数控机械加工效率的优化方法

焦海亮 张 浩

（北方自动控制技术研究所，山西 晋中 030610）

0 引言

随着科技水平的不断进步，数字自动化控制技术和传统的机床加工制造技术实现了良好的融合，数控机械加工技术在机械制造行业中的应用逐渐得到推广。数控机械加工技术具有自动化控制的特点，加工制造的产品质量较好，生产效率高，能够为企业的发展起到积极的作用。随着市场经济的发展，企业要想提高生产效率，就要采用科学的措施提高数控机械加工的工作效率，使数控机械加工水平得到进一步提升。

1 数控机械加工效率提升的必要性和重要作用

随着科技水平的不断提升，数控机械加工技术得到了广泛地应用，与传统的机床加工相比，具有良好的优势。由于数控机械加工的机械自动化水平较高，因此能够对很多复杂机具进行有效加工。应用数控机械加工技术，可以缩短机具部件的加工时间，大大降低人工工作量，有效提高工作效率。在数控机械加工过程中，由于受企业制度体系、人才结构以及自动化操作水平等因素的影响，因此数控机械加工的效率较低。由于该因素的影响，设备运行中的损耗较大，部件的加工质量也存在差异，机具加工的精度不足，因此采取有效措施提高数控机械加工效率非常必要。

数控机械加工技术的自动化程度较高，通过有效的应用，可以提高企业的生产效率，保证企业良好稳定地发展。数控机床能够加工复杂、精密性高的部件，保证加工的稳定性，在数控机械加工提高了企业的生产效率后，能够为企业节省人工成本，对于提高企业的生产效益有很好的帮助。另外，随着社会科技水平的不断提升，制造企业的转型发展中数控机械加工技术可以优化生产作业流程，促进企业生产力得到提升，进而使市场竞争力得到有效的提高。

2 数控机械加工效率的影响因素

数控机械加工技术的应用，能够通过数字自动化技术达到对机械产品加工全过程的有效管控，使企业的生产效率得到有效提升。然而从实践情况来看，由于受到部分因素的影响，数控机械加工的效率并不理想，主要影响因素包括以下3个方面。

2.1 完善企业生产管理制度体系

数控机械加工技术的应用，使得企业生产各环节得到了优化，有效提高了生产效率[1]。数控机床加工方式应用后，企业内部相应的生产管理制度体系也需要进行优化，然而从实际情况来看，部分企业并没有重视对有关生产加工规范和管理机制的制定和完善，在应用数控机械加工技术时，对操作规范的要求较高，操作人员需要按照标准的生产流程进行操作，完善的制度管理体系是企业有效管理的根据。如果制度体系不完善，会导致数控机械加工中出现操作失误、管理混乱等情况，影响数控机械加工的效率和质量。

2.2 操刀位置设置和次数不合理

数控机械加工的规模通常较大。在生产过程中，为了能够有效减少设备磨损和生产时间，需要控制换刀的频率，这样能够为企业节约成本，从而有效提高企业生产效率。然而从实际情况来看，关于操刀位置设置和次数的配合还存在一定的问题。数控机床在运行的过程中，刀具的行走路径和换刀位置是运行中的关键内容，如果出现问题，就会对部件加工的精度产生影响，降低生产效率。

2.3 数控编程水平有待提升

数控机械加工技术的应用，使机械部件的加工制造实现了计算机自动化控制，自动化加工控制过程主要是通过计算机编程系统来完成的。由于我国在机械加工制造方面的计算机编程技术发展得比较缓慢，在数控机床编程程序方面还存在一定的不足，这在一定程度上也影响了数控机械加工效率，因此，为了提高数控机械的加工效率，需要科学地进行数控编程。

3 提升数控机械加工效率的措施

3.1 合理选择机床刀具

在数控机械加工过程中，切削类型应用得较为普遍。根据有关的数据调查可知，切削型数控机械加工大概占2/3以上[2]。为了有效地提高数控机械加工效率，需要合理地选择机床刀具，从而使切削型数控机械得到更好的使用。在生产加工小批量的产品时，由于机械切削时间只占整个生产过程总时间的一小部分，其余的数控机械都处于待机状态，因此为了使数控机械加工的效率得到有效的提高，切削时间需要进行有效的优化。例如，可以降低数控机械的待机时间，进而增加切削时间，这样数控机械的性能得到一定的提升，生产时间也能得到较好的控制，从而使数控机械加工的效率得到优化。另外，由于刀具直径的不同，因此能够切割的面积存在差异，同时刀具的材料也会对切割面积产生影响。要使数控机械加工效率得到有效的提升，需要对刀具进行合理的选择。不同的刀具直径对切割面积的影响情况见表1。

表1 不同的刀具直径对切割面积的影响

通过分析表1中不同的刀具直径对切割面积的影响，确定合理的刀具直径，以保证机械加工的效率。

3.2 完善管理机制

由于数控机械加工技术的有效应用需要有相应的管理制度体系作为支撑，因此，要想有效地提高数控加工的效率，需要完善管理机制。为了加强日常的生产管理，企业的生产管理人员需要对数控机械加工的生产作业标准进行完善，生产管理人员需要结合企业生产的实际情况制定生产流程规范，根据加工零部件的不同制定出不同的生产管理机制，避免出现资源浪费情况。例如，在缸体零部件加工的过程中，生产技术人员要积极使用先进的技术工艺，使生产的精度得到更好的控制，进而提高生产效率。

3.3 有效提升工作人员的综合素质

企业需要结合实际情况对工作人员进行有效的培训，合理配置岗位工作和职责。可以通过组织工作人员积极进修学习的方式，也可以通过邀请专业人才开展专题讲座的方式。企业需要针对数控机械加工工作建立有效的交流机制，使操作人员、技术人员以及管理人员之间产生交流和沟通。管理人员需要对操作人员的想法进行充分掌握，将人才培训和数控机械加工运用有效地结合起来。需要强调的是，操作人员的安全技能培训和制度学习需要放在重要位置，使操作人员有效提升技能水平和建立安全意识。同时，工作人员的文化素质和职业道德水平也要加强培训，使其熟练掌握数控机械加工的操作流程和技能。另外，需要通过完善考核管理制度激发工作人员的工作积极性，通过建立奖惩激励机制以及根据有关标准规定提高技术人才的薪资待遇，使一线数控机械加工人员的薪酬得到良好的保障，从而促进工作人员在进行数控机械加工操作时提高工作质量，使机床工作效率得到有效的提高。

3.4 有效提升数控编程开发研究效果

数控机械加工由于具有智能化、自动化的特点，需要计算机控制系统实现，因此，计算机编程开发研究的效果对数控机械加工的效率会产生一定的影响。要想有效提高数控机械加工的效率，就要对数控编程开发研究力度进行强化。在数控程序设计方面要注意控制参数设置，保证数控机床运行的稳定性。数控编程人员在对各工序的切削用量进行明确时，需要通过指令的形式编写到程序中。切削用量主要包括切削速度、进给速度和背吃刀量等[3]。关于背吃刀量的确定，当要求工件表面粗糙度在Ra0.8 μm～3.2 μm时，数控加工主要分为粗加工、半精加工和精加工这几步。半精加工时的背吃刀量为1.5 mm～2.0 mm；精加工时的背吃刀量为0.3 mm～0.5 mm。关于进给速度的确定，数控机械加工中为了保证质量和生产效率，进给速度需要合理设置。背吃刀量的计算公式为：

根据切削用量公式的计算设置，确定机械加工的效率。数控机床切削效率的影响因素主要包括切削速度和进给量。根据计算公式得知，通过提高切削速度和进给量，能够使切削效率得到有效提高[4]。

3.5 对操作流程进行合理优化

技术人员需要进行完善的架构设计来提高数控机械加工的效率，使操作系统的性能得到有效的保障。需要注意操作系统性能受自身硬件条件的制约，因此需要对数控机床的操作系统和操作流程进行科学设置。在保证硬件条件的前提下，提高数控机械加工的效率。例如，对某种零部件进行加工时，首先需要对零件图进行分析，掌握工件工艺要求、几何形状等[5]。其次对零件的数控加工工艺路线、内容等进行确定。再次，进行相关的数值计算，根据数控机床的不同，编写好程序，将程序输入机床，最后进行图形模拟，以便验证编程是否正确。对该过程进行优化控制后，有效节约了机械加工的时间，提高了加工效率。具体数控机械加工的优化流程图如图1所示。

3.6 优化传感器工作环境

在数控机床运行过程中，传感器是非常重要的部件，同时在运行过程中也较容易出现故障问题。在传感器工作环境中有较多的扬尘，如果传感器工作环境密封性不佳，就容易导致传感器的敏锐性下降，进而影响数控机械加工过程。为了能够有效地提升数控机械加工的效率，需要对传感器的工作环境进行改善，保证数控机床传感器在无尘环境下良好地运行，降低数控机械加工过程出现故障的概率，从而保证数控加工的效率。

3.7 提高数控机床内部系统的润滑性

在数控机械加工过程中，机床内部系统的润滑主要通过计算机实现自动化控制。设备故障因润滑出现问题的概率较小，不过需要注意对数控机床润滑油种类的选择。根据数控机床使用的类型，结合其结构特性选择相应的润滑油，重点关注润滑油选择和清理。例如，企业在应用了数控机床后，需要先对数控机床内部的结构特点、材料特性等进行充分的了解，然后选择合适的润滑油对设备内部进行润滑。需要注意的是由于润滑油中不可避免地存在部分杂质，润滑油在使用一段时间后，容易产生沉淀进而堵塞油泵，因此需要定期清理数控机床的油泵过滤芯，防止因油路堵塞影响数控机械加工的效率和部件加工的质量。

图1 数控加工优化流程图

3.8 提高数控机床配件的质量

由于在数控机械加工过程中，机床使用的零配件和部分消耗品是机械加工制造中的重要部分，系统设备的有效连接需要这些零部件，因此，数控机床机械加工的效率和质量受到零部件质量的影响。要想使数控机械加工效率得到良好的提高，需要对机床零配件的质量进行优化，也就是重视零配件的采购。在部件使用过程中，需要严格依照相关规范进行操作，对零部件进行定期维护检修，保证数控加工过程的顺利。在零配件采购的过程中，要严格遵守相关的检查制度，从而保证采购的质量。同时，进一步规范工作人员在加工过程中的操作，减少不必要的零部件损耗。

3.9 保证供气质量

数控机床属于综合性的系统，在运行的过程中，会涉及气压、电气以及液压等[6]。如果供气系统的压力出现不足，就会影响数控机床运行的稳定性，机械加工就不能顺利进行。由于供气受阻，数控机械加工就容易出现机械刀具失控问题，故障发生后需要较长时间进行维护处理，因此影响数控机械加工的效率。在数控机械加工过程中，为了有效地保证供气质量，技术人员可以设置专门的供气系统，保证供气稳定，确保数控机械加工系统整体运行正常，从而有效保证数控机械加工效率。

4 结语

总的来说，在机械加工制造领域中，数控机械加工技术的应用使机械产品加工制造实现了自动化和智能化，有效提高了企业生产效率和质量。由于现阶段数控机械加工技术应用时，受到部分因素的影响，加工效率较低，影响了企业的稳定发展。因此，需要通过有效的措施提高数控机械加工的效率，进而保障企业获得长久健康的发展。