浅谈提高数控机床的加工效率

2011-08-15陈藜

教练机 2011年1期

陈藜

（洪都航空工业集团，南昌 330024）

0 引言

数控机床具有生产效率和加工自动化程度高，零件的加工精度和产品质量稳定性好，能完成许多普通机床难以加工或根本无法加工的复杂型面加工，几乎不要专用的工装卡具，减少在制品，提高经济效益和大大减轻操作工人的劳动强度等一系列优点。随着制造业的迅速发展，大力发展以数控机床为先导的装备制造业已成为我国政府的一项产业政策，对数控机床的发展产生了重大影响。同时，对用好数控机床、提高数控机床的利用率亦具有重要的现实意义。它不仅能增加企业的效益，而且还有助于提高我国制造业的整体素质和加快建设制造强国的进程。

1 影响数控机床加工的因素

1.1 数控机床应用水平不高

数控加工在中国制造业中已经有了较长的使用时间，虽然有严格的数控机床操作规范、良好的机床维护保养，但是其本身的精度损失是不可避免的。为了控制产品的加工质量，我们应定期对数控设备进行检测维修，明确每台设备的加工精度和加工任务。对于大批量成批生产的零件加工工厂，应严格区分粗、精加工的设备使用，因为粗加工时追求的是高速度、高去除率和低的加工精度，精加工则相反，要求高的加工精度。而粗加工时对设备的精度损害是最严重的，因此我们将使用年限较长、精度较差的设备定为专用的粗加工设备，新设备和精度好的设备定为精加工设备，做到对现有设备资源的合理搭配、明确分工，将机床对加工质量的影响降到最低，同时又保护昂贵的数控设备，延长设备的使用寿命。

1.2 操刀次数及位置不合理

利用数控车床进行批量生产、特别是大批量生产时，在保证加工质量的前提下，提高加工效率、确保加工过程的稳定性是获得良好经济效益的基础。数控车削批量加工时，选择简便的换刀方式，是减少换刀辅助时间、减少机床磨损、降低加工成本的有效途径。改进换刀点设置是为达此目的进行的有效尝试之一。为此，在夹具选择、走刀路线安排、刀具排列位置和使用顺序等方面都要精细分析、优化设计，改进换刀点位置，减少运行成本，提高加工效率。

1.3 编程技巧不强

程序的效率直接影响着机床的工作效率，所以优化编程质量是提高数控机床工作效率的一个重要方法。首先，熟悉机床的指令，充分开发机床的内部功能，寻找高效的编程和加工方法。其次，大力推广计算机编程，加强计算机切削模拟，提高程序的可靠性，从而减少或取消在数控铣床上调试程序的时间。最后是合理编程，尽量减少机床走空刀的情况。

2 提高数控机床加工效率的措施

2.1 培养优秀的数控技术人才

数控机床虽然智能程度很高，但是人的作用却至关重要。没有技术好的编程人员，数控机床的效率就不可能得到有效提高，没有好的机床操作者就达不到最佳加工方式，产品的废品率就会提高，同时也会大大降低数控机床的使用效率和缩短机床的使用寿命。因此，要提高数控加工效率，就必须培养出优秀的数控技术人才。

2.2 对数控机床实施科学管理

数控机床不同于普通机床，不能把管理普通机床的方法照搬到数控机床上。据一些使用数控机床较早的用户多年管理实践证明，凡是数控机床较多的工厂，以相对集中管理的方式较好，严格按照精益生产要求布局，即“专业管理，集中使用”。工艺技术准备由工厂工艺技术部门负责，生产管理由工厂下达任务统一平衡。有条件的可以采用计算机集成管理的生产方式，由计算机把数控机床生产所需的各种作业和加工信息管理起来，实行信息共享，以减少生产准备时间，优化物流路线，可有效地提高生产率。

2.3 合理选择切削刀具

刀具的选择是保证加工质量和提高加工效率的重要环节。为了提高生产率，国内外数控机床尤其是加工中心正向着高速、高刚性和大功率方向发展。这就要求必须具有能够承受高速切削和强力切削的性能，而且性能要稳定。在选择刀具材料时，凡加工情况允许选硬质合金刀具时，就不应选用高速钢刀具。有条件的可选用性能更好更耐磨的刀具，如涂层刀具、立方氮化刀具、陶瓷刀片等。

这里特别强调一下球头刀具的使用，在进行自由曲面加工时，由于球头刀具的端部切削速度为零，因此为保证加工精度，切削行距一般取得很密，故加工效率很低。平头刀具在表面加工质量和切削效率方面都优于球头刀具。因此，只要保证不过切，无论是曲面的粗加工还是精加工，都应优先选择平头刀。

2.4 编制理想的加工程序

数控机床使用水平的高低不但与设备操作者的技术水平有关，而且很大程度上取决于编程人员的编程技巧和机械加工工艺水平的高低。一个好的程序应该是在保证加工质量的前提下，程序段最少、工件的加工周期最短。为了缩短非切削时间，提高效率，在编程时可考虑下列问题：

2.4.1 指令并行执行。

由于数控程序的执行方式是逐行执行，为降低非切削时间，可将各种指令结合在同一行执行。即根据各类指令所完成的动作 “使不会发生动作干涉的部分指令并行执行。”例如：可把主轴的启动/停转与快速移动、定位相重合；把刀具的准备与寻位，切削过程相重合。这样就减少了非切削时间，减少换刀次数。

2.4.2 采用复合刀具

除了在优化工艺路线中提及的措施外，在有一定的生产批量，且在机床功率和主轴刚度允许的情况下，可以采用复合刀具，即多轴小动力头，多刃刀具进行加工，这样亦能减少换刀次数及其辅助时间。

2.4.3 多点位换刀

一般情况，编程人员为了保证加工中心换刀时的安全，确保刀具不碰到工件或夹具以及为了编程方便，换刀点一般都设在远离工件的位置并将换刀点固定，即所有的换刀都在这个确定的换刀点进行。这种方法的好处是：换刀安全、简单、方便。其不足是：此方法可能造成退刀路径的增加，退刀过程中转折点增多，从而导致换刀时间延长，致使加工效率下降。为解决这一问题，可根据各工步加工表面的位置及刀具、工件、夹具之间的空间关系，设置多个换刀点，以减少退刀过程中的停顿，定位次数。这样就减少了换刀过程中主轴快速移动距离和移动中的停顿定位次数，从而有效降低了非切削的辅助时间。