淺談數控激光切割時間定額的編制方法

秦萬春

摘要：近年來，國內制造業迅猛發展，先進的數控設備被投入使用。多數企業引進了通快、百超和田中等高精度的激光切割設備，來提高產品質量，滿足零件的高標準要求。擁有先進的機械設備，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公司激光切割設備Trulaser 3040為例，分析數控激光切割設備加工零件的過程，簡要說明如何編制數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.

關鍵詞：定額標準;激光切割;數控

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? 數控激光切割設備簡介

數控切割代表了高科技的生產方式，是先進的優化套料計算技術與計算機數控技術和切割機械相結合的產物。數控激光切割機工作原理：首先編制程序、將程序輸入數控切割機的控制系統，控制系統發送前進、后退、左、右的指令到機床驅動系統，控制電機的正反轉及轉速帶動機床行動，由此實現對割槍的控制。隨著各企業的生產需要，大功率、大幅面的設備被廣泛應用。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備Trulaser 3040，工作區域最大縱向尺寸4000mm×2000mm，通快射頻CO2激光發生器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。通快設備Trulaser 3040的特點主要是：精度高、切割速度快、熱影響區小、不易變形和切縫平整等特點。通快設備優越的切割性能，對于滿足國際標準ISO2768，也能做到游刃有余。因此，本文以通快設備Trulaser 3040為例，淺談數控激光切割時間定額的編制方法。

2? 數控激光切割定額的時間構成

T批量=T準終+T單*批量

T單=T切*（1+K）

K：布、休、輔助時間占作業時間比例百分比。

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

②布、休和輔助時間：根據實測確定。布、休和輔助時間不單獨給出，按作業時間百分比攤入定額，具體項目和時間（見表1）。

③作業時間：激光設備執行程序到完成零件切割所用的時間。作業時間受材質、板材厚度和零件幾何形狀的影響。材質和板材厚度影響激光切割的速率、穿孔時間。執行相同速率的零件，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? 原始數據收集與整理

①切割長度L：激光割槍根據預先編寫的程序，行走至整個零件切割完成后的軌跡。根據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，發現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，并計算套圖內全部零件的切割長度，用于測算平均切割速度的基礎數據。寫實數據要針對同一厚度的多張套料板材，進行記錄，取算數平均值。不能以點帶面，以一張套料的寫實數據確定計算激光切割的平均速度。受到板材材質、厚度的影響，測算平均切割速度時，要對相同材質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）。根據圖線判斷，時間與切割長度之間的關系為：L=VS即V=L/S。

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

4? 數控激光切割單件時間定額標準數學模型的建立

在確定了T切割時間、輔助時間及布、休時間的基礎上，建立激光切割時間定額數學模型：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%。

經過分析圖紙和實際觀察，查找定額水平偏差較大的原因。發現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據（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，建立穿孔時間數學模型。根據圖3中圖像變化規律，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

任選兩組數據：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生變化，所以H13mm-H16mm段圖像的方程為：T穿=KHn+b

根據圖像，令b=2.24。

選15mm和16mm的兩組數據代入方程：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，數控激光切割的時間定額標準數學模型為：

T單=L/v*（1+K）+0.013H2.08*穿孔次數 （H<13）

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

5? 批量生產激光切割設備時間定額標準的編制

根據激光切割定額時間的構成，在批量生產中T準終時間是實際生產中必須發生的，通過日常數據的記錄、分析，確定批量生產中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，以及一批次生產的零件數量，將數據帶入批量生產定額的時間構成，最終建立批量生產的時間定額的數學模型：

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

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

勞動定額標準化，是企業勞動定額科學管理的基礎。制定數控激光切割的工時定額標準，將是企業內部勞動定額科學技術管理的趨勢。

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.北京市機械工業管理局.北京機械工業勞動管理協會，1987.

[2]霍連榮.淺談加強企業勞動定額管理[J].科技創新生產力，2014（2）：241.

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