淺談數(shù)控激光切割時間定額的編制方法

秦萬春

摘要：近年來，國內(nèi)制造業(yè)迅猛發(fā)展，先進的數(shù)控設(shè)備被投入使用。多數(shù)企業(yè)引進了通快、百超和田中等高精度的激光切割設(shè)備，來提高產(chǎn)品質(zhì)量，滿足零件的高標準要求。擁有先進的機械設(shè)備，就要制定科學的、先進的勞動定額標準。因此，本文以德國通快TRUMPF公司激光切割設(shè)備Trulaser 3040為例，分析數(shù)控激光切割設(shè)備加工零件的過程，簡要說明如何編制數(shù)控激光切割時間定額的方法。

Abstract： In recent years， the domestic manufacturing industry has developed rapidly and advanced numerical control equipment has been put into use. Most companies have introduced high-precision laser cutting equipment from TRUMPF， Baichao and Tianzhong to improve product quality and meet the high standards of parts. With advanced machinery and equipment， it is necessary to establish scientific and advanced labor quota standards. Therefore， this paper takes the Trusser 3040 laser cutting equipment from TRUMPF， Germany as an example to analyze the process of machining parts of numerical control laser cutting equipment， and briefly explains the method to prepare numerical control laser cutting time quota.

關(guān)鍵詞：定額標準;激光切割;數(shù)控

Key words： quota standard;laser cutting;numerical control

中圖分類號：F243.3? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）18-0272-03

1? 數(shù)控激光切割設(shè)備簡介

數(shù)控切割代表了高科技的生產(chǎn)方式，是先進的優(yōu)化套料計算技術(shù)與計算機數(shù)控技術(shù)和切割機械相結(jié)合的產(chǎn)物。數(shù)控激光切割機工作原理：首先編制程序、將程序輸入數(shù)控切割機的控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)發(fā)送前進、后退、左、右的指令到機床驅(qū)動系統(tǒng)，控制電機的正反轉(zhuǎn)及轉(zhuǎn)速帶動機床行動，由此實現(xiàn)對割槍的控制。隨著各企業(yè)的生產(chǎn)需要，大功率、大幅面的設(shè)備被廣泛應用。如加工金屬薄板件性能突出的瑞士百超激光YSTAR 4020，其工作臺尺寸5800mm×3900mm，最大功率4000W。具有較高功率的德國通快設(shè)備Trulaser 3040，工作區(qū)域最大縱向尺寸4000mm×2000mm，通快射頻CO2激光發(fā)生器5000W，工件定位精度（VDI/DGQ3441標準）：±0.1mm/m，切割最大的碳鋼厚度20mm、不銹鋼12mm。通快設(shè)備Trulaser 3040的特點主要是：精度高、切割速度快、熱影響區(qū)小、不易變形和切縫平整等特點。通快設(shè)備優(yōu)越的切割性能，對于滿足國際標準ISO2768，也能做到游刃有余。因此，本文以通快設(shè)備Trulaser 3040為例，淺談數(shù)控激光切割時間定額的編制方法。

2? 數(shù)控激光切割定額的時間構(gòu)成

T批量=T準終+T單*批量

T單=T切*（1+K）

K：布、休、輔助時間占作業(yè)時間比例百分比。

①準終時間：它是每批零件投產(chǎn)前進行必要的準備和投產(chǎn)完畢后進行整理工作所需要的時間。每一批零件發(fā)生一次，單獨使用。根據(jù)實測和日常統(tǒng)計分析確定。

②布、休和輔助時間：根據(jù)實測確定。布、休和輔助時間不單獨給出，按作業(yè)時間百分比攤?cè)攵~，具體項目和時間（見表1）。

③作業(yè)時間：激光設(shè)備執(zhí)行程序到完成零件切割所用的時間。作業(yè)時間受材質(zhì)、板材厚度和零件幾何形狀的影響。材質(zhì)和板材厚度影響激光切割的速率、穿孔時間。執(zhí)行相同速率的零件，切割直線速度要快于切割弧線速度，所以幾何形狀影響切割時間。

3? 原始數(shù)據(jù)收集與整理

①切割長度L：激光割槍根據(jù)預先編寫的程序，行走至整個零件切割完成后的軌跡。根據(jù)計算機軟件或者圖紙計算出零件切割長度，并加上工藝尖尺寸。

②激光平均切割速度的確定：對激光切割工序進行寫實時，發(fā)現(xiàn)激光切割多為套料加工（見圖1）。在記錄切割時間時，應記錄整張板材的切割時間，并計算套圖內(nèi)全部零件的切割長度，用于測算平均切割速度的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。寫實數(shù)據(jù)要針對同一厚度的多張?zhí)琢习宀?，進行記錄，取算數(shù)平均值。不能以點帶面，以一張?zhí)琢系膶憣崝?shù)據(jù)確定計算激光切割的平均速度。受到板材材質(zhì)、厚度的影響，測算平均切割速度時，要對相同材質(zhì)不同厚度的板材分開寫實，保證定額水平的合理性。（見表2）

③平均切割速度數(shù)學模型的建立：

首先將表2中相同板厚不同切割長度及相對應的定額時間值，在直角坐標系中描點連線（見圖2）。根據(jù)圖線判斷，時間與切割長度之間的關(guān)系為：L=VS即V=L/S。

④在各項數(shù)據(jù)標準確定后，即可計算出通快激光不同板厚的平均切割速度（見表3）。

4? 數(shù)控激光切割單件時間定額標準數(shù)學模型的建立

在確定了T切割時間、輔助時間及布、休時間的基礎(chǔ)上，建立激光切割時間定額數(shù)學模型：T單=L/v*（1+K）。

標準驗證：3mm厚度的碳鋼零件W切割長度為1552mm，查表3知道通快激光3mm碳鋼零件的平均切割速度為53.2mm/s，系數(shù)K值0.4，計算得出零件W單件定額時間為0.7分鐘。而實際測時計算出零件W單件定額時間為0.75分鐘，定額偏差9%。

經(jīng)過分析圖紙和實際觀察，查找定額水平偏差較大的原因。發(fā)現(xiàn)零件在切割前均需要穿孔，而穿孔速度較快，極容易忽略。分析不同厚度的穿孔數(shù)據(jù)（見表4）。

①將表4隨零件厚度的變化而變化和的穿孔時間定額在直角坐標系中描點連線（見圖3）。

②計算系數(shù)，建立穿孔時間數(shù)學模型。根據(jù)圖3中圖像變化規(guī)律，明顯看出圖象是一條不易計算的弧線，為計算方便，將弧線分為H1mm-H12mm段和H13mm-H16mm段。

H1mm-H12mm段方程為：T穿=KHn

任選兩組數(shù)據(jù)：H3mm，T穿孔定額0.126s，H8mm，T穿孔定額0.98s，分列方程組：

0.126=K3n

0.98=K8n

解方程組：得，

n=2.08

K=0.013

H1mm-H12mm段穿孔時間定額模型為：T穿=0.013H2.08 （H<13）

由于13mm以上需脈沖穿孔，加工時間及加工方式產(chǎn)生變化，所以H13mm-H16mm段圖像的方程為：T穿=KHn+b

根據(jù)圖像，令b=2.24。

選15mm和16mm的兩組數(shù)據(jù)代入方程：T穿=KHn+b，解方程組：得，

n=0.11

K=62.7

因此H13mm-H16mm段穿孔時間定額模型為：T穿=62.7H0.11+2.24（H≥13）

綜上所述，數(shù)控激光切割的時間定額標準數(shù)學模型為：

T單=L/v*（1+K）+0.013H2.08*穿孔次數(shù) （H<13）

T單=L/v*（1+K）+（62.7H0.11+2.24）*穿孔次數(shù)（H≥13）

5? 批量生產(chǎn)激光切割設(shè)備時間定額標準的編制

根據(jù)激光切割定額時間的構(gòu)成，在批量生產(chǎn)中T準終時間是實際生產(chǎn)中必須發(fā)生的，通過日常數(shù)據(jù)的記錄、分析，確定批量生產(chǎn)中T準終時間標準。（見表5）

固定了T準終時間，核算零件單件定額工時，以及一批次生產(chǎn)的零件數(shù)量，將數(shù)據(jù)帶入批量生產(chǎn)定額的時間構(gòu)成，最終建立批量生產(chǎn)的時間定額的數(shù)學模型：

T批量={22+L/v*（1+K）+0.013H2.08*穿孔次數(shù)}*一批次零件數(shù)量（H<13）

T批量={22+L/v*（1+K）+62.7H0.11*穿孔次數(shù)}*一批次零件數(shù)量（H≥13）

勞動定額標準化，是企業(yè)勞動定額科學管理的基礎(chǔ)。制定數(shù)控激光切割的工時定額標準，將是企業(yè)內(nèi)部勞動定額科學技術(shù)管理的趨勢。

參考文獻：

[1]梁益壽，郭建國，楊俊彪，張桂云.勞動定額編制原理與方法.北京市機械工業(yè)管理局.北京機械工業(yè)勞動管理協(xié)會，1987.

[2]霍連榮.淺談加強企業(yè)勞動定額管理[J].科技創(chuàng)新生產(chǎn)力，2014（2）：241.

[3]安存勝，聶福全.薄板數(shù)控激光切割工藝特點及設(shè)備[J].工程機械，2013（02）.