一、立项背景

中车戚墅堰机车有限公司自上世纪八、九十年代以来，陆续从国外国内购置了一批高价值大型精密机床，这些机床对主产品关键零部件加工起决定性作用，并且具有产品加工工艺不可替代的特点，随着使用日久和寿命周期的逐步接近或超役，这批机床很大一部分陆续进入技术状况加速劣化周期，其性能和精度已不能满足产品加工的要求，以往通常的做法是经过大修或改造后降级使用，造成产品精加工能力不足，并通过新增机床解决精加工瓶颈，一旦新增任何一台机床均要上千万到五、六千万，在当前市场产品以多品种、小批量为主的现状下，这种方式其投资大、周期长，且投入产出经济性差。因此，如何应用设备再制造技术使这批技术已劣化的高价值大型精密机床提高性能恢复精度满足产品加工需要并具备新的机床寿命周期，成为急需研究的一项重要技术课题。

2013年4月，中车戚墅堰机车有限公司选择技术已劣化高价值大型精密机床德国产龙门加工中心、机体龙门加工中心、德国产曲轴连杆颈磨床、机体组合机床等四台设备作为再制造技术研究的对象逐台实施再制造。

二、再制造主要研究内涵、方法、关键技术和创新亮点

1.再制造价值判断,机床再制造的经济性是判断机床再制造可行性的关键性因素。高价值大型精密机床其品牌价值和技术附加值非常高,尤其是进口机床，因此，充分利用国内制造成本、技术资源成本、人才资源成本较低和原有机床品牌价值和技术附加值高的因素，对高价值大型精密机床实施再制造其经济效益非常明显，有较高的再制造价值；

2.应用较为成熟和经济的再制造技术，掌握和了解机床的功能失效特征和数据、零部件性能退化的特征和数据，从而确定更换或修复零部件种类、数量和性能参数，对整机性能和功能进行再造设计；

3.通过应用minitab统计分析软件对机床产品关键加工精度项点的一致性、离散性、趋势性进行描述性统计和正态性检验评估，判断机床关键重点精度项点中的已完全失效、有失效趋势、离散不稳定等项点；

4.建立项目创新管理模式，严格过程质量控制，创新性编制《机床再制造工艺技术卡片》，明确关键重点零部件、整机的更换、加工、装配、性能等的技术要求、精度等级、功能水平和性能特性，这一管理模式在国内具有首创性；

5.机床失效关键件的替代是决定再制造工程是否能成功的决定性因素，由于国外或国内主要机床制造厂考虑知识产权和技术保密，一般不标出零部件制造厂、型号、规格，更不会提供任何参数。因此，既要更换失效和预计失效的零部件又要对改造部分的零部件替换进行重新设计，且最终要达到和优于原制造厂性能水平和出厂精度标准，严格意义上说是机床再制造过程中最复杂的系统工程，同时又存在着巨大的风险。

6.确定各机床再制造技术难点及解决措施，①国内无法制造或制造质量水平有差距的高价值零部件的修复，如全静压蜗杆蜗母条，采购整套进口件，其费用约需35万欧元左右，且交货期须12个月，通过研究自主实施修复，达到精度要求和功能要求，该技术已申请国家实用新型专利。②为提高机床性能扩展功能，对原机床已失效的重要功能部件进行设计制造，设计制造了一批组合机床气缸孔及止推面复合刀具，实现由加工16V280机体单一产品扩展功能为能满足R12V280、16V280及R12V260三种型号机体的柔性加工机床的目标，该技术发明已获国家发明专利授权。③为实现关键部件功能性能的试验验证，设计制造了机床的加工单元性能试验台，不仅大大提高了安装调试效率，更重要的是从技术手段上保证了机床加工质量能力和加工精度等级。④机床紧固件强度等级在实现机床精度长期稳定性起到极其重要的作用，国外机床制造商对紧固件都有详细的理论设计和应用验证数据，国内厂商在这方面有很大的欠缺，很多制造厂基本处于只要求规格参数，无强度等级要求的状态，造成国内很多大型、精密机床整机精度参数与国外著名厂商的基本一致甚至更高，但不能保持加工产品精度长期稳定性。通过对机床紧固件强度等级的计算应用，提升精度长期稳定可靠，在国内具有技术领先性。

三、实施应用前后效果及主要技术经济指标

1.机床达到和优于原机床制造厂出厂验收标准，并基本达到机床原出厂交验实测精度，为大型精密机床精度提升和性能恢复提供了一个成功的范例，同时为今后大型精密机床的再制造积累了经验。

2.恢复和提升机床整体工艺性能，实现280系列机体、曲轴精加工的目标。解决了280系列柴油机机体和曲轴精加工的瓶颈。产品关键精度项点过程能力指数Cpk由1.16提升至1.36，提升20%。设备故障停机率比之前大幅降低50%以上。

3.通过对机体组合机床主轴结构改造及动力头结构优化设计等局部项点的完善，同时设计制造了R12V油泵气推杆孔复合半精镗座镗刀、R12V油泵气推杆孔复合精镗座镗刀、16V280气缸孔及止推面镗排镗刀、R12V280气缸孔及止推面镗排镗刀、E01气缸孔镗排镗刀，实现由加工16V280机体单一产品扩展功能为能满足R12V280、16V280及R12V260三种型号机体的柔性加工要求的目标。

4.国内顶级机床制造厂制造的机体龙门加工中心在原出厂时的精度水平仅能承担柴油机机体产品半精加工，通过再制造提升精度水平实现柴油机机体产品精加工，在国内实现首创。

5.四台机床再制造全过程的相关制造费用、外购件费用、人工费用、研发费用及外单位协作费用的总费用与机床原制造厂的报价（不承诺达到原机床出厂精度）相比节约的直接费用为2462.72万人民币。

6.培养了一批机床再制造专业化人才，同时为今后逐步对加工曲轴、机体、缸头、凸轮轴、连杆的已开始失效的高价值关键大型精密机床持续推广再制造提供了技术积累和依据。

四、可推广应用范围

虽然我国工作母机制造数量在世界上首屈一指，但在高端高价值大型精密机床的制造水平与欧美日机床制造强国相比有很大的差距，因此，我国机床工业被称为“低端内战、中端争夺、高端失守”，导致从上世纪80年代末以来，进口的高端机床占到国外高端机床生产量50%以上，有些年份达到80%左右，对于这批大部分技术性能已失效且存量巨大的高端大型精密机床，应用再制造技术恢复和提升其原有的技术性能水平，不仅有庞大的市场容量和发展前景，更重要的是可提升我国高端机床制造水平和体现了绿色制造的社会效益。