一、进口数控机床卧式加工中心数控系统改造的背景
许多企业进口的卧式加工中心因使用年限久，存在多种问题。例如早期进口的设备电气控制单元集成度低，数控系统容易出现故障，且由于进口时间早，缺乏备件，导致机床无法使用等情况。
二、改造前的评估
机械部件检查
通常需要对机床的机械部件进行全面检查，像有的机床机械部件仍然保持较高的精度，如伺服系统、液压系统尚可使用，这是判断是否保留部分原有装置的依据之一。
数控系统及接口检查
计算机控制系统及部分接口单元往往是容易损坏的部分。例如有些机床原配的数控系统可能因为年代久远，出现故障后难以修复，并且相关接口单元也可能损坏，这就需要在改造时进行更换或者升级。
三、改造方案
数控系统的选择
选择西门子810M系统（示例）
在考虑价格和恢复原有机床的各种控制功能的前提下，可选择西门子810M系统实现四轴控制三轴联动。例如某些学校实验室的进口卧式加工中心改造就选用了该系统，它能较好地满足改造需求，并且在功能和性价比上有一定优势。
位置反馈元件的替换
采用增量式编码器
原机床若采用感应同步器作为位置反馈元件进行闭环反馈，而新选择的数控系统（如西门子810M系统基本配置只能处理编码器的反馈信号），此时可采用增量式编码器代替原有的直线感应同步器作为位置反馈元件。考虑到转换模块价格较高，若原机床精度不是非常高（如定位精度为0.02mm），可增加脉冲编码器与伺服电动机轴端直接相联，实现位置的半闭环反馈控制，这样系统调整容易且运行稳定。例如可以选用双轴端编码器实现与电动机轴和测速发电机相联接，分别构成速度及位置反馈。
PLC的应用
采用西门子内装PLC
采用西门子内装PLC控制机床的I/O点，可提高接口的可靠性。由于原系统的PLC工作电压可能与新的PLC不同（如原系统PLC工作电压为交流110V，而西门子PLC工作电压为直流24V），所以需要配置直流继电器模块，在交直流隔离的情况下，实现西门子PLC与机床原输入、输出点的连接。它可以完成对机床限位开关、液压系统、冷却系统、主轴换刀、刀库管理、主轴和进给倍率以及操作面板等控制操作。
主轴部分的改造
机床主轴驱动若只是一个速度单元且为开环控制，主轴的准停可由机械装置和PLC控制。控制过程包括取消主轴使能、挂空挡、主轴减速至20r/min以下、插定位销使主轴定位、发出完成信号；主轴挂挡过程为收到挂挡信号、取消使能、延时确认主轴停，齿轮摇摆挂挡、发出完成信号。
自动换刀功能改造
当系统发出换刀指令时，Z轴退到换刀位置，同时主轴启动定位程序，刀库启动选刀程序，通过机械手自动换刀，Z轴重回加工位置并启动主轴。
DNC接口程序改造（针对数控系统内存小的情况）
若数控系统的内存较小，对复杂曲面的数控加工程序只能采用边加工边传程序的方法。这种通讯方法可利用循环缓冲寄存器，由PLC编程实现。
机床报警文本的建立
对机床的电压、电流、液压回路的压力、液压油面高度、润滑状态等传感器进行检测，建立异常情况的报警文本，并在监视器显示，为操作者提供检修依据。
四、改造后的测试与效果
精度测试
改造后的机床经激光干涉仪测试补偿后，机床的定位精度、重复定位精度达到原有机床的精度；试切标准试件经三坐标测量机测量，其直线度、圆度、孔的定位精度均达到原机床试件的加工精度。
设备重新投入使用
经过改造，原本因故障无法使用的价值较高（如价值200万元）的设备又可以重新投入使用，可在本科生教学、实验室生产或者企业生产等场景中发挥重要作用。
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