提高數(shù)控機(jī)床使用效率的方法

庹海濤 王軍

摘要：隨著科技的進(jìn)步，數(shù)控機(jī)床在機(jī)加工行業(yè)的使用越來(lái)越普及，本文通過(guò)生產(chǎn)組織、加工方法闡述了提高加工中心使用效率的方法。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床、管理、加工路線、質(zhì)量、效率

隨著科技的不斷發(fā)展，數(shù)控機(jī)床在逐漸增加，如何用好數(shù)控機(jī)床，特別是如何提高數(shù)控機(jī)床的使用效率，在生產(chǎn)中顯得尤為重要。下面就我個(gè)人從事數(shù)控機(jī)床工作的一點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)，從生產(chǎn)組織和技術(shù)的角度談?wù)勌岣邤?shù)控機(jī)床使用效率的一點(diǎn)體會(huì)。

一、設(shè)置專人進(jìn)行管理：

目前，許多公司都有大量的數(shù)控設(shè)備，少則十幾臺(tái)，多則幾百臺(tái)，而這些機(jī)床的使用的效率的高低主要取決于數(shù)控機(jī)床操作人員。多數(shù)情況下，1名操作工操作多臺(tái)數(shù)控機(jī)床，這樣機(jī)床加工過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題后，白班由較為熟悉的操作人員（主要是班長(zhǎng)）進(jìn)行處理，問(wèn)題解決較快，對(duì)生產(chǎn)影響較小，有時(shí)由操作工自己進(jìn)行處理，此時(shí)操作工操作的其它機(jī)床都有可能停止工作，而且操作工的素質(zhì)參差不齊，問(wèn)題解決快慢不一樣，這樣對(duì)生產(chǎn)影響就較大，甚至產(chǎn)生大量廢品。因此每班配備1-2名編程人員，主要處理機(jī)床加工中出現(xiàn)的問(wèn)題，另外作一些輔助性的工作，如傳輸程序、更換工裝，對(duì)更換加工零件的機(jī)床進(jìn)行調(diào)試。這樣，操作人員只操作機(jī)床，即可提高機(jī)床的使用效率，又能減少零件加工過(guò)程中的廢品。

二、減少更換工裝的頻次：

要提高機(jī)床的使用效率，就要盡量減少工裝的切換次數(shù)。對(duì)于長(zhǎng)線產(chǎn)品，加工時(shí)可以考慮把兩、三個(gè)月的產(chǎn)品數(shù)量集中到一起進(jìn)行加工，這樣就減少了更換工裝的頻次，提高了加工中心的使用效率。

三、合理安排機(jī)床操作人員操作機(jī)床的數(shù)量：

現(xiàn)在，許多公司加工中心的機(jī)床操作人員在工作時(shí)，一般操作3臺(tái)或4臺(tái)機(jī)床，對(duì)加工路線較長(zhǎng)的產(chǎn)品，滿足使用要求。對(duì)于加工路線較短的產(chǎn)品，一個(gè)人操作3臺(tái)或4臺(tái)機(jī)床就忙不過(guò)來(lái)，降低了機(jī)床的使用效率。因此，根據(jù)工件的加工節(jié)拍，合理安排每名操作人員操作機(jī)床的數(shù)量，能在一定程度上提高加工中心的使用效率。

四、變通首件定型的模式：

現(xiàn)在，加工中心上生產(chǎn)的產(chǎn)品都需要首件定型，而大部分零件都是依靠三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)進(jìn)行定型的，這樣每次產(chǎn)品定型時(shí)都要排隊(duì)，有時(shí)要用一、兩個(gè)小時(shí)才能定型完產(chǎn)品，這樣有許多機(jī)床都停在那里等待，浪費(fèi)很大?？煞褡兺ㄊ准ㄐ偷哪Ｊ?，對(duì)每臺(tái)機(jī)床規(guī)定一個(gè)定型時(shí)間，如一部分機(jī)床定型放在8：00至8：30，一部分機(jī)床定型放在8：30至9：00，讓部分機(jī)床的定型時(shí)間錯(cuò)開(kāi)，這樣可減少等待時(shí)間，提高機(jī)床的使用效率。

五、提高工件切削效率：

1、合理選擇切削用量：

當(dāng)前以高速切削為代表的干切削、硬切削等新的切削工藝已經(jīng)顯示出很多的優(yōu)點(diǎn)和強(qiáng)大的生命力，成為制造技術(shù)提高加工效率和質(zhì)量、降低成本的主要途徑。

實(shí)踐證明，當(dāng)切削速度提高10倍，進(jìn)給速度提高20倍，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越傳統(tǒng)的切削“禁區(qū)”后，切削機(jī)理發(fā)生了根本的變化。其結(jié)果是：?jiǎn)挝还β实慕饘偾谐侍岣吡?0%～40%，切削力降低了30%，刀具的切削壽命提高了70%，大幅度降低了留在工件上的切削熱，切削振動(dòng)幾乎消失;切削加工發(fā)生了本質(zhì)性的飛躍。根據(jù)目前機(jī)床的情況來(lái)看，要充分發(fā)揮先進(jìn)刀具的高速加工能力，需采用高速加工，增大單位時(shí)間材料被切除的體積（材料切除率Q）。

2、選擇性能好的刀具材料

在數(shù)控機(jī)床切削加工中，金屬切削刀具的作用不亞于瓦特發(fā)明的蒸氣機(jī)。制造刀具的材料必須具有很高的高溫硬度和耐磨性，必要的抗彎強(qiáng)度、沖擊韌性和化學(xué)惰性，良好的工藝性（切削加工、鍛造和熱處理等），并不易變形。目前國(guó)內(nèi)外性能好的刀具材料主要有：金屬陶瓷、硬質(zhì)合金涂層刀具、陶瓷刀具、聚晶金剛石（PCD）和立方氮化硼（CBN）刀具等。

此外，刀具切削部分的幾何參數(shù)對(duì)切削效率的高低和加工質(zhì)量有很大影響，高速切削時(shí)的刀具前角一般比普通切削時(shí)小10°，后角大5°～8°。為防止刀尖處的熱磨損，主、副切削刃連接處應(yīng)采用修圓刀尖或倒角刀尖，以增大局部刀尖角，增大刀尖附近切削刃的長(zhǎng)度和刀具材料體積，以提高刀具剛性和減少刀具破損率。

3、加快涂層技術(shù)的開(kāi)發(fā)

刀具涂層技術(shù)自從問(wèn)世以來(lái)，對(duì)刀具性能的改善和加工技術(shù)的進(jìn)步起著非常重要的作用，涂層刀具已經(jīng)成為現(xiàn)代刀具的標(biāo)志，在刀具中所占比例已超過(guò)50%。在21世紀(jì)初，涂層刀具的比例將進(jìn)一步增加，有望在技術(shù)上突破CBN涂層技術(shù)，使CBN的優(yōu)良性能在更多的刀具和切削加工中得到應(yīng)用（包括精密復(fù)雜刀具和成形刀具），這將全面提高加工黑色金屬的切削水平。此外，納米級(jí)超薄超多層和新型涂層材料的開(kāi)發(fā)應(yīng)用的速度將加快，涂層將成為改善刀具性能的主要途徑。

4、選擇高精度刀片

高精度數(shù)控機(jī)床上刀片的跳動(dòng)量應(yīng)控制在2～5μm。隨著數(shù)控機(jī)床的發(fā)展，相應(yīng)出現(xiàn)刀片的表面改性涂層處理（基體為高速鋼、WCo類硬質(zhì)合金、Ti基類金屬陶瓷），很大程度上提高了刀片精度。

5、提高加工表面質(zhì)量

在保持相同的切削效率（即相同Q值）下，提高切削速度可改善切屑形成過(guò)程和增加切削阻尼，抑制顫振，相應(yīng)地減少每個(gè)刀齒的進(jìn)給量能降低切削表面軌跡形成的殘留高度，改善表面粗糙度，從而有利于精密零件和模具的加工。

6、建立合理的刀具儲(chǔ)備

如果平常一把刀具也不儲(chǔ)備，或儲(chǔ)備數(shù)量太少，很快就用完了，而新刀具一時(shí)又買不到，這樣必然會(huì)影響數(shù)控加工的效率。因此需要根據(jù)公司生產(chǎn)的實(shí)際情況，建立合理的刀具儲(chǔ)備。

7、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易的磨刀夾具

機(jī)夾銑刀盤效率高，使用方便，深受操作者歡迎，但刀片消耗量大，使用成本高，而且多數(shù)情況下刀片的損壞是由于刃口磨損造成的，因此刀片的重磨再利用對(duì)公司來(lái)說(shuō)可獲得較高經(jīng)濟(jì)效益。

8、加工方式的選擇

加工方式可分為順銑與逆銑兩種。而加工中心的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)本身就有較高的精度和剛度，相對(duì)運(yùn)動(dòng)面的摩擦系數(shù)小，傳動(dòng)部件的間隙小，運(yùn)動(dòng)慣量小，并有適當(dāng)?shù)淖枘岜?，因此可以采用順銑的方式加工，以提高加工效率?/p>

9、選擇合理的加工路線

確定正確簡(jiǎn)潔的加工路線，是保證加工質(zhì)量和提高效率的基礎(chǔ)。編程時(shí)確定加工路線的原則主要有：應(yīng)能保證零件的加工精度和表面粗糙度的要求;應(yīng)盡量縮短加工路線，減少刀具空程移動(dòng)時(shí)間;應(yīng)使數(shù)值計(jì)算簡(jiǎn)單，程序段數(shù)量少，以減少編程工作量。

10、工件裝夾的選擇

首先，應(yīng)盡量采用組合夾具，由于通用夾具的柔性差、定位精度相對(duì)較低，當(dāng)產(chǎn)品批量比較大、加工精度要求高時(shí)可以設(shè)計(jì)專用夾具。其次，在選擇工裝時(shí)應(yīng)有利于刀具交換和在線測(cè)量，避免發(fā)生碰撞干涉。

11、加工中心的輔助設(shè)備要配套

在加工中心采用如刀具預(yù)調(diào)儀，自動(dòng)測(cè)量裝置，精密的檢測(cè)儀等測(cè)量裝置。采用自動(dòng)測(cè)量裝置時(shí)，操作員無(wú)須對(duì)零件的定位保證非常精準(zhǔn)，也不需要操作員時(shí)刻移動(dòng)和調(diào)節(jié)零件以配合加工程序的某些固定坐標(biāo)系，可以減少裝夾時(shí)間。借助測(cè)量，原來(lái)包括裝夾時(shí)間在內(nèi)需要2.5小時(shí)的一個(gè)工序降低到了1.5小時(shí)。此外，這些測(cè)量裝置的應(yīng)用還可以降低加工誤差。

12、操作人員技能與知識(shí)培訓(xùn)

建立一套完善的培訓(xùn)體系，編寫(xiě)適應(yīng)現(xiàn)代切削加工技術(shù)發(fā)展的新教材，加強(qiáng)技術(shù)人員對(duì)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，加強(qiáng)企業(yè)內(nèi)部和外部的技術(shù)交流是十分必要的。

以上是自己對(duì)數(shù)控加工中心提高加工效率的一點(diǎn)認(rèn)識(shí)，寫(xiě)出來(lái)與大家探討，希望能通過(guò)大家共同的努力，能進(jìn)一步提高數(shù)控加工中心的加工效率。

參考文獻(xiàn)：

⑴數(shù)控機(jī)床使用技術(shù)

⑵數(shù)控機(jī)床編程

⑶數(shù)控機(jī)床夾具的使用