提高數控機床使用效率的方法

庹海濤 王軍

摘要：隨著科技的進步，數控機床在機加工行業的使用越來越普及，本文通過生產組織、加工方法闡述了提高加工中心使用效率的方法。

關鍵詞：數控機床、管理、加工路線、質量、效率

隨著科技的不斷發展，數控機床在逐漸增加，如何用好數控機床，特別是如何提高數控機床的使用效率，在生產中顯得尤為重要。下面就我個人從事數控機床工作的一點經驗，從生產組織和技術的角度談談提高數控機床使用效率的一點體會。

一、設置專人進行管理：

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

二、減少更換工裝的頻次：

要提高機床的使用效率，就要盡量減少工裝的切換次數。對于長線產品，加工時可以考慮把兩、三個月的產品數量集中到一起進行加工，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、合理安排機床操作人員操作機床的數量：

現在，許多公司加工中心的機床操作人員在工作時，一般操作3臺或4臺機床，對加工路線較長的產品，滿足使用要求。對于加工路線較短的產品，一個人操作3臺或4臺機床就忙不過來，降低了機床的使用效率。因此，根據工件的加工節拍，合理安排每名操作人員操作機床的數量，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：

現在，加工中心上生產的產品都需要首件定型，而大部分零件都是依靠三坐標測量機進行定型的，這樣每次產品定型時都要排隊，有時要用一、兩個小時才能定型完產品，這樣有許多機床都停在那里等待，浪費很大。可否變通首件定型的模式，對每臺機床規定一個定型時間，如一部分機床定型放在8：00至8：30，一部分機床定型放在8：30至9：00，讓部分機床的定型時間錯開，這樣可減少等待時間，提高機床的使用效率。

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顯示出很多的優點和強大的生命力，成為制造技術提高加工效率和質量、降低成本的主要途徑。

實踐證明，當切削速度提高10倍，進給速度提高20倍，遠遠超越傳統的切削“禁區”后，切削機理發生了根本的變化。其結果是：單位功率的金屬切除率提高了30%～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，切削振動幾乎消失;切削加工發生了本質性的飛躍。根據目前機床的情況來看，要充分發揮先進刀具的高速加工能力，需采用高速加工，增大單位時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

在數控機床切削加工中，金屬切削刀具的作用不亞于瓦特發明的蒸氣機。制造刀具的材料必須具有很高的高溫硬度和耐磨性，必要的抗彎強度、沖擊韌性和化學惰性，良好的工藝性（切削加工、鍛造和熱處理等），并不易變形。目前國內外性能好的刀具材料主要有：金屬陶瓷、硬質合金涂層刀具、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對切削效率的高低和加工質量有很大影響，高速切削時的刀具前角一般比普通切削時小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、加快涂層技術的開發

刀具涂層技術自從問世以來，對刀具性能的改善和加工技術的進步起著非常重要的作用，涂層刀具已經成為現代刀具的標志，在刀具中所占比例已超過50%。在21世紀初，涂層刀具的比例將進一步增加，有望在技術上突破CBN涂層技術，使CBN的優良性能在更多的刀具和切削加工中得到應用（包括精密復雜刀具和成形刀具），這將全面提高加工黑色金屬的切削水平。此外，納米級超薄超多層和新型涂層材料的開發應用的速度將加快，涂層將成為改善刀具性能的主要途徑。

4、選擇高精度刀片

高精度數控機床上刀片的跳動量應控制在2～5μm。隨著數控機床的發展，相應出現刀片的表面改性涂層處理（基體為高速鋼、WCo類硬質合金、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程和增加切削阻尼，抑制顫振，相應地減少每個刀齒的進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、建立合理的刀具儲備

如果平常一把刀具也不儲備，或儲備數量太少，很快就用完了，而新刀具一時又買不到，這樣必然會影響數控加工的效率。因此需要根據公司生產的實際情況，建立合理的刀具儲備。

7、設計簡易的磨刀夾具

機夾銑刀盤效率高，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公司來說可獲得較高經濟效益。

8、加工方式的選擇

加工方式可分為順銑與逆銑兩種。而加工中心的機械傳動系統和結構本身就有較高的精度和剛度，相對運動面的摩擦系數小，傳動部件的間隙小，運動慣量小，并有適當的阻尼比，因此可以采用順銑的方式加工，以提高加工效率。

9、選擇合理的加工路線

確定正確簡潔的加工路線，是保證加工質量和提高效率的基礎。編程時確定加工路線的原則主要有：應能保證零件的加工精度和表面粗糙度的要求;應盡量縮短加工路線，減少刀具空程移動時間;應使數值計算簡單，程序段數量少，以減少編程工作量。

10、工件裝夾的選擇

首先，應盡量采用組合夾具，由于通用夾具的柔性差、定位精度相對較低，當產品批量比較大、加工精度要求高時可以設計專用夾具。其次，在選擇工裝時應有利于刀具交換和在線測量，避免發生碰撞干涉。

11、加工中心的輔助設備要配套

在加工中心采用如刀具預調儀，自動測量裝置，精密的檢測儀等測量裝置。采用自動測量裝置時，操作員無須對零件的定位保證非常精準，也不需要操作員時刻移動和調節零件以配合加工程序的某些固定坐標系，可以減少裝夾時間。借助測量，原來包括裝夾時間在內需要2.5小時的一個工序降低到了1.5小時。此外，這些測量裝置的應用還可以降低加工誤差。

12、操作人員技能與知識培訓

建立一套完善的培訓體系，編寫適應現代切削加工技術發展的新教材，加強技術人員對理論知識的學習，加強企業內部和外部的技術交流是十分必要的。

以上是自己對數控加工中心提高加工效率的一點認識，寫出來與大家探討，希望能通過大家共同的努力，能進一步提高數控加工中心的加工效率。

參考文獻：

⑴數控機床使用技術

⑵數控機床編程

⑶數控機床夾具的使用