提高数控加工效率与潜能的研究

    1 引言

    军工系统通过近几年的技术改造，补充了一定数量的数控设备和装备，包括四坐标、五坐标高速加工中心、车削中心、数控磨刀机等高性能设备。80％以上的结构零部件实现了数控加工。数控加工中程序调整、工装夹具准备、刀具准备、零件检测等占用的时间较多，加工效率偏低。据统计，机床主轴运转占用的时间与其它活动占用的时间比例仅为40％，机床有效切削时间比例仅为30％，因此影响产品加工效率提高的因素主要为加工准备时间和切削参数的调整时间。数控机床是一个个孤岛，工艺参数不合理，加工效率低，机床利用率低；在数控加工仿真、程序优化、工艺参数库、制造资源管理等方面与高效加工需求存在一定的差距，极大地限制了数控设备加工效率的提高，制约了高效数控加工技术的发展。为提高数控加工效率，从减少加工准备时间，合理选择切削参数等方面着手，进行数控加工效率与潜能的研究是很有意义的。

    2 研究内容

    本文采取研究分析、独立开发、技术引进、工艺试验等方式，探索解决数控加工所存在的共性问题。将数控有效切削时间比例按照批生产模式提高70％，研制产品的有效切削时间提高45％。通过数控机床加工的仿真模拟，达到数控程序合格率99％。批产检测效率提高50％，研制提高20％。高速切削铝合金材料的去除率达到传统数控加工的3～5倍。围绕如下三方面进行了应用研究。

    (1)针对现有影响数控机床加工准备周期所占比重较大的共性特点出发，从快速装夹定位、刀具信息化建设与集中调配、多轴机床加工仿真模拟、数控加工产品高效检测等方面开展应用研究，通过缩短产品加工准备和检测周期，提高了机床的有效切削时间比例，从而提高数控机床加工的整体效率。

    (2)通过挖掘和发挥机床潜能，提高产品加工的效率和扩展机床加工产品对象的应用范围。针对数控机床加工特性引进OMAT优化切削系统开展应用、摸索铝合金材料极限切削工艺参数、扩展数控机床加工功能。利用OMAT系统，通过对数控机床主轴切削功率载荷优化，提高现有数控机床粗加工效率。根据不同类别的数控机床进行性能分类，针对典型的导弹铝合金材料和相适应的切削条件，研究铝合金材料的极限切削工艺参数。实现高速切削铝合金材料的去除率达到传统数控加工的3～5倍；通过扩展数控机床功能的研究，充分挖掘数控机床的潜能。

    (3)DNC建设与数控设备群数据采集系统，其目的是服务于生产作业管理和零部件在机床之间的生产调度，合理调配机床的使用效率。数控机床加工信息采集与监控系统是通过计算机网络对数控机床设备加工过程进行监控，对数控设备运行的全过程进行信息采集，包括机床空载、有效切削、产品加工数量、产品加工时间、机床停机状态、机床报警等生产信息和机床信息进行数据采集和监控，在以上信息的帮助下，生产管理者掌握了科学准确的实时生产信息作为生产管理的实时依据，能够更加合理地分配生产资源、安排生产任务、平衡生产、维护维修保养机床、人员调度和绩效评估等等，从而提高生产效率和设备利用率。