以技術(shù)與管理視角論數(shù)控機(jī)床的正確選用

1、以技術(shù)與管理視角論數(shù)控機(jī)床的正確選用楊彬彬'，徐超2（1.新鄉(xiāng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南新鄉(xiāng)453000；2.河南中原內(nèi)配股份有限公司，河南焦作454750）播要：隨瘠現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展，企業(yè)選用數(shù)控機(jī)床巳是大勢所趨。如何從自身實際出發(fā)，適宜、經(jīng)濟(jì)地選用到 適合本企業(yè)生產(chǎn)實際的數(shù)控機(jī)床，提髙生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益，長企業(yè)家們域為關(guān)心的問題。文章從技術(shù)與管理的 視角，對數(shù)控機(jī)床的正確選用進(jìn)行了全面的論述。關(guān)鍵詞：技術(shù)；管理；數(shù)控機(jī)床;選用中圖分類號:tp29文獻(xiàn)標(biāo)識碼:a文章編號：1008 - 2093（2012）04 - 0021 -03數(shù)控機(jī)床的發(fā)展和應(yīng)用開創(chuàng)了機(jī)械制造業(yè)的新 時代，改變了制造業(yè)

2、的生產(chǎn)方式、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和管理方 式，開創(chuàng)了世界制造業(yè)的新格局。隨著現(xiàn)代制造技 術(shù)的發(fā)展,數(shù)控機(jī)床在企業(yè)中的應(yīng)用已經(jīng)非常普遍。因此，眾多的企業(yè)管理者都爭先恐后地采購并 使用這一新式工具，以期獲取更大的經(jīng)濟(jì)效益，可是 許多企業(yè)在花費(fèi)巨資采購了高級數(shù)控機(jī)床后，卻并 沒有收獲相應(yīng)的效益。其主要原因有:技術(shù)方面，選 用的機(jī)床技術(shù)參數(shù)不適宜，與本企業(yè)需加工工件不 很匹配，不能有效提高加工效率，甚至影響正常加 工;管理方面，對數(shù)控機(jī)床的管理不到位，日常的維 修防護(hù)跟不上，造成設(shè)備故障率高且排除故障周期 長，嚴(yán)重影響生產(chǎn);盲目追求高性能,采購的設(shè)備功 能冗余過大,造成資金浪費(fèi),投資收益低。針對上述問題，本文從技

3、術(shù)與管理的角度岀發(fā)， 討論了如何從企業(yè)自身實際需求出發(fā)，認(rèn)真分析研 究，適宜、經(jīng)濟(jì)地選用適合本企業(yè)生產(chǎn)實際的數(shù)控機(jī) 床,以提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。1認(rèn)識數(shù)控機(jī)床 數(shù)控機(jī)床經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已經(jīng)演變岀一個 龐大的家族群，可以滿足各種各樣的加工制造要求。 在選用數(shù)控機(jī)床之前應(yīng)對其類型、性能、規(guī)格、特點、 用途有所了解。數(shù)控機(jī)床根據(jù)加工過程復(fù)雜程度分為一般數(shù)控 機(jī)床和加工中心。數(shù)控機(jī)床加工精度高，加工質(zhì)凰 穩(wěn)定，能加工形狀復(fù)雜的零件，生產(chǎn)準(zhǔn)備時間短，生 產(chǎn)效率高，自動化程度高。加工中心是高度機(jī)電一體化的產(chǎn)品，可按不同 工序自動選擇、更換刀具，自動對刀、自動改變轉(zhuǎn)速、 進(jìn)給量等，能連續(xù)完成鉆、鎮(zhèn)、銃、

4、養(yǎng)、攻絲等多種工 序。能使加工中心大大減少輔助工序時間,對加工 形狀復(fù)雜、精度較高、品種更換頻繁的企業(yè)具有良好 的經(jīng)濟(jì)效益。數(shù)控機(jī)床的最主要規(guī)格是數(shù)控軸的行程范圍和 主軸電機(jī)功率。機(jī)床的三個基本直線坐標(biāo)（x、y、z） 反映該機(jī)床最大的加工空間。工作臺面的大小基本 上確定了機(jī)床加工空間的大小。選用時數(shù)控機(jī)床的 主要規(guī)格的尺寸應(yīng)與工件的輪廓尺寸相適應(yīng)。數(shù)控機(jī)床的精度等級分為簡易型、全功能型、超 精密型等,其能達(dá)到的精度也是各不一樣的。選用 數(shù)控機(jī)床的精度等級取決于典型零件的加工精度。 選用數(shù)控機(jī)床的工作精度應(yīng)與工序要求的加工精度 相適應(yīng)。 數(shù)控機(jī)床集計算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、自動控制 技術(shù)及伺服驅(qū)動

5、技術(shù)、精密機(jī)械技術(shù)于一體，是高'度 機(jī)電一體化的典型產(chǎn)品，因此需要有相應(yīng)的日常維 護(hù)的規(guī)章制度和高級技術(shù)人才來保證其正常使 用。收稿日期：2012）4-01作者簡介:楊彬彬（1981-） 女河南衛(wèi)輝人講師主耍從事機(jī)電一體化技術(shù)研究。21企業(yè)在選用數(shù)控機(jī)床之前，應(yīng)通過專業(yè)培訓(xùn)或 聘請專家顧問，或直接通過機(jī)床生產(chǎn)廠家提供的咨 詢服務(wù)來學(xué)習(xí)相關(guān)知識。2選用數(shù)控機(jī)床選用原則企業(yè)使用數(shù)控機(jī)床最基本的岀發(fā)點就是滿足自 身使用要求，包括典型加工對象的類型、加工范圍、 內(nèi)容和要求、生產(chǎn)批量及坯制情況等。使用要求不 同,選用的側(cè)重點也不同，具體應(yīng)該從技術(shù)方面和管 理方面綜合考慮，一般應(yīng)遵循下述原則。2.

6、1根據(jù)數(shù)控機(jī)床的適用范圍進(jìn)行選擇數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床相比具有許多優(yōu)勢，但是 數(shù)控設(shè)備的初始投資費(fèi)用高，技術(shù)復(fù)雜，對使用人員 的素質(zhì)要求也比較高。在實際選用中，一定要充分 考慮其技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。一般來講，當(dāng)零件不太復(fù)雜，生產(chǎn)批量又較少 時，適合采用通用機(jī)床,此時盲目選用數(shù)控機(jī)床不但 不能帶來經(jīng)濟(jì)效益,反而影響正常生產(chǎn)；當(dāng)生產(chǎn)批量 很大時，宜采用專用機(jī)床，比數(shù)控機(jī)床綜合經(jīng)濟(jì)效益 更高；只有當(dāng)零件形狀復(fù)雜、加工精度要求高，且以 中小批量輪番生產(chǎn),或產(chǎn)品品種更新頻繁、生產(chǎn)周期 要求較短時,才適合采用數(shù)控機(jī)床，此時才會為企業(yè) 贏得最大的經(jīng)濟(jì)效益。2.2使用藪控機(jī)床加工工件的加工批量應(yīng)大于經(jīng) 濟(jì)批量普通機(jī)床上

7、加工中小批量工件時，純切削時間 只能占實際工時的10 % -20 %，但如采用數(shù)控機(jī) 床，則使這個比例可能上升到70 % 80 %。因此, 與普通機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床的單件機(jī)動加工工時要 短得多，但準(zhǔn)備調(diào)整工時又要長得多。所以數(shù)控機(jī) 床的加工批量有一個經(jīng)濟(jì)批量，當(dāng)加工批量太小時 （小于經(jīng)濟(jì)批量）是不經(jīng)濟(jì)的，而且生產(chǎn)周期也不一 定縮短。經(jīng)濟(jì)批量與數(shù)控機(jī)床的準(zhǔn)備工時成正比，而準(zhǔn) 備工時取決于使用機(jī)床的技術(shù)水平、管理水平和配 置的附件齊全性等情況。隨著使用水平的提高，配 置工具和手段的齊全，特別是管理水平的提高，經(jīng)濟(jì) 批量的基數(shù)是可以越來越小的。目前對于一般復(fù)雜 程度的工件，有10件左右的批量，就可以

8、考慮使用 數(shù)控機(jī)床了。2.3緊密結(jié)合典型加工對象選用適宜的數(shù)控機(jī)床企業(yè)在確定典型加工對象時，應(yīng)根據(jù)技術(shù)改造 或生產(chǎn)發(fā)展要求，確定有哪類零件或哪類工件準(zhǔn)備 用數(shù)控機(jī)床來完成，然后采用成組技術(shù)把這些零件 進(jìn)行歸類。在歸類時往往遇到零件的規(guī)格大小相差 很多，各類零件的綜合加工工時大大超過機(jī)床滿負(fù) 荷工時等問題。此時要做進(jìn)一步的選擇，確定比較 滿意的典型加工對象后,再來選擇適合加工的機(jī)床。每一種數(shù)控機(jī)床都有其最適宜加工的典型零 件。如臥式加工中心適用于加工箱體、閥體、泵體和 殼體等箱體類零件利用機(jī)床上回轉(zhuǎn)工作臺,對工件 的4個面的加工可以一次安裝完成;立式加工中心 適用于加工法蘭、箱蓋、蓋板、殼體等板

9、類零件，實現(xiàn) 一個面的加工;數(shù)控鉆鋰機(jī)床適宜加工孔多且有較 高的形狀及位置要求的工件。如果選用不當(dāng)，如在立式加工中心上加工箱體 類工件，由于零件的多面加工需要更換夾具和倒換 工藝基準(zhǔn)，就會降低生產(chǎn)效率和加工精度;又如在臥 式加工中心上加工板類零件，則需要增加彎板夾具, 這會降低工件加工工藝系統(tǒng)剛性和工效o3數(shù)控機(jī)床選用的內(nèi)容與方法選用數(shù)控機(jī)床的大致方向確定后，接下來就是 對具體機(jī)床的選用。選用內(nèi)容主要包括機(jī)床主參 數(shù)、精度和功能等。3.1機(jī)床主參數(shù)在機(jī)床所有的參數(shù)中，最主要的參數(shù)是坐標(biāo)軸 的行程。x、y、z三個基本坐標(biāo)軸的行程反映了機(jī)床 的加工范圍。一般情況下工件的輪廓尺寸應(yīng)在機(jī)床 坐標(biāo)軸的行

10、程內(nèi)，但個別情況也可以有工件尺寸大 于機(jī)床坐標(biāo)軸的行程范圍，此時必須要求零件上的 加工區(qū)位于機(jī)床坐標(biāo)軸的行程范圍之內(nèi)，而且要考 慮機(jī)床工作臺的允許承載能力，以及工件是否與機(jī) 床換刀空間干涉及其在工作臺上回轉(zhuǎn)時是否與護(hù)罩 等附件干涉等一系列問題。加工中心的工作臺面尺 寸和坐標(biāo)軸的行程都有一定的比例關(guān)系，如工作臺 面尺寸為500mm x 500mm的機(jī)床,x軸行程一般為 700 800mm、y 軸為 550 - 700mm.z 軸為 500 600mm o機(jī)床的主參數(shù)還包括主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度范圍和 主軸電動機(jī),它們代表了機(jī)床的加工效率，也從一個 側(cè)面反映了機(jī)床的剛性。3.2機(jī)床精度零件加工精度的影

11、響因素很多，但主要有兩個, 即機(jī)床因素和工藝因素。一般情況下，其中以機(jī)床 因素為主。在機(jī)床因素中，主要有各坐標(biāo)軸間的相 互位置精度、主軸回轉(zhuǎn)精度、導(dǎo)軌導(dǎo)向精度、機(jī)床的 熱變形特性等。不同類型的機(jī)床,制造時對精度的側(cè)重點是不同的。車床、磨床類機(jī)床主要以尺寸精度為主，鏗銃 類機(jī)床主要以位置精度為主。國產(chǎn)加工中心按精度 可分為普通型和精密型兩種，其精度項目較多，關(guān)鍵 的項目有單軸定位精度、單軸重復(fù)定位精度和銃圓 精度。定位精度和重復(fù)定位精度反映了該軸各運(yùn)動 部件的綜合精度，其中重復(fù)定位精度反映了該軸在 行程范圍內(nèi)任意定位點的定位穩(wěn)定性，是衡量該軸 能否可靠穩(wěn)定工作的基本指標(biāo)。銃圓精度是綜合評 價數(shù)控

12、機(jī)床有關(guān)控制軸的伺服跟隨運(yùn)動特性和數(shù)控 系統(tǒng)插補(bǔ)功能的指標(biāo)。從機(jī)床的定位精度可估算出該機(jī)床的加工精 度，如在單軸上移動加工兩孔的孔距精度約為單軸 定位精度的152倍；普通型加工中心可以批量加 工出8級精度的零件;精密型加工中心可以批量加 工岀67級精度的零件。3.3機(jī)床功能數(shù)控機(jī)床的功能主要包括坐標(biāo)軸數(shù)和聯(lián)動軸 數(shù)、輔助功能、數(shù)控系統(tǒng)功能。坐標(biāo)軸數(shù)和聯(lián)動軸數(shù)是主要選擇內(nèi)容。一般來 說坐標(biāo)軸數(shù)和聯(lián)動軸數(shù)愈多，則機(jī)床功能愈強(qiáng)，但 同時價格也愈高每增加一個標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)軸，則機(jī)床價 格約增加30 % 40 %，所以不能盲目追求坐標(biāo)軸數(shù) ffio例如，要選擇一臺通用的臥式加工中心，可能會 遇到各種零件，應(yīng)該

13、在基本軸x、y、z的基礎(chǔ)上選擇 b軸（旋轉(zhuǎn)工作臺）。由于增加了一個軸，加工范圍 從一個面變成了任意角度，對一般企業(yè)來說,四軸聯(lián) 動完全可以加工大多數(shù)零件。數(shù)控機(jī)床的輔助功能很多，如機(jī)上對刀、零件在 線測扯、砂輪修正與自動補(bǔ)償、刀具磨損監(jiān)測、斷刀 監(jiān)測、切屑輸送裝置、刀具內(nèi)冷卻方式、刀具壽命管 理等。選擇輔助功能要以實用為原則，比如砂輪修 正與自動補(bǔ)償對于數(shù)控磨床來說很重要，對于鋰孔 和深孔鉆削來說刀具冷卻方式很有用;一般地，刀具 磨損監(jiān)測、斷刀監(jiān)測、刀具壽命管理不是零件加工中 必不可少的功能。在選擇數(shù)控機(jī)床功能的時候，還有一個較難處 理的功能預(yù)留（或叫功能冗余）問題,應(yīng)結(jié)合企業(yè)的 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、發(fā)

14、展規(guī)劃，主要考慮效率和價格指標(biāo)問題 來處理。例如，加工的工件經(jīng)常變化且批量不大時, 則功能實現(xiàn)要比效率和價格更為重要，此時就要保 證一定的功能預(yù)留，以適應(yīng)廣泛的零件加工。在選用數(shù)控系統(tǒng)時，除了需有快速運(yùn)動、刀具補(bǔ) 償直線、圓弧插補(bǔ)和固定循環(huán)等基本功能外,還需結(jié) 合使用要求考慮企業(yè)發(fā)展規(guī)劃，適當(dāng)選擇幾何軟件 包、切削過程動態(tài)圖形顯示、參數(shù)編程、自動編程軟 件包和離線診斷程序等數(shù)控系統(tǒng)功能，這些功能作 為技術(shù)或管理的輔助，有時動能相當(dāng)強(qiáng)大，可實現(xiàn)較 髙的經(jīng)濟(jì)效益。3.4可靠性、維修性與售后服務(wù)數(shù)控機(jī)床的可靠性包括兩個方面的含義，一是 在使用壽命期內(nèi)故障盡可能少，二是機(jī)床連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn) 穩(wěn)定可靠。衡量數(shù)控

15、機(jī)床的可靠性與維修性可簡單 地用下面兩個指標(biāo):平均無故障時間（mtbf）,即一 段時間內(nèi)的總工作時間與總故障次數(shù)的比值;平均 排除故障時間（mttr）,即從出現(xiàn)故障直到故障排除 恢復(fù)正常為止的平均時間。所以好的數(shù)控機(jī)床一 是要少岀故障，二是排除故障要及時。這就涉及售后服務(wù)的問題，選購數(shù)控機(jī)床時,一 般選擇正規(guī)或著名廠家的品牌機(jī)床并通過走訪老 用戶對所選擇機(jī)型的可靠性作出估計。定購多臺數(shù) 控機(jī)床時，應(yīng)盡可能選用同一廠家的機(jī)床，或同一廠 家的數(shù)控系統(tǒng)和附件，這樣會給備件定購、故障診斷 與維修方面帶來便利，相應(yīng)提高機(jī)床的運(yùn)行可靠性。另外在性價比相當(dāng)?shù)那臎r下，優(yōu)先選擇國產(chǎn)數(shù)控機(jī) 床，一方面是對國家機(jī)床

16、制造業(yè)的支持;另一方面在 售后服務(wù)、技術(shù)培訓(xùn)、附件配套和備件補(bǔ)充等方面要 方便一些。（貴任編輯呂春紅） 參考文獻(xiàn)：（i 劉寶珠數(shù)控機(jī)床【m.西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2011.2 陳澤宇數(shù)控機(jī)床的裝配與調(diào)試m.北京：電子工業(yè)出版社, 2009.3 華玲芳.淺談數(shù)控維修專業(yè)人才的培養(yǎng)j.教育研究.2009. （16）.4 趙俊生.數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)項目化基礎(chǔ)與實訓(xùn)m.北京：電子工 業(yè)出版社,2010.（下轉(zhuǎn)第116頁）23the teaching reform and discussion on the computer graphicsdiao xiu 一 hui, et al(henan

17、mechanical and electrical engineering college, xinxiang 453000, china )abstract：the combination was the difficult and key content in mechanical drawing. for drawbacks of traditional method, this paper proposed a method that based on three 一 dimensional cad. this paper analyzed traditional teaching m

18、ode and three 一 dimensional cad teaching mode f and compared traditional teaching mode with three 一 di- mensional cad teaching mode. finally, pointed out that the teaching mode should be based on the teaching content.key words: three - dimensional ； cad ； combination ； tarteaching(上接第23頁)on the correct selection of cnc machine toolsfrom the vi