简析数控机械加工效率的优化措施

简析数控机械加工效率的优化措施

王石安

410323199002017016,河南省三门峡市,472300

摘要：进一步加强对数控机械加工效率的优化措施的研究，是加工行业发展的大势所趋，在确保最大程度提升数控机械的加工效率、提升经济效益和帮助产业转型升级等方面都发挥了日益重要的作用。

关键词：数控机械；加工效率；优化措施

1数控机械加工效率的影响因素

要提升数控机械的加工效率，就必须认真细致地分析其影响因素，从而有助于采取正确的优化措施来提升加工效率。主要影响因素如下。

1.1 数控机械自身精度和可靠性

从加工效率方面来分析，主要分为机动和辅助时长两个部分。数控机械的主轴转速和进气量变化范围比传统机械更加快捷和精准，它会自动用最佳切削量来控制切削效率和质量。因此，如果缺乏良好的设备保养工作，势必会无法保障应有的加工效率和质量，继而影响到制造加工过程和结果。

1.2 数控机械工况环境控制

从数控机械的特点来看，具有适应性强、连续工作时间长且稳定的特点，而且能够较好地满足批量生产及柔性化生产的需求，且能够按照数控程序进行自动化作业，从而提升加工效率和质量。但是，在实际工况环境下，部分数控机械需要依靠多套电力装备进行驱动机加工，若在加工过程中出现人为因素或电磁干扰等环境因素影响了数控机械的正常运行，都会给加工效率带来负面影响。数控机械结构精密复杂，出现故障后，若不能正确和及时修复，对加工效率的影响程度还是很大的。

1.3 PLC数控程序

数控机械是严格按照数控程序执行的，若 PLC编程技术水平不足，将会导致数控机械后期操作和运行效率下降，严重时甚至会出现产品质量问题，从而导致产品需要重新加工，严重影响加工效率和质量。

2数控机械的加工效率具体优化措施

2.1 科学选择数控机械和数控技术

1）要想提升数控机械的加工效率，并非一味求新求贵，而是必须对加工产品特点、成本、经济性以及可靠性等多方面进行权衡后，科学选择最适合的数控机械。在采购过程中，不仅要考虑数控机械的性能，而且要考虑其对工况环境要求、后续机械零部件维修保养配套措施以及数控技术和操作人员水平适配等因素。只有对这些因素进行全盘科学考虑后，才能找到最适合自身提高加工效率的方案。例如，在数控加工刀具的选择方面，大部分数控机械要想节约切削时间就必须将等待时间控制在最短，从而充分利用有限时间加工更多的产品。切削过程和刀具之间存在密切关联，选择质量更优和型号更适配的刀具对提升加工效率的效果较为明显，而重视数控机械的调试和日常的维护保养工作则成为其中的关键环节。2）要提升加工效率，不能只靠购买最新的数控机械方式，而应在量入为出的前提下挖掘目前数控机械的加工潜力，采用高效、先进的新数控技术来提升加工效率。主要从以下几个方面入手：其一，针对加工材质硬度高、易脆和表面复杂的零部件加工，可采用相应的方法来提升加工效率，比如建议用电火花加工锻模、激光进行深孔加工等方式来取代传统的钳工作业；其二，在零部件毛坯制造中采用冷锻、粉末冶金、风力铸造等新工艺技术，来提升毛坯精度，降低数控机床切削作业比重，在提升加工效率以及降低成本方面的效果还是十分显著的；其三，多采用类似冷轧、滚压等无切屑工艺取代传统的切削机加工[7]。3）根据加工件特点选择适合的加工用量。加工用量的选择与刀具、数控机械性能、加工工艺等息息相关，具体用量的选择方法如下：其一，加工件粗加工时，主要考虑提高加工效率，充分利用数控机械的优势和刀具的切削能力，因此选择8 mm~10 mm的较大的背吃刀量、进给量和中低切削速度；其二，加工件精加工时，为了确保加工精度符合要求，选择 0.2 mm~1.5 mm 的较小的背吃刀量、进给量和中高切削速度；其三，为了提升加工效率，可在一定程度上选择较高的进给速度，同时其还需要与主轴转速和背吃刀量相配合，特别是在车削深孔和精车时，选择较低的进给速度为宜。因此，建立完整的刀具数据库，将刀具系统的所有信息纳入信息化管理系统中进行集中管理，建立无纸化的刀具管理系统，成为提升加工效率的当务之急。

2.2 控制和降低加工单件的时间定额

1）从减少准备工时着手。主要通过采用和优化自动换刀装置、刀具全自动微调、金刚石滚轮成形修整砂轮装置等新工艺技术，有效减少准备工时，从而提升加工效率。2）从提升切削用量着手。随着材料和制程工艺发展的日新月异，各类型新刀具和砂轮的性能也得到了明显的提升，在切削和磨削速度上尤为明显。比如采用聚晶立方氮化硼材质的刀具，其切削速度在一定的环境下可达到 1 000 m/min，较传统硬质合金材质刀具提高了4倍以上；而现代较先进的高速磨削砂轮速度可达到95 m/s，切深达到14 mm，比传统磨削效率提升了5倍以上。可见，其对加工效率的提升作用还是很明显的。3）从缩短切削行程长度着手。比如采用多车刀的方式来加工同一表面，并结合宽砂轮作切入法磨削，可有效地减少切削行程，从而缩短加工工时，提升效率。4）从采用多轴加工技术着手。根据零部件特点，可以采用混合刀具、多轴机床对其不同表面和部位同时进行加工，这样能有效地合并工序和缩短换刀时间，从而减少因工序原因所耗费的工时，以提升加工效率。5）从采用多件同时加工技术和工艺着手。其主要可分为三种方式：一是顺序多件加工。此方式常见于平面磨、龙门刨和滚齿等工艺，主要通过减少刀具切入和切出的时长，减少分摊给每个加工件的基本时长和辅助时长。二是平行多件加工。此方式常见于铣削工艺，主要是依靠其能同时对多个加工件作业，这样使得每一个加工件的加工时长为单件时间的几分之一。但此方式同样需要考虑加工尺寸、电机驱动功率、加工精度和材质刚性等因素，而不能无限制地增加同时加工的工件数量。三是平行顺序多件加工。此方式常见于立轴式平磨工艺，主要综合了以上两种方式的优点，比较适合加工大批量小尺寸的加工件。

2.3 优化生产维护管理和环境控制水平

1）从数控机械的加工效率和质量来看，严格按照操作规程作业和良好的维护保养工作对于提升数控机械的加工效率至关重要，其能够最大程度发挥出机械应有的稼动率，是提升加工效率的核心要素之一。比如，在加工和保养环节，认真做好润滑并定期进行相关零部件的保养更换工作可以极大地延长数控机械的使用寿命。2）从数控机械的工况环境来看，保持干净、整洁和通风的工况环境能够有效避免相关部件因不利环境影响加工效率。比如，做好数控机械的5S，定期校验和检查，以维持数控机械的良好工况；稳定的电力和网络条件对于确保加工效率也是至关重要的。再如，从电网电压稳定性角度分析数控机械的电源稳定工况要求电压波动范围误差在 3% 以内，考虑到数控机械设备本身系统具备过载和欠载的保护稳压装置，一旦电力设施出现异常波动后，数控机械可以及时启用自保护系统，确保数控机械不会受到因电压不稳造成的损伤。因此，数控机械使用电源建议安装交流稳压装备，能较好地发挥电压自适应功能，提升数控机械的抗干扰能力，确保加工效率。

3结语

为了更好地适应我国机械制造精细化管理的内在要求，在确保产品质量和安全的前提下，进一步提升数控机械的加工效率对于提升制造企业核心竞争力和确保用户的经济效益都起到至关重要的作用，更是为我国经济发展质量和资源的优化配置奠定了良好的基础。

参考文献

[1]何冠波. 探究数控机械加工效率优化措施[J]. 现代工业经济和信息化,2021,11(07):29-30+33.

[2]于英梅. 数控机械加工效率优化措施分析[J]. 新型工业化,2021,11(07):157-158.

[3]楼杰挺. 探讨数控机械加工效率优化措施[J]. 内燃机与配件,2020,(13):41-42.

[4]陈文明. 数控机械加工效率优化措施研究[J]. 南方农机,2020,51(12):167-168.