五轴数控抛光机“升级”——大修改造探讨

彭革辉

身份证号：430121197804261214

（湖南宇环精密制造有限公司   湖南长沙 410100）

摘要：“升级”是一个妇幼皆知的IT行业名词，然而，说到五轴数控抛光机的“升级”，知之者未必就是如此之广了，五轴数控抛光机的“升级”，即五轴数控抛光机的大修及改造，达到新机床的大部分工能，满足生产需要，是数控机床改造及再制造的范畴，现已初步形成一定规模和市场。五轴数控抛光机的“升级”——大修及改造无论从技术上，还是从投资上都会给使用企业带来巨大的经济效益，同时也是众多机床制造企业的新业务。

关键词：五轴数控   抛光机  升级改造   再制造

1 前言
    由于五轴数控抛光机使用环境及加工产品的性质，他是与3C 行业完全挂钩的，由于3C产品的时效特殊性，使得其生命周期比其他机械设备要短；五轴数控抛光机机型更新周期快，特别是抛光工艺的变化大，使得五轴数控抛光机要不断满足新工艺；又由于3C产品其尺寸加工精度和表面质量要求越来越高，又使得五轴数控抛光机要同步提升；再加上抛光产品广泛采用外形美观的复杂曲面设计，抛光材料及抛光工具也必须升级；伴随者环保节能，改善劳动强度，提高企业经济效益，必然会对五轴数控抛光机的精度及自动化程度提出更高的要求。因此，五轴数控抛光机不断“升级”是必然的。
    为了适应当今3C电子产品飞速发展，以及质量的高要求，同时不断做大做强企业，制造企业必须尽快地更新设备，才能在强大的市场竞争大潮中立于不败之地。然而由于资金的限制，以及经济效益的考量，众多代工企业不可能全部大量购进新设备，只能购一部分新机同时同时对企业原有的五轴数控抛光机设备进行大修改造，以达到扩大生产规模，提高生产能力的目的。

由此不难看出，利用当今之先进生产技术使老旧五轴数控抛光机“升级”——大修及改造所显现的市场不可小觑。

2 五轴数控抛光机“升级”——大修改造形式和特点
2．1 “升级”——大修改造形式
    五轴数控抛光机大修改造可以是简单的大修，主要检查更换损坏件，比如丝杆、导轨、精密减速机的更换；对某些不适宜更换件如底座、立柱、摆臂、进行修复。所有这些工作最好在五轴数控抛光机使用现场进行。也可是彻底的改造，即将目前最先进的机型移植到旧五轴数控抛光机上，使其具有与新机同样的性能，比如更换抛光头部件、更换工作台部件，所有这些工作均在五轴数控抛光机制造厂家或加工能力强的大型厂家进行。
2．2 “升级” ——大修改造的优势
    大修改造的五轴数控抛光机与新购五轴数控抛光机相比具有如下优势：
    (1)交货期短，更加可控，即使在主机制造厂进行改造，也只要2~3周即可；
    (2) 性能更稳定，机床零部件经较长时效处理，应力释放殆尽，各部件经长期磨合，功能稳定；
    (3) 舍弃不必要的累赘功能，用户直接介入改造方案，充分实现自己的意愿；
    (4) 节省大量投资，降低投资风险，增加抵御风险能力。
2．3 五轴数控抛光机大修改造工作的专业化考量，使得五轴数控抛光机大修改造不仅是当前我国经济转轨时期的必要和重要行为，而且是企业长期发展的战略性措施。
    当前大多数3C代工制造企业都面临着竞争的挑战，内卷很厉害，各个企业又不可能自己改造，那么五轴数控抛光机大修改造思路，专业化发展就成为不可避免的趋势。这就需要企业领导避开自己的弱势，充分利用市场，选择国内具有设计、制造、大规模改造能力的五轴数控抛光机专业厂家，将最新的机型、电气控制方案、自动化上下料等融入到要改造的五轴数控抛光机上，使大修改造后的五轴数控抛光机与全新制造的机型在性能需求等方面相差无几。
3 “升级”——五轴数控抛光机大修改造方案选择
3．1 前期准备
(1) 技术可行性分析
    根据使用要求，对五轴数控抛光机的抛光头部件结构、工作台部件结构、XYZ三轴所具有的行程等进行全面技术论证，编制改造任务书，使得五轴数控抛光机改造后达到预期效果和目的。
(2)经济可行性分析
a．分析要达到大修改造目标所需投入资金，以及性价比的论证。
b．对投入产出率进行估算，能否较快收回投资，尽快产生较好效益。
c. 预算资金是否有保证。
3．2 技术方案准备
   根据原有机型对要改造的新机型作出详细的技术方案，主要为XYZ三轴行程论证、丝杆导轨规格、抛光头部件结构、工作台部件结构及水管路、气控系统、润滑系统以及电气控制系统等的可行性技术方案。特别是工作台部件，目前最新的设备，都是带力控的机型，最好考量是否能够满足改造要求。与原设备相匹配的元器件如丝杆、导轨、减速机等尽可能选择本公司正在使用的配套厂家产品，尽可能选择标准件，使备件的供应更方便和经济，同时更有利于管理，在满足工艺要求的前提下不提高配置标准，以降低成本。
4 “升级”项目的实施
    4．1 施工队伍的选择
    施工队伍的选择，这是重中之重的工作，应该对参与投标单位的资质、信誉、技术力量、资金等作全面考核，参与项目承包的公司应具备如下条件：完整高效的技术支持系统，关键是人的因素，该公司应具备一支包括机械、电气、液压、工艺等全方位的具有多年丰富的设计、制造、装配、调试、售后工作经验的工程师队伍。绝对不可能是“游击队队伍”所能承担的，如需对底座、立柱等安装座等大件进行加工时，应考虑该公司的加工能力及运输费用，特别是当今人工成本居高不下情况下，更要权衡经济性，因为五轴数控抛光机属于精密机床，并不是临时队伍能承担的，必须有经验沉淀的企业才能完成。同时还要考虑该公司的规模、资金状况等诸多因素。

    4．2 项目的具体实施
    无论在现场或改造厂家进行大修改造，在设计方案审定之后，能提前加工的零件必须先投料加工，以便缩短五轴数控抛光机大修改造周期，对于周期长的导轨、丝杆等零件，需要提前预定，对底座导轨上平面、Z轴滑板、C轴中心机构、传动系统等进行检查，对超差零件需进行刮研以满足制造精度的要求，最后，根据项目，按计划对各个改造点进行施工，完成后，按新机试机流程，先空车运行，然后，安装治具及耗材，对产品进行试生产，开始，按30%负荷进行加工，待稳定后，最后进行满负荷试车及验收工作。
    4．3 资料、培训及保修
    对在大修改造前后的状况记录进行整理，方便日后查阅，对大修改造的设计资料归档并提供给用户，包含精度检测指标原始文件、关键外购件的说明书、配置清单、易损件清单，维护保养手册，全部要求留存电子档和纸质档并存。同时还要对用户进行技术培训，培训人员包括维修工程师、现场操作员、生产技术专员等。要将维护保养、精度检测等文件做成ISO标准SOP文件，方便现场技术人员使用。

5 案例介绍

近年来，本公司完成了几个改造案例，取得了圆满成果，基本上都是按照上述形式及步骤和流程来组织完成的。下表是其中一个改造项目所涉及的改造部分。在进行该项目改造之前，我司派了资深工程师团队对技术进行了技术可行性分析，考察了现场设备，查阅了相关技术资料，认真听取了客户的要求，以及用户工程师的使用经验，做出了技术可行性报告，然后根据技术可行性报告进行了经济可行性分析，并报告给用户，和用户一起分析了各项利弊，做了一个完备的改造技术方案，最终经过和用户技术团队商讨，认可了技术方案。由于我们本身就是做数控抛光机的专业厂家，拥有专业的队伍，再加上报价合理，客户最终选择了我们。

通过一段紧张有序的返厂施工，最终完美交付给客户，设备达到了预期，技术标准和准新机不相上下。

5.1  **公司改造项目及内容

序号	部件组	改造项目	改造内容
1	抛光头部件	A轴主轴箱	1、更换主轴箱铝板及内部所有传动轴、齿轮、离合器、气动滑环及左、右转轴； 2、主轴箱内部封装齿轮润滑油，确保内部传动齿轮充分润滑，提高可靠性，延长使用寿命。
		齿轮组	将原速比1：1的齿轮组，更换为第一和第三面安装速比1：2.5的齿轮副，抛头输出转速至5000转/分；第二和第四面安装速比1：5的齿轮副，抛头输出转速提升至10000转/分，充分满足抛光工艺和效率。
		抛光头支撑臂	将适配多轴齿轮副抛光头的支撑臂更换为适配单轴器齿轮副抛光头的支撑臂。
		抛光头S轴电机	更换抛光头S轴伺服电机（将原4.7kw、23N.m伺服电机更换为：5.5kw、35N.m伺服电机）功率扭矩加工，可以加大抛光预压量。
2	喷液管路及冷却控制系统	喷液管路及控制系统	增加2路喷液管，以适应多角度抛光冷却。
		水箱部件	将磨液桶部件，更换成水箱部件，以适应大容积和大流量需求。
		卷管器	在外防护上开安装孔，将卷管器装置安装固定，使得冷却水软管不干扰抛光头及工件。
3	数控系统	控系统高速运算卡	将原数控系统低速控制卡，更换成高速运算处理模块。
		高灵敏度压力传感器	将原来的圆形低速传感器，更换成高灵敏度条形压力传感器， 提高反应速度，适用全程力控。
		压力高速采集转换模块	适应高转速，以及实时力控，将原来的压力传感器放大器，更换成高速采集转换模块。
4	工作台部件	V轴传动部件	为了适应新型的高速条形传感器，以及高精度C轴传动，将原老款V轴传动部件，更换成新款V轴传动部件，包含高精度减速机、安装结构件，以及新型C轴防护，新型气动旋压装置等。
		工作台铸件及其防护	适配高精度C轴，新款V轴传动部件，更换新的工作台铸件，适应新的工作台，更换工作台防护。
5	外防护部件	外防护护罩	将外防护升级成不锈钢材质，并且做喷塑处理，颜色外观和原来保持一致。满足高轻度防腐蚀要求。

5.2 改造步骤

针对以上的改造项目和内容，我们制定了详细的改造流程，流程如下：

6 结束语
    五轴数控抛光机“升级”——大修改造事业大有可为，在我国现阶段形势下，对大批自动化程度及各项机械性能较差的五轴数控抛光机进行大修改造，以较少的资金投入使这些设备充分发挥效能、创造效益，满足3C工厂生产需求，是各3C代工企业发展不可忽视的战略措施。

作者简介：彭革辉，出生于1978年4月，任职于湖南宇环精密制造有限公司，高级工程师，致力于五轴数控抛光机、精密研磨抛光机等研发设计，20年从业经验，行业资深专家。

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