我公司自20世紀80、90年代以來，陸續(xù)從國外引進了一批高精密和重型大型立式加工中心機床，這些機床對公司主產(chǎn)品關鍵零部件加工起決定性作用，并且具有產(chǎn)品加工工藝不可替代的特點，該批設備隨著使用日久和壽命周期的逐步接近陸續(xù)進入技術狀況加速劣化周期，部分設備其性能和精度已不能滿足產(chǎn)品加工的要求，對于這類設備，以往一般采用檢修、大修和改造后降級使用，并逐步實施更新的模式，但在當前我公司主產(chǎn)品以多品種、小批量為主的情況下，這種模式很難適應生產(chǎn)需要，且投入產(chǎn)出經(jīng)濟性較差。如何使技術已劣化的高精密和重型大型機床恢復性能精度滿足產(chǎn)品加工需要并具備新的機床壽命周期，成為我公司探索和研究的一項重要課題。

現(xiàn)就德國產(chǎn)重型數(shù)控機體立式加工中心再制造工程的探索與實踐過程進行闡述。

機床再制造可行性探索分析

（1）機床失效形式對機床再制造可行性有指導意義。高精密、大型及數(shù)控機床隨著役齡的增加，其機床失效形式主要體現(xiàn)為技術失效和物理失效。通常所說的機床技術失效，即由機床的無形磨損決定的，是從全新狀態(tài)開始使用因技術逐步落后而導致無法適應產(chǎn)品立式加工中心工藝需要的一種失效形式。機床物理失效，即由機床的有形磨損所決定的，是從全新狀態(tài)開始使用，產(chǎn)生有形磨損，造成機床性能逐漸老化、精度逐漸劣化而損壞的一種失效形式。

（2）失效機床的恢復方式對機床再制造可行性提供了判斷依據(jù)。高精密、大型及數(shù)控機床往往承擔企業(yè)主產(chǎn)品關鍵工序加工，一般具有不可替代的作用，這類機床具有技術含量高、結(jié)構復雜程度高和自動化程度高的顯著特點，雖數(shù)量占比低，但平均單價極高，對性能改造、技術升級或再制造及技術附加值高低、自動化水平所決定的。

（3）機床技術附加值高低是判斷機床再制造可行性的基礎。由于各機床制造廠機床產(chǎn)品的品牌價值、技術附加值的不同造成市場價值有極大的差異。大型及數(shù)控機床其技術含量、技術附加值和品牌價值相對較高，從而使該類機床市場溢價較高，因此，機床產(chǎn)品再制造的可行性程度就大。

（4）機床再制造的經(jīng)濟性是判斷機床再制造可行性的關鍵性因素。該機床1991年投用，當時購置費為人民幣1 750萬，如現(xiàn)購置一臺同制造商、同型號和同規(guī)格的新機床需5 500萬人民幣左右，因此，充分利用國內(nèi)制造成本、技術資源成本、人才資源成本較低和原有機床品牌價值和技術附加值高的因素，對該機床實施再制造，則經(jīng)濟效益非常明顯。

制定機床再制造總體實施方案

實施機床再制造，首先須確定再制造質(zhì)量目標，其次須掌握和了解該機床的功能失效特征和數(shù)據(jù)、零部件性能退化的特征和數(shù)據(jù)。

（1）機床再制造質(zhì)量目標。恢復或提升整體性能，恢復或擴展整體功能，達到整體出廠檢驗精度，達到新的使用壽命周期。

（2）充分掌握機床原有技術狀況。①匯總機床之前3年高頻率故障發(fā)生項點和當時故障排除的方法和措施，分析判斷機床零部件失效特征，如工作臺運行爬行嚴重，經(jīng)檢測確定床身蛇形變形，導軌、X軸蝸桿/蝸母條有較嚴重磨損，整機機床精度下降嚴重，工作臺導軌面、壓板靜壓區(qū)面已經(jīng)部分受損。②對整機動態(tài)精度、靜態(tài)精度、附件銑頭精度及其他所有精度項點進行檢測并記錄，與機床原出廠交驗精度進行對比分析，同時，對之前3年加工的柴油機機體168件作為采樣樣本，并對樣本組的8個關鍵加工精度項點進行采樣匯總，應用minitab統(tǒng)計分析軟件對8個關鍵加工精度項點的一致性、離散性和趨勢性進行描述性統(tǒng)計和正態(tài)性檢驗評估，如柴油機機體主軸孔同軸度和孔與孔位置度精度嚴重超差，且有加速劣化的趨勢，并經(jīng)檢測確定Y軸橫梁導軌變形磨損嚴重，導軌上部的卸荷導軌面磨損嚴重，靜壓浮起量幾乎為零，Y向進給系統(tǒng)有噪聲，Y、Z和W軸滾珠絲杠有明顯磨損和剝離點，8個附件銑頭中有6個銑頭精度喪失，主軸錐孔磕碰劃傷嚴重，卸油回路失效，強制潤滑系統(tǒng)失效，主軸軸承磨損嚴重。③對機床進行拆解，并對所有大部件、零部件以及靜壓系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、電器系統(tǒng)和輔助配套系統(tǒng)進行檢測，確定失效或預計失效的零部件及相關數(shù)據(jù)，為確定零部件的更換或保留提供技術依據(jù)。

（3）制定機床再制造實施方案。①對整機和所有附件銑頭的現(xiàn)有動靜態(tài)精度及功能進行全面檢查和檢測，并書面記錄。②基于已磨損或功能失效和可預期時間內(nèi)有可能失效的所有零配件均需更換的原則，詳細列出更換件清單，包括電器系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、靜壓系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)等，明確規(guī)格、型號、品牌及制造廠，并組織采購，同時掌握長周期供貨配件。由于鑄造件經(jīng)過長期自然時效，其殘留應力釋放更加充分，整修后精度穩(wěn)定性更好，故確定保留所有鑄造件。③組織對機床進行全面拆解，對工作臺、床身、升降橫梁、滑枕和主軸、溜板以及所有導軌面、結(jié)合面、傳動機構及附件銑頭等進行檢查和檢測，并書面記錄，依據(jù)檢測結(jié)果，制定所有基礎大部件的加工精度、刮研精度和結(jié)合面的結(jié)合精度，同時按拆解→檢測→整修→安裝→調(diào)試的整個流程編制《機床再制造整修工藝過程卡片》。④依據(jù)功能提升的目標，如主軸中心出水壓力由0.1Mpa提升為0.3Mpa；滑枕拉刀油缸、拉附件頭油缸及附件頭調(diào)掃刀油缸及整體液壓系統(tǒng)進行功能整合集成改造；附件頭拉頭機構為老式旋轉(zhuǎn)T型拉釘結(jié)構改為碟簧、液壓雙重拉緊液壓松開的卡爪結(jié)構；橫梁調(diào)平裝置原采用模擬機械調(diào)整橫梁平衡結(jié)構，改為采用數(shù)字編碼器控制調(diào)整等技術改造方案。⑤按照機床技術準備→拆解→檢測→整修→裝配→安裝→調(diào)試→立式加工中心工藝驗證的再制造整個流程編制機床再制造工程進度計劃表，按周為時間節(jié)點確定每周的工作內(nèi)容及要求。

分析該機床再制造技術難點及解決措施

要實現(xiàn)機床再制造的質(zhì)量目標，需確定影響實現(xiàn)目標的關鍵性技術難點以及制定切實可行的解決措施。

（1）X軸靜壓蝸桿蝸母條是該機床最重要的部件之一，對表面磨損和部分剝離的修復并恢復到原有狀態(tài)在國內(nèi)一直以來沒有很成熟的經(jīng)驗，國內(nèi)制造的產(chǎn)品的質(zhì)量水平與進口件亦有一定的差距，我們與該部件國外原制造廠聯(lián)系，如采購整套進口件，其費用約需35萬歐元左右，且交貨期須12個月，這是我們無法接受的。因此，我們通過大量查閱資料，咨詢國內(nèi)外主要機床廠的專家，結(jié)合我們的判斷，制訂了利用蝸桿蝸母兩頭無磨損的部分拓模制作模型，以該模具為基準刮研蝸桿蝸母條副，達到規(guī)定的法向間隙精度標準的修復方案，實施后完全達到精度要求和功能要求。

（2）Y軸橫梁動載調(diào)平裝置原采用模擬機械結(jié)構調(diào)整橫梁動載平衡，該套裝置已失效10年以上，導致加工產(chǎn)品須通過補償修調(diào)進行，且精度不穩(wěn)定，經(jīng)過查閱資料、分析原理，制訂了采用數(shù)字編碼器控制達到橫梁動載精度的穩(wěn)定的改造方案，最終徹底恢復了橫梁動載平衡功能，保證橫梁動載精度的穩(wěn)定。

（3）機床主軸附件銑頭拉緊系統(tǒng)是該設備頻繁發(fā)生故障的部位，由于該設備是原制造廠的早期產(chǎn)品，故每次發(fā)生故障均須全套進口更換，且費用高、周期長，嚴重影響生產(chǎn)。為此，對原結(jié)構進行重新設計改造加工，改造為碟簧、液壓雙重拉緊液壓松開的拉爪式結(jié)構的方案，該方案實施后提高機床附件銑頭拉緊動作的準確性和工作的可靠穩(wěn)定性，提高維修的便利性，經(jīng)過兩年多的使用效果非常明顯。

（4）機床失效關鍵件的替代是決定再制造工程是否能成功的決定性因素，由于國外立式加工中心制造廠考慮知識產(chǎn)權和技術保密。因此，既要更換失效和預計失效的零部件又要對改造部分的零部件替換進行重新設計，且最終要達到和優(yōu)于原制造廠性能水平和出廠精度標準，如8個附件銑頭主軸和主軸軸承進行配置檢查平衡精度和配置組裝，最終保證附件銑頭的精度和穩(wěn)定可靠。

（5）建立項目創(chuàng)新管理模式，嚴格過程質(zhì)量控制。為保證再制造達到理想的質(zhì)量目標，我們創(chuàng)新性編制了共計24項28頁的《機床再制造整修工藝過程卡片》，明確檢查、修理責任人和切實有效的落實各項工作，并對過程由專家團隊做好監(jiān)控，采用《機床再制造整修工藝過程卡片》這一管理方式在行業(yè)中具有獨創(chuàng)性和先進性。

機床再制造實施完成后的效果

（1）機床達到和優(yōu)于原機床制造廠出廠驗收標準，并基本達到機床原出廠交驗實測精度（見附表），這在我公司尚屬首次，在國內(nèi)同時期進口的同類型機床亦是重大突破，為我公司大型精密進口設備精度提升和性能恢復提供了一個成功的范例，同時為公司大型精密設備的再制造積累了經(jīng)驗。

（2）恢復和提升了機床中心出水、拉刀機構、液壓系統(tǒng)及橫梁平衡系統(tǒng)等裝置的性能，成功實現(xiàn)機體精加工的目標，同時，解決了公司柴油機機體精加工的瓶頸。

（3）投入使用近3年時間，承擔各型新造機體、修理機車柴油機機體精加工約385臺，合格率為100%，產(chǎn)品加工質(zhì)量可靠，精度穩(wěn)定，主軸孔孔徑等關鍵產(chǎn)品精度項點過程能力指數(shù)Cpk由1.16提升至1.36，提升近20%。設備故障停機率比之前大幅降低50%以上。

（4）該立式加工中心機床再制造全過程的相關制造費用、外購件費用、人工費用及外單位協(xié)作費用的總費用共計436萬人民幣，只占到當前新購置同制造商、同型號規(guī)格和功能基本相同機床供貨價格的8%左右，為公司提供了一臺具有新的壽命周期加工母機，其經(jīng)濟效益非常顯著，更重要的是培養(yǎng)一批機床再制造專業(yè)化人才。

結(jié)語

實現(xiàn)機床再制造目標的方法有各種各樣，并沒有固定的模板，也不是一成不變的，需要不斷的探索和實踐，但在保證機床再制造經(jīng)濟性和技術可行性的前提下，實現(xiàn)機床再制造的質(zhì)量目標是再制造工程不變的宗旨。從中也可以看到，針對高精密、大型及數(shù)控機床的再制造工程是作為機床直接用戶期盼和急需的，也是大有市場的，因此，我們認為立式加工中心機床再制造只有適應市場的需要并且為市場用戶所接受，才是機床再制造工程可持續(xù)發(fā)展的真正突破。