2011产品创新数字化峰会征文：浅谈提高数控加工效率的方法

    近年来，随着新型产品的增加以及零件复杂程度的加大，数控加工以其强大的优势已经越来越受到企业的关注，并成为制造企业赢得市场竞争的决定因素。

    然而，大部分制造企业数控加工效率低下，数控制造能力不足。因此研究探讨如何通过高效数控加工技术提高数控制造水平，提高数控加工的能力，对于增强企业的综合竞争力，提高可持续发展能力具有现实意义。

1 数控加工效率低下的的原因

    1、设备故障因素

    由于数控系统原理复杂、结构精密，出现故障后不能及时维修排除故障，所以会影响生产效率。

    2、生产管理因素

    由于特定的原因，数控设备的系统繁杂，设备档次不齐，给技术员、操作人员的应用和编程带来很大困难，大大限制了零件的转移加工。程序管理不完善，加工程序反复编制既浪费时间也影响了程序的不稳定性。在生产安排、生产组织和过程监控等各个环节仍然以现场式的管理为主，不可避免的存在计划脱节、生产准备滞后等问题，增加了设备停机等待时间。还有一个突出的问题是一些管理者对数控了解不够，盲目指挥，认为数控机床很先进，应该什么都能干，很多不适合数控加工或其他工种较容易加工的零件也上数控加工，这样数控机床不但发挥不出它的效率，还会对数控机床的精度破坏很大，所以对管理也要提高。

    3、工艺技术因素

    很多时候由于程序不能及时跟进，图纸资料技术不完善，加工性不好，交验时间长都成了影响效率的因素。往往多数情况下工艺技术没有把工艺的合理性与相适应的数控机床、刀具、工装夹具有效的结合，这样工件上机床加工时只要一个环节出现问题就会出现设备停机等待或干出不合格的产品。

    4、数控刀具因素

    刀具系统作为参与制造活动的重要辅助工具，对数控机床的柔性、生产率以及产品制造的精密性和正确性起着举足轻重的作用；同时，刀具又是较昂贵的消耗性资源，一般生产车间，尤其是数控机床较多的生产环境里，刀具的数量巨大，其中的组件也相当复杂，信息繁多，由于生产加工的需要，大量的刀具频繁地在刀具库和机床以及机床与机床之间流动和交换。传统的刀具管理是将刀具的信息记录在纸上，或记忆在人脑中，时间稍长，记录的信息容易丢失，不同的使用者对刀具的信息不易掌握，刀具的信息管理跟不上，造成刀具的使用混乱，资源浪费，生产效率低下，更严重的结果是造成在制品的偏差过大、工艺偏离，甚至出现产品报废、影响生产周期。建立完整的刀具数据库，将刀具系统的所有信息纳入计算机中进行管理，建立无纸化的刀具管理系统是当务之急。

    5、人员技能因素

    在购置数控机床，尤其是进口机床的过程中，对数控机床，特别是数控系统的技术性和先进性都有相当高的要求，对数控机床的功能选择也相当讲究，力求越对越好。但设备在安装运行后，其使用效果并不理想，原因是数控机床的使用比使用普通机床的难度要大，因为数控机床是典型的机电一体化产品，它牵涉的知识面较宽，即操作者应具有机、电、液、气等更宽广的专业知识，因此对操作人员提出的素质要求是很高的。目前一个不可忽视的现象是数控机床的用户越来越多，但机床的利用率却不高，当然有时是生产任务不饱满，但还有一个更为关键的因素是数控操作人员素质不够高，碰到一些问题不知如何处理，往往在维修手册中是查不到的，也可能以前从未遇到过。这就要求使用者具有较高的素质，能冷静对待问题，头脑清醒，现场判断能力强，当然还应具有较扎实的数控基础等。操作人员综合素质的提高不是一时二时的事，而要抓长久，在日后的使用中应不断积累，还有一个值得一试的办法是走访一些同类机床的老用户，他们有很强的实践经验，最有发言权，可请求他们的帮助，让他们为操作者进行一定的培训，这是短时间内提高操作人员综合素质最有效的办法。目前我们对机床的操作已经很熟悉，但对电气、液压等发面的知识却很缺欠。

    6、产品结构的因素

    （1）各类零件规格尺寸和结构相差悬殊，机床工具等工艺装备通用性不高。

    （2）很多公司所面临的通常都是多品种、小批量、短生产周期的生产任务，因此要求工艺系统有较高的响应速度。

    （3）产品零件结构复杂，加工难度大。

    （4）薄壁、易产生加工变形。存在大量的薄壁、深腔结构，为典型的弱刚性结构。

    （5）刀具及切削参数选用困难。由于刀具工业的发展赶不上新材料的开发和应用步伐，又缺少加工切削数据库的支持，如何合理选择刀具和科学选用加工参数成为工艺技术的一个难点。

2 提高数控机床加工效率的措施

    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单位，以相对集中管理的方式较好，即“专业管理，集中使用”的办法。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，可有效的提高生产率。 在生产实践中，数控机床的加工效率在很大程度上取决于切削时间占数控铣床工作时间的比例，这个比值越大，生产效率也就越高。

    一般来说提高数控机床加工效率的方法如下，第一，转变对数控技术的认识，数控技术是一项综合技术，除了数控机床外还必须有相应的配套技术及人员的支撑，特别是在数控加工过程中人起着决定性的作用，管理人员、工程技术人员、工程维护人员和操作使用人员的技术能力都会影响数控机床的生产效率；第二，制定有效的刀具管理措施，例如对刀具进行预调，以减少刀具在机床上的安装调整时间，通过管理系统对刀具进行管理，以减少人工管理产生的错误；第三，由于工装夹具的选择与工件的安装时间和测量时间有直接关系，应实现对工装夹具的管理。

    我认为，为了提高数控加工效率建议成立数控车间，把技术人员、生产人员、设备维修人员、检验人员整合在同一个部门，这样便于统一安排，协同服务于生产。机构设置包括车间部长、首席数控师、生产计划调度、数控工艺编程员、刀具工装师、设备维修人员、检验人员、数控操作员，库管员等。

    成立数控车间的目的就是集中管理把生产前移，把影响数控加工效率的因素尽量暴露在生产前期，把生产前的准备工作做足，最大程度的提高切削时间占数控铣床工作时间的比例，减少等待程序、等待技术处理、等待维修机床、等待刀量具、等待检验等原因造成的停机等待时间。

    生产流程如下：公司生产管理部下达生产任务→数控车间→部长→首席数控师（主要管数控技术和质量方面的工作）、生产计划调度→数控工艺编程员、刀具工装师→数控操作员→检验人员→库管员，生产结束。其中任何环节都不能脱节，否则必然影响加工效率，耽误生产周期。首席数控师的职能：接到任务后协同生产计划调度组织数控工艺编程员、刀具工装师做好技术消化、程序编制、刀具、工装夹具的准备并形成技术文件。刀具工装师的职能：根据技术要求及程序准备好前期所需工装、刀具并安装在相应的刀柄上同时测量出刀长值。最终形成数控操作员拿到任务单领取零件、图纸、程序、刀具、工装就能较快的开动机床加工零件，大大减少了停机等待时间，提高了切削时间占数控铣床工作时间的比例。

    只要把以上影响数控加工效率提高的因素优化或解决掉，数控加工效率必然会大幅提高。要提高数控加工效率还有很多细致的工作要做，同时更需要企业管理层的大力支撑。以上只是个人的迂见，希望能起到抛砖引玉的作用。