数控机床的选型
作者:北京机床研究所 俞圣梅 吴梅英
前言:随着现代制造技术的发展,企业选用数控设备已是大势所趋.目前市面上的数控 设备可谓琳琅满目, 如何才能既经济又合理地选择到适合本企业的数控设备, 一直是人们关 注的话题.为此,我们就数控机床的选型问题向北京机床研究所邀稿,本文完全从技术的角 度对选型中应注意的问题进行了全面的论述.
对一个制造企业来说,提高生产能力往往从生产管理,制造工艺,生产设备等方面入手 进行技术改造,而这几部分内容又是互为影响和制约的.在技改中对生产设备,数控机床的 更新,维修,采购等的选择上必须考虑到要在什么样环境下使用,如何管理,怎样能达到最 好的经济效果等问题. 选择制造设备是要为制造某一些产品服务的, 选择的设备可能用于产品零件的一部分工 序加工,也可能用于全部工序加工.制造水平的高低首先取决于工艺过程的设计,它将决定 用什么方法和手段来加工, 从而也决定了对使用设备的基本要求, 这也是对生产进行技术组 织和管理的依据. 设备选择的基本要求确定后还要根据市场上能提供什么样技术水平的装备 来选择, 针对大部分中小批量生产的制造企业, 选择数控机床来替代旧机床或增强生产能力 已是发展趋势. 比较普通和数控两类机床的性能, 数控机床具有加工复杂形面零件能力强, 适应多种加 工对象(柔性强);加工质量,精度和加工效率高;适应 CAD/CAM 联网,适合制造加工信息 集成管理;设备的利用率高,正常运行费用低等特点. 选择数控机床是一个综合性技术问题, 现在无论国内还是国外, 都能生产提供多种多样 的设备. 数控机床经几十年发展已演变出一个庞大家族群, 能完成各种各样的加工制造要求. 如何从品种繁多, 价格昂贵的设备中选择适用的设备, 如何使这些设备在制造中充分发挥作 用而且又能满足企业以后的发展,如何正确,合理地选购与主机配套的附件,工具,软件技 术, 售后技术服务等, 使采购的设备能达到较好的投入比……这些问题都是广大采购者必须 考虑,并逐一要处理好的问题. 一,确定典型加工工件"族" 确定加工什么样零件是选择设备的第一步. 企业根据技术改造和生产发展需要, 确定有 哪些零件,那些工序准备用新的加工设备来完成,要考虑到产品发展的远景规划.用成组技 术把这些零件进行分组归类, 确定准备主要加工对象的典型零件族. 在归类中往往会遇到零 件规格大小相差很多, 零件形状相差较大, 各类零件加工工时大大超过设备满负荷工时等问 题,因此,要进一步选择确定生产纲领又比较接近要求的典型工件族.典型工件族按外型可 以分为菱形类(箱体类),板类,回转体类(盘,套,轴,法兰)和异形类等;按加工精度 要求又可分普通级和精密级等.典型零件分类清楚了,基本加工设备也就比较明确了.
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二,典型零件族的工艺规程设计 在确定加工零件后还必须用数控加工工艺的学观点对工艺流程进行新的规划设计, 这里 包括对原工艺生产流程的变革, 探索实现新工艺方法的可行性, 探索实现现代生产管理和物 流管理可行性, 探索使用先进刀具工装大幅度提高生产效率的可行性, 探索在生产线上数控 设备和其他设备(普通的,专机的)的合理配制工艺等,目的是希望得到使用数控机床后的 最佳工艺制造流程.下面是几个典型类零件的合理加工工艺. ☆轴类零件:铣端面打中心孔→数控车床(粗加工)→数控磨床(精加工); ☆法兰和盘类件:数控车床(粗加工)→车削中心(精加工); ☆型腔模具零件: 普通机床加工外形及基面→数控铣床加工型面→高速数控铣精加工→ 抛光或电腐蚀型面; ☆板类零件:双轴铣床或龙门铣床加工大平面→立式加工中心上加工各类孔; ☆箱体零件:立式加工中心上加工底面→卧式加工中心上加工四周面各工艺面. 在安排工艺流程中考虑下列因素: (1)选择最短的加工工艺流程. (2)数控机床有相当大适应性,但也不是万能的,从经济观点考虑,典型工件族中每一 种零件都有一个经济批量,应在经济批量基础上使用比较先进的工艺手段. (3)尽量发挥机床的各种工艺特点,追求最大限度地发挥数控机床的综合加工能力特长 (多工序集中的工艺特点),应在生产流程中配置最少的机床数量,最少的工艺装备和夹具. (4)要考虑生产线或生产车间的各种设备能力的平衡.作为单台数控机床的选择或一条 生产线的配置, 单一的设备不可能完全包下一个工件的全部加工工序, 必然有和其他设备的 工序转接,各设备之间的生产能力要平衡,满足生产节拍的综合要求,所以安排每台设备上 的工序数量,加工工序顺序等既要发挥各台数控机床的特长,满足精度要求,还要进一步应 考虑各台机床上工件转序时工艺基准的合理使用. (5)在安排数控加工工艺中经常碰到的问题是工序集中与工艺加工渐精原则的矛盾.在 数控机床的使用上, 人们普遍采用将多工序集中在一台机床上完成的工艺集中原则, 以此来 追求提高生产率,缩短零件加工周期,甚至希望工件在一次装卡中全部加工完毕.但实际上 对一些复杂的, 精度要求较高的工件, 由于在加工过程中的热变形, 内应力引起的工件变形, 工夹具夹紧变形, 热处理要求时效等工艺因素和程编者操作因素等, 很难一次装卡完成全部 加工. 基本工艺准则中对加工零件的逐步精化要求制约着工序集中的数量, 妥善处理这两者 矛盾是数控加工工艺的重要内容. (6)在对典型工件族工艺流程的安排中,应妥善安排各台机床和生产线的手工调整和检 测等工作,即人工干预的影响.企业要根据自身的技术装备能力,技术水平和技术改造投入 的力度, 确定在工艺流程中人工干预的程度, 这决定了对选择数控机床的自动化水平和功能

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