新機牀的水平。對其控制部件進行更新，儘可能發揮機牀原設計的所有功能，並且局部可以由於新系統功能的強大而增添或擴大。這種翻新避免了新機牀給用戶帶來的生疏和麻煩，從而帶來很大利益：翻新改造舊數控機牀能節約大量資金，國內翻新改造一臺價值100萬元以上的中大型複雜數控機牀一般爲新機牀價格的20%-30%(國外爲40%- 60%)。就航空系統主要大企業統計，約有此類機牀300餘臺總計可節約經費2.4億元。我們爲成都飛機制造工業公司翻新一臺V22000B大型三座標數控龍門銑牀(牀身接長2.5米)，價格爲新機牀的20%，機牀定位精度等14項指標完全滿足新機牀出廠水平，試切NAS件成功，得到用戶好評。
綠色製造是未來製造業的一項重大指標，機牀數控化改造能利用牀身、立柱、橫樑等大型鑄件(或焊接件)，大大降低爲製造這些部件而產生的環境污染，從而造福人類，造福後代。
舊設備已使用十來年，操作、編程、維修人員比較熟悉其各種性能，因而改造後設備就可以縮短培訓時間，並且不必重新打地基，縮短安裝調試時間，省去時效週期，這一項就可節省時間3~4個月，節約經費3%~5%.翻新後的機牀性能比新機牀穩定，它原來存在的問題和缺陷經十幾年使用已充分暴露，負責改造的企業能根據用戶要求根除這些缺陷，並且增加一些新功能，如上面提到的我們爲成都飛機公司翻新的機牀，爲了加工零件需要接長牀身2.5米，爲操作方便增加懸掛按鈕站，爲加強冷卻效果增加了冷卻液噴嘴、加大了冷卻箱容積等等。
翻新改造教控機牀的步驟和注竟點由用戶的使用單位(車間)和技改部門共同協商，根據舊設備使用情況和加工零件特點提出需求分析報告(或稱技術要求報告)，此報告給所有投標商(或承包單位)必須是統一規格和要求，以便有一個互相可比性指標。
有意向的承包單位和企業用戶共同分析測試原設備各種靜動態精度指標，如機牀已停止使用則根據原始資料、使用記錄共同分析這些指標，要注意的是雙方應該用科學的、實事求是的態度，忠實於歷史。因爲這是決定改造方案的重大依據，在一些場合由於數據的虛假性會造成改造後設備許多隱患。
挑選合適的承包單位，這一點非常重要，對於一臺大型複雜數控機牀的改造，選擇的承包單位除應具有基本信任度外，必須具備綜合配套技術，如機械、電氣控制、工藝、操作，培訓、保證期服務等(國外多由教控機牀市場數控天地原生產廠承攬)，目前國內有一些承包公司常在價格上不負責任地降低，或使用一些不合法手段爭得承包權，最後造成產品質量低劣、壽命短，吃虧的往往是用戶。還有一些是數控系統的生產商或經銷商，他們在系統方面具有不可否認的技術水平和能力，備件充足，但在機械特別是工藝方面多缺乏能力或考慮不周，對於大型、多座標數控機牀改造，我們認爲用戶應慎重考慮。
簽訂合同和附件：附件是合同不可分割的內容，它一般包括兩個必要的條目是技術協議書和驗收檔案。技術協議書必須滿足或覆蓋技術報告全部內容，並詳細物化、量化，對於可能產生雙方定義不清的內容要備註說明，如改造所用器件是進□或國產，要更換器件範圍，機械傳動件哪些可修復，哪些需要更換等。驗收檔案要具體，它包括驗收方和數據，數控機牀定位精度和重複定位精度是兩項重要指標，合格承包商能使改造設備指標達到出廠新機牀水平，但動態精度往往無法直接測量，多體現在試切件精度指標上，所以大型複雜數控機牀必須有試切件驗收標準(國際上多用NAS標準)。
合同執行，大型複雜數控機牀由於體積大、重量重，並且有許多是尚在工作中帶病執行，不可能將整臺設備運往承包單位工廠現場，所以合同執行多分兩個階段，第一個階段是承包商根據合同要求進行設計、外購、外協、部件製造和安裝調試含數控系統脫機執行，這個階段一般在承包方工廠，佔合同總週期的2/3，因爲數控系統和伺服及電機訂貨週期是3-4個月。第二階段在用戶現場進行，爲不影響用戶加工需要，此階段應該短一些，大型複雜設備多爲1-2個月(國外服務是爲用戶找一個代理加工單位或設備)。第二階段工作雖然也是承包給製造商的，但是現場條件需要用戶提供和保證，它會關係到設備質量和安裝調試周期，爲使工作順利進行應該在合同中明確雙方友好合作的基本要求。驗收是結束合同現場執行階段的主要標誌，它是由用戶和承包方共同完成的，參加人員用戶方除使用單位外應有檢驗和技改管理部門，驗收結束必須有驗收報告，且雙方負責人簽字。在報告中除合格條目外可以記入不影響加工待完善的內容，但必須明確完成曰期和要求。(6)其它：培訓和一年保證期是改造工作的保證。爲了對產品全生命週期負責，培訓多爲兩個階段，第一階段在承包方進行(也可以在數控系統供貨商安排的地方)，主要是進行控制系統、伺服系統和輔助控制(液壓、冷卻、潤滑、安全保護等)培訓。第二階段在用戶現場，主要是：操作、維修、保養、排除故障及機械技術培訓，這一階段可靈活安排一些實際操作，零件切削及故障排除方法訓練等。
合捆選埕數控系統。伺服系統知進給主妯電機目前大型多座標航空數控機牀選用的控制系統主五軸聯動機牀上還無法實現(對於一些帶轉檯五軸聯動數控機牀有個別系統可試應用)。數控機牀改造中數控系統的選擇，主要根據用戶需求與機牀的性能。這裏提出值得注意的幾點：五軸聯動數控系統選擇應詳細閱讀使用手冊，許多系統對聯動軸有明確定義，特別是帶擺角機牀的A、B、C軸定義，同時要根據加工零件工藝特點選擇必要的刀補軟件(選擇件)。
數控系統與伺服系統要匹配，特別在兩個部件不是一個公司生產時更應注意，如NUM1060系統不能配用Siemens611D.伺服電機選用上除在扭矩和轉速上要注意覆蓋負載情況外必須仔細瞭解伺服電機(主軸電機)的扭矩速度特性曲線的允許值。
結束語在航空工業內部就存在着幾百臺舊設備翻新和修復的廣闊市場，並且這一市場是經久不衰的。我們經過企業改造和產業結構調整，形成集團公司、研究所、工廠集成化的高科技產業集團，成立數控設備維護、服務和改造、培訓中心的時機也已經成熟。高科技產業並不是高不可攀、什麼條件都要滿足後才能實施的，只要市場成熟，從某一點做起，慢慢完善、逐步擴大就是一種可行之路。