數(shù)控機(jī)床適用于多品種、小批量枚甫、形狀復(fù)雜砂两、精度要求嚴(yán)格的零件制造。國(guó)內(nèi)自20世紀(jì)80年代起即步入了數(shù)控機(jī)床及相關(guān)技術(shù)的廣泛應(yīng)用階段市协，經(jīng)過近30年的應(yīng)用實(shí)踐昭仓，數(shù)控機(jī)床已經(jīng)逐漸成為各行業(yè)產(chǎn)品制造的主要技術(shù)手段，形成了各具特色的產(chǎn)品生產(chǎn)線瞬芒，生產(chǎn)制造觀念和思維模式得到了根本改變和提升沪蜕。在數(shù)控機(jī)床快速普及、高速加工技術(shù)逐步廣泛應(yīng)用的今天始树，數(shù)控機(jī)床已經(jīng)成為型號(hào)產(chǎn)品研制過程中的關(guān)鍵技術(shù)手段之一泞首，其應(yīng)用水平已經(jīng)直接關(guān)系到產(chǎn)品的穩(wěn)定生產(chǎn)和及時(shí)交付。切削加工是航空產(chǎn)品制造過程中工作量最大的專業(yè)之一绳宰，也是數(shù)控機(jī)床的主要應(yīng)用領(lǐng)域掖饲。近年來，航空制造企業(yè)在相繼引進(jìn)多種類型呀邢、數(shù)量不等的數(shù)控機(jī)床的同時(shí)洒沦，也配備了層次不同的數(shù)控車間所必須的軟件工具，大大提升了企業(yè)的制造水平价淌。從發(fā)展過程看申眼，航空產(chǎn)品關(guān)鍵零件的切削加工經(jīng)歷了2個(gè)轉(zhuǎn)折、跨越了4個(gè)臺(tái)階蝉衣，即從普通加工到數(shù)控加工括尸、從低速到高速加工的轉(zhuǎn)折；數(shù)控機(jī)床主軸的額定轉(zhuǎn)速跨越了6000r/min病毡、12000r/min濒翻、18000r/min、24000r/min四個(gè)臺(tái)階啦膜。

　　數(shù)控機(jī)床的配備和應(yīng)用主要是隨著航空產(chǎn)品研制與生產(chǎn)的需求而進(jìn)行的有送，由于產(chǎn)品生產(chǎn)周期緊、任務(wù)重僧家，數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用一直是處于邊生產(chǎn)雀摘、邊摸索的狀態(tài)宜柱，絕大多數(shù)的企業(yè)為保證生產(chǎn)任務(wù)周期，在數(shù)控機(jī)床功能充分應(yīng)用编喊、工藝過程優(yōu)化愁豆、切削參數(shù)合理選擇等方面無暇投入較大的精力，造成數(shù)控機(jī)床利用效率偏低呀胁、零件加工周期較長(zhǎng)招狈。數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用狀態(tài)在不同企業(yè)之間存在著較大的差異，有些企業(yè)通過信息化建設(shè)工程在少量典型件生產(chǎn)線初步應(yīng)用了DNC技術(shù)和MES系統(tǒng)殖吧，但大多數(shù)情況下类棍，數(shù)控設(shè)備處于單機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。隨著產(chǎn)品類型和生產(chǎn)批量的增加牧返，工藝數(shù)據(jù)堡迷、生產(chǎn)過程的管理日趨復(fù)雜，工藝數(shù)據(jù)準(zhǔn)備弥铸、作業(yè)計(jì)劃管理骇幽、生產(chǎn)線現(xiàn)場(chǎng)信息傳送與獲取難度增加，造成數(shù)控機(jī)床的整體效率難以充分發(fā)揮脸候，生產(chǎn)線現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行效率難以及時(shí)滿足產(chǎn)品交付周期需求穷娱。制約產(chǎn)品交付周期的主要問題通常表現(xiàn)為：①數(shù)控工藝技術(shù)水平限制著數(shù)控機(jī)床能力的發(fā)揮和生產(chǎn)能力的提升；②數(shù)控機(jī)床功能利用程度及應(yīng)用方式影響著數(shù)控機(jī)床的使用效能运沦；③數(shù)控車間集成技術(shù)應(yīng)用程度制約著數(shù)控機(jī)床規(guī)模效應(yīng)的發(fā)揮泵额。上述這些制約因素導(dǎo)致航空制造企業(yè)數(shù)控機(jī)床利用率偏低、產(chǎn)品制造周期長(zhǎng)携添、生產(chǎn)成本高嫁盲、批生產(chǎn)能力低。

　　數(shù)控機(jī)床應(yīng)用的技術(shù)基礎(chǔ)與主要環(huán)節(jié)

　　數(shù)控機(jī)床應(yīng)用涉及的基礎(chǔ)是數(shù)控工藝技術(shù)×衣樱現(xiàn)階段人們提及的數(shù)控工藝羞秤，在狹義上是指數(shù)控切削加工工藝。概括起來講左敌，數(shù)控工藝技術(shù)是以切削加工技術(shù)為核心瘾蛋，應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)制造軟件工具、數(shù)控機(jī)床以及數(shù)控測(cè)量設(shè)備等完成工藝設(shè)計(jì)母谎、數(shù)控程序編制瘦黑、工件加工、尺寸測(cè)量等工作過程的方法奇唤、數(shù)據(jù)、文件等的集合贪挽，它涉及知識(shí)集（切削原理场陪、數(shù)學(xué)計(jì)算方法绑功、軟件技術(shù)基礎(chǔ)）、資源集（軟件工具和數(shù)據(jù)庫(kù)干蒸、工裝工具與儀器）窥书、數(shù)據(jù)集（工藝文件、數(shù)控程序）讥蚯。上述這些技術(shù)與工具是數(shù)控機(jī)床應(yīng)用的主要技術(shù)基礎(chǔ)和基本條件偷被。數(shù)控機(jī)床應(yīng)用主要涉及工藝數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、數(shù)控加工在線控制犬耀、數(shù)控車間或生產(chǎn)線系統(tǒng)集成逝遣、數(shù)控加工成本控制4個(gè)環(huán)節(jié)。

　“讶怠（1）工藝數(shù)據(jù)準(zhǔn)備耽盛。

　　工藝數(shù)據(jù)包括工藝規(guī)程、數(shù)控程序伏尼、測(cè)量指令等忿檩。其中，數(shù)控程序是數(shù)控機(jī)床運(yùn)行的直接數(shù)據(jù)爆阶。復(fù)雜零件的數(shù)控程序設(shè)計(jì)流程主要包括數(shù)模分析（結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙燥透，分析型面特點(diǎn)、精度要求辨图、初步確定加工走刀方式等兽掰，并完成工藝規(guī)程設(shè)計(jì)）、編程準(zhǔn)備（定義毛坯徒役、加工區(qū)邊界孽尽、刀具數(shù)據(jù)、程序命名等）忧勿、程序編制（選擇合適的加工方法杉女，給定進(jìn)刀、走刀鸳吸、退刀方式及其工藝參數(shù)熏挎，生成刀具運(yùn)動(dòng)軌跡）、模擬檢查（參照工件CAD模型檢查刀具運(yùn)動(dòng)軌跡的正確性晌砾，對(duì)刀具軌跡中出現(xiàn)的位置突變障昆、過切或欠切、運(yùn)動(dòng)軌跡異常等進(jìn)行處理與修正）衫荒、后置處理（將刀位軌跡數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)控機(jī)床可接受的數(shù)控指令代碼）盲陨、現(xiàn)場(chǎng)加工這樣幾個(gè)過程。

　　工藝數(shù)據(jù)準(zhǔn)備過程有兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)：工藝優(yōu)化和數(shù)控加工仿真。工藝優(yōu)化包括切削參數(shù)優(yōu)化岂便、工藝路線優(yōu)化設(shè)計(jì)椿啦、加工變形控制。切削參數(shù)優(yōu)化主要是以提高單位時(shí)間金屬去除率和保證加工質(zhì)量為目標(biāo)深刁，選擇和確定合理的工藝參數(shù)估董，通常通過切削試驗(yàn)、工藝系統(tǒng)穩(wěn)定性分析計(jì)算和典型驗(yàn)證試驗(yàn)獲得贪类；加工變形控制是借助數(shù)值分析胃愉、經(jīng)驗(yàn)積累、工藝系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性分析控制等滿足工件的加工精度要求暑尝；工藝路線優(yōu)化則以降低制造成本现粗、減少非加工時(shí)間為目標(biāo)，對(duì)工件的加工過程進(jìn)行精化設(shè)計(jì)把曼。

　　數(shù)控加工仿真是在計(jì)算機(jī)上模擬刀具運(yùn)動(dòng)杨帽、切削加工過程，包括幾何仿真嗤军、物理仿真注盈、加工過程仿真。幾何仿真是基于理想幾何圖形通過數(shù)學(xué)計(jì)算來檢驗(yàn)數(shù)控程序是否正確叙赚，不考慮切削參數(shù)老客、切削力等因素對(duì)切削加工的影響，如刀位軌跡檢查震叮、數(shù)控程序仿真檢查胧砰；物理仿真將整個(gè)工藝系統(tǒng)或部分工藝系統(tǒng)元素視為彈塑性實(shí)體，對(duì)物理特性及其變化特征進(jìn)行模擬苇瓣，如切削加工中刀具受力變形尉间、工件受力變形、加工振動(dòng)分析等击罪；加工過程仿真是將幾何形體與物理性質(zhì)的變化集成在一起哲嘲，對(duì)加工過程（工序、工步及其具體加工狀態(tài)和結(jié)果）進(jìn)行較為真實(shí)模擬的一種仿真形式崭夺。目前幾何仿真技術(shù)已經(jīng)比較成熟宁斋，在數(shù)控程序設(shè)計(jì)中應(yīng)用較為廣泛，而其他兩種仿真主要在工藝研究中有初步應(yīng)用史代，能夠提供給生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的成熟產(chǎn)品很少慧男。

　　（2）數(shù)控加工在線控制乐玛。

　　數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用過程中有大量的數(shù)據(jù)需要傳送和管理比摆，這些數(shù)據(jù)包括數(shù)控程序、刀具裝調(diào)數(shù)據(jù)、工件定位調(diào)整數(shù)據(jù)杀坟、加工狀態(tài)監(jiān)測(cè)青礁、設(shè)備故障信息等燃徊。當(dāng)數(shù)控機(jī)床作為獨(dú)立設(shè)備使用時(shí)源玉，這些數(shù)據(jù)只能通過人工進(jìn)行組織和管理，不僅效率低下厚累，而且易于產(chǎn)生錯(cuò)誤炼吴，嚴(yán)重制約數(shù)控機(jī)床的有效運(yùn)行；數(shù)控機(jī)床集成組成生產(chǎn)線時(shí)疫衩，數(shù)據(jù)傳輸與管理不僅包括上述數(shù)據(jù)硅蹦，還包括作業(yè)指令、資源配置闷煤、運(yùn)行狀態(tài)等數(shù)據(jù)童芹，更需要對(duì)數(shù)據(jù)的有效組織。數(shù)控加工在線控制主要包括網(wǎng)絡(luò)化連接鲤拿、自適應(yīng)控制假褪、生產(chǎn)線運(yùn)行管理。

　　網(wǎng)絡(luò)化連接是通過串/并行接口近顷、網(wǎng)絡(luò)接口生音、嵌入式模塊等實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床與上層控制計(jì)算機(jī)的連接，為數(shù)據(jù)傳輸窒升、機(jī)床運(yùn)行狀態(tài)采集缀遍、加工狀態(tài)監(jiān)測(cè)等提供支持，也為數(shù)控機(jī)床集成化連接運(yùn)行提供支持饱须。應(yīng)注意的是域醇，只有通過采集數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)的I/O信號(hào)才能真正實(shí)時(shí)反映機(jī)床的運(yùn)行狀態(tài)，這是實(shí)現(xiàn)制造過程工況監(jiān)測(cè)果孝、設(shè)備工況診斷與故障診斷的基礎(chǔ)肖升，因此數(shù)控機(jī)床運(yùn)行時(shí)應(yīng)能夠及時(shí)監(jiān)測(cè)到這些I/O信號(hào)，以對(duì)加工過程實(shí)現(xiàn)有效控制神灵。自適應(yīng)控制在工件加工過程中監(jiān)測(cè)某些物理量（如切削功率驱偿、切削扭矩），根據(jù)切削實(shí)際情況按設(shè)定的規(guī)則實(shí)時(shí)調(diào)整程序設(shè)定的切削參數(shù)浓先，使切削在相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)下進(jìn)行乓托，目前已有少量的商品化系統(tǒng)提供了基本的調(diào)整與控制功能。

　　生產(chǎn)線運(yùn)行管理主要是作業(yè)計(jì)劃的建立與發(fā)送矢老、生產(chǎn)過程跟蹤剿营、制造數(shù)據(jù)管理。目前大家關(guān)注較多的是制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES），實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)線運(yùn)行的正向管理功能千绍，即以作業(yè)下達(dá)疾词、生產(chǎn)執(zhí)行這樣的順序運(yùn)行，但MES在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用尚處于研究灌旧、試用階段绑咱。

　　3）數(shù)控車間或生產(chǎn)線系統(tǒng)集成。

　　目前航空產(chǎn)品都已經(jīng)采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)枢泰，可以向生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)提供設(shè)計(jì)圖紙和數(shù)字化模型描融，為數(shù)字化制造的實(shí)現(xiàn)提供了基本條件。數(shù)控車間或生產(chǎn)線系統(tǒng)集成是在網(wǎng)絡(luò)化環(huán)境與在線控制技術(shù)支持下衡蚂，將獨(dú)立的數(shù)控設(shè)備組成生產(chǎn)系統(tǒng)窿克，對(duì)生產(chǎn)過程所涉及的制造數(shù)據(jù)進(jìn)行集成化管理和控制，以實(shí)現(xiàn)信息流毛甲、物質(zhì)流年叮、能量流的協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)。針對(duì)車間層次的數(shù)控機(jī)床應(yīng)用玻募，系統(tǒng)集成涉及較為廣泛的基礎(chǔ)技術(shù)和環(huán)境建設(shè)只损，其重點(diǎn)是集成的工藝數(shù)據(jù)準(zhǔn)備平臺(tái)、生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃與運(yùn)行管理补箍、制造資源的及時(shí)配送和數(shù)控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)改执。集成的工藝數(shù)據(jù)準(zhǔn)備平臺(tái)主要功能是根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)模型，完成零件工藝規(guī)程設(shè)計(jì)橙缔、數(shù)控加工程序設(shè)計(jì)拟国、檢驗(yàn)程序設(shè)計(jì)、工裝設(shè)計(jì)要求等元渺，按生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量體系要求生成有關(guān)工藝文件排卷。

　　生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃與運(yùn)行管理主要是根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃編制車間的班次作業(yè)計(jì)劃，使數(shù)控機(jī)床及有關(guān)生產(chǎn)資源均衡協(xié)調(diào)工作勉溉，對(duì)生產(chǎn)運(yùn)行過程的數(shù)據(jù)径肖、工件、在用資源進(jìn)行有效管理肯锻。MES是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃與運(yùn)行管理的主要工具伍愕。制造資源的及時(shí)配送是消除數(shù)控機(jī)床停工、保證車間生產(chǎn)線有效運(yùn)行的基礎(chǔ)户犯，基本原則是在需要的時(shí)間將需要的資源送達(dá)現(xiàn)場(chǎng)蓉庆。制造資源包括加工需要的數(shù)據(jù)、工裝糜透、工件及輔助物資等撤宽。數(shù)控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)是以網(wǎng)絡(luò)化連接為基礎(chǔ)臭杰，對(duì)加工過程進(jìn)行跟蹤，對(duì)設(shè)備的有效運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)谚中，為生產(chǎn)狀態(tài)監(jiān)控渴杆、質(zhì)量控制和生產(chǎn)效率評(píng)估提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

　∠芩（4）數(shù)控加工成本控制磁奖。

　　生產(chǎn)費(fèi)用通常包括：（a）材料費(fèi)用C材；（b）機(jī)床費(fèi)用C機(jī)蝌麸；（c）工資費(fèi)用C工点寥；（d）換刀費(fèi)用C 換艾疟；（e）刀具費(fèi)用C刀来吩。生產(chǎn)一個(gè)工件的總費(fèi)用為：C總=C材+（C機(jī)+C工）（t準(zhǔn)+t機(jī)）+（C換+C刀）（t機(jī)/T）。其中蔽莱，t準(zhǔn)為機(jī)床準(zhǔn)備時(shí)間弟疆，t機(jī)為機(jī)床工作時(shí)間，T為刀具壽命盗冷。在同一生產(chǎn)環(huán)境下怠苔，C材、C機(jī)台凰、C工义黑、C換是相對(duì)固定的，而刀具費(fèi)用C刀則是變化的橘曙，也是對(duì)數(shù)控加工成本影響最大的可變因素慷递。適當(dāng)選擇高質(zhì)量刀具，雖然增加刀具成本惑箕，但可使刀具壽命增加祸芙，也可以選擇更高的工藝參數(shù)而使工件在機(jī)床上的加工時(shí)間縮短，從上式中可以看出科谨，生產(chǎn)工件的總費(fèi)用會(huì)下降钱锉，這也是充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床效率應(yīng)考慮的一個(gè)基本原則。

　　數(shù)控機(jī)床增效的主要途徑從宏觀上講渊喘，產(chǎn)品制造過程主要考慮的是產(chǎn)品加工質(zhì)量诊捆、制造周期、生產(chǎn)成本拨才，數(shù)控機(jī)床應(yīng)用中同樣也是考慮這樣三方面因素纸措。數(shù)控機(jī)床本身價(jià)值較高，提高數(shù)控機(jī)床效率悠垛，是充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床效能线定、降低生產(chǎn)成本娜谊、縮短制造周期、加快投資回報(bào)的基本途徑斤讥。航空工業(yè)從數(shù)控機(jī)床應(yīng)用于產(chǎn)品制造過程開始纱皆，就不斷探索提高數(shù)控機(jī)床應(yīng)用水平、提供機(jī)床利用率的技術(shù)和管理途徑芭商，在數(shù)控工藝基礎(chǔ)技術(shù)研究派草、數(shù)控軟件工具開發(fā)與應(yīng)用、數(shù)控設(shè)備控制技術(shù)铛楣、系統(tǒng)集成技術(shù)近迁、數(shù)控工藝綜合技術(shù)等方面開展了大量的研究和工程應(yīng)用工作，主要有：薄壁結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工技術(shù)簸州、復(fù)雜結(jié)構(gòu)件加工變形控制技術(shù)鉴竭、高速銑削工藝技術(shù)、切削參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)岸浑、CAD/CAPP/CAM集成系統(tǒng)搏存、專用CAM系統(tǒng)及后置處理模塊開發(fā)、CIMS應(yīng)用與網(wǎng)絡(luò)化制造技術(shù)慷郎、高效數(shù)控加工技術(shù)等啡产，通過這些工作，使工藝技術(shù)水平和數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用水平不斷提高和完善促驶。

　　數(shù)控機(jī)床增效的核心是充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的功能肢有、縮短產(chǎn)品占用機(jī)床周期、提高數(shù)控設(shè)備的產(chǎn)品產(chǎn)出能力物遗，應(yīng)當(dāng)從提高設(shè)備利用率涣恤、工件加工效率、零件合格率三個(gè)方面入手硼货，涉及技術(shù)和管理兩條主線诉德。設(shè)備利用率是指該數(shù)控機(jī)床在考察統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)加工產(chǎn)品時(shí)間所占的比例，它涉及數(shù)控機(jī)床投入運(yùn)行的時(shí)間钢怪、運(yùn)行期間用于產(chǎn)品加工的時(shí)間柱洽、產(chǎn)品加工期間刀具的有效切削時(shí)間。數(shù)控機(jī)床的有效工作時(shí)間受生產(chǎn)過程因素影響較大鲁修，具有較大的提升空間本谜。提高設(shè)備利用率主要考慮的技術(shù)和管理因素是：工藝過程優(yōu)化、數(shù)控程序優(yōu)化偎窘、生產(chǎn)資源優(yōu)化使用乌助、建立生產(chǎn)過程管理和生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理軟件工具環(huán)境，其核心是減少非加工時(shí)間陌知、減少加工輔助時(shí)間他托。

　　工件加工效率單位周期實(shí)際完成加工工作量同單位周期理想加工工作量的比值掖肋，反映了數(shù)控機(jī)床產(chǎn)出能力的高低，其核心是單位時(shí)間金屬材料去除率赏参。但材料去除率主要受工藝系統(tǒng)的限制較大志笼，提升的幅度隨數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)、工件特點(diǎn)把篓、刀具系統(tǒng)不同而有較大的差異纫溃。綜上，提高工件加工效率主要考慮的技術(shù)和管理方法是：采用切削試驗(yàn)韧掩、動(dòng)態(tài)性能測(cè)試等手段對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化紊浩，充分考察分析切削過程的受力狀態(tài)、刀具磨損情況柒汉、工藝系統(tǒng)的穩(wěn)定性绒催，使粗加工過程盡快去除余量、精加工過程嚴(yán)格保證加工精度和表面質(zhì)量否抛。其中工藝參數(shù)優(yōu)化是實(shí)現(xiàn)工件穩(wěn)定加工拦腌、保證加工質(zhì)量的前提和基礎(chǔ)。

　　零件合格率是對(duì)加工結(jié)果的評(píng)價(jià)言酪，提高零件合格率的直接作用是減少和消除了零件返工造成的資源浪費(fèi)及加工周期的延長(zhǎng)。提高零件合格率的主要途徑是按照質(zhì)量管理體系要求谍钝，對(duì)數(shù)控程序败饵、加工工藝、工藝裝備進(jìn)行規(guī)范化管理和控制椭徙，借助在線測(cè)量熊过、數(shù)據(jù)集成管理、狀態(tài)及過程信息采集等技術(shù)手段監(jiān)控工件的加工過程征乳。針對(duì)數(shù)控機(jī)床的不同應(yīng)用方式和工件加工過程胖真，數(shù)控機(jī)床增效的途徑可以歸納為3個(gè)主要層次：?jiǎn)闻_(tái)設(shè)備、加工單元律姨、車間生產(chǎn)系統(tǒng)振峻，這3個(gè)層次對(duì)應(yīng)的是工序增效、產(chǎn)品增效择份、集成增效扣孟。數(shù)控加工過程中，單臺(tái)設(shè)備完成的是工序加工荣赶。在單臺(tái)設(shè)備增效這個(gè)層次上凤价，重點(diǎn)是圍繞工藝系統(tǒng)、發(fā)揮設(shè)備能力來提高數(shù)控設(shè)備的應(yīng)用效率拔创，實(shí)現(xiàn)的是工件局部工序加工效率提高利诺，即局部增效富蓄。從技術(shù)上，要著重解決這樣一些問題：工藝參數(shù)優(yōu)化和工藝數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)（工藝試驗(yàn)慢逾、仿真計(jì)算格粪、典型加工結(jié)構(gòu)的工藝方法等，核心目標(biāo)是提高單位時(shí)間金屬去除率）氛改、設(shè)備功能的充分應(yīng)用（檢測(cè)功能帐萎、刀具與刀庫(kù)管理、宏指令編程臊癞、固定循環(huán)編程辐逝、子程序調(diào)用、參數(shù)化與結(jié)構(gòu)化編程等）和專用程序開發(fā)應(yīng)用（專用數(shù)控程序設(shè)計(jì)工具绣嫉、后置處理黄惭、幾何與物理仿真、工藝文件編制等）普计。針對(duì)單臺(tái)設(shè)備著重解決上述問題祟俯，是數(shù)控機(jī)床增效的第一個(gè)途徑，也是數(shù)控機(jī)床應(yīng)用的基礎(chǔ)和核心迂唤。

　　數(shù)控機(jī)床增效的第2個(gè)途徑五妹，是針對(duì)生產(chǎn)單元的產(chǎn)品增效。從制造過程來講革惊，加工單元是一組工序的集合辞皇，由多臺(tái)設(shè)備協(xié)調(diào)，完成的是整個(gè)零件的加工骏卿，其核心是在單臺(tái)層次局部工序增效的基礎(chǔ)上符焊，減少數(shù)控機(jī)床的非加工時(shí)間和輔助時(shí)間。這個(gè)層次要著重解決以下問題：工藝優(yōu)化（工藝路線姻僧、裝夾方案规丽、余量分配、刀具結(jié)構(gòu)撇贺、工件測(cè)量等）赌莺、數(shù)控程序優(yōu)化（典型結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)軌跡显熏、加工狀態(tài)穩(wěn)定控制等）雄嚣、零件工藝方法（典型工藝、精度控制喘蟆、高效工裝缓升、工藝數(shù)據(jù)庫(kù)）、數(shù)控機(jī)床網(wǎng)絡(luò)化連接與數(shù)據(jù)集成管理（DNC蕴轨、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)港谊；工藝流程指令骇吭、數(shù)控程序、工序狀態(tài)歧寺、設(shè)備狀態(tài)等）咱取。

　　數(shù)控機(jī)床增效的第3個(gè)途徑，是針對(duì)車間批量生產(chǎn)狀態(tài)阅秀，圍繞生產(chǎn)過程姆歹，對(duì)單臺(tái)數(shù)控機(jī)床負(fù)荷進(jìn)行平衡，對(duì)生產(chǎn)流程進(jìn)行優(yōu)化京拣，完成批量產(chǎn)品制造過程虽浆，實(shí)現(xiàn)車間綜合增效。其核心是在單元層次產(chǎn)品增效的基礎(chǔ)上帜猩，對(duì)生產(chǎn)流程休惰、制造資源、生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效控制和管理朦阶。在這個(gè)層次上杜凌，涉及更為廣泛的技術(shù)和管理內(nèi)容，主要是：工藝數(shù)據(jù)準(zhǔn)備與管理（工藝規(guī)程杰翰、數(shù)控程序名篷、質(zhì)量數(shù)據(jù)、現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)數(shù)據(jù)等）久规、制造執(zhí)行系統(tǒng)（作業(yè)計(jì)劃湖笨、運(yùn)行調(diào)度、生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)等）蹦骑、制造資源管理（設(shè)備、工裝臀防、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范眠菇、人員的數(shù)據(jù)庫(kù)及管理系統(tǒng)）、網(wǎng)絡(luò)化分布式管理與控制（數(shù)據(jù)傳送與采集袱衷、作業(yè)指令捎废、現(xiàn)場(chǎng)信息、數(shù)控設(shè)備等）致燥。

　　概括起來登疗，實(shí)現(xiàn)上述3個(gè)主要增效途徑的支撐技術(shù)可以劃分為4個(gè)技術(shù)集，即工藝基礎(chǔ)技術(shù)嫌蚤、工藝綜合技術(shù)辐益、系統(tǒng)集成技術(shù)和設(shè)備控制技術(shù)。工藝基礎(chǔ)技術(shù)主要是一些單項(xiàng)技術(shù)脱吱，解決數(shù)控機(jī)床應(yīng)用中的單項(xiàng)技術(shù)關(guān)鍵智政，提升單臺(tái)數(shù)控機(jī)床的使用效能层筹，提高工序加工效率；工藝綜合技術(shù)圍繞工件加工過程清截，優(yōu)化工藝风踪，提高工件加工效率；系統(tǒng)集成技術(shù)圍繞車間生產(chǎn)過程弧蜒，著眼于縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間與輔助時(shí)間也菊，提高綜合效率；設(shè)備控制技術(shù)是數(shù)控機(jī)床協(xié)同工作和集成應(yīng)用的基礎(chǔ)砰穗，對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行控制和管理揽宵，是掌握生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行狀態(tài)的主要途徑。

　　數(shù)控機(jī)床應(yīng)用需要的是綜合性技術(shù)新罗，上述4個(gè)技術(shù)集從不同層次上解決不同的問題援栗，應(yīng)針對(duì)車間自身的特點(diǎn)和需求，選擇不同的技術(shù)集來支持?jǐn)?shù)控機(jī)床的應(yīng)用训奢，使數(shù)控機(jī)床充分發(fā)揮其應(yīng)有的效能帘惜。數(shù)控機(jī)床應(yīng)用效率評(píng)估方法數(shù)控機(jī)床在航空產(chǎn)品制造中一直發(fā)揮著重要作用，多年來饼暑，相關(guān)研究單位稳析、高等院校和生產(chǎn)企業(yè)在數(shù)控機(jī)床應(yīng)用和數(shù)控工藝技術(shù)研究方面進(jìn)行了不同層次的研究應(yīng)用，在數(shù)控機(jī)床應(yīng)用效率評(píng)估方面弓叛，形成了航空行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)“數(shù)控設(shè)備綜合應(yīng)用效率與測(cè)評(píng)”（HB7804-2006）彰居，比較詳細(xì)地規(guī)定了多種效率指標(biāo)的計(jì)算評(píng)估方法，為數(shù)控機(jī)床應(yīng)用狀態(tài)分析與數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)提供了基本依據(jù)[3]撰筷。效率的基本含義是指單位時(shí)間內(nèi)所完成的工作量陈惰，對(duì)于數(shù)控機(jī)床應(yīng)用，效率越高毕籽，意味著數(shù)控機(jī)床能力的利用程度越高抬闯。標(biāo)準(zhǔn)中用數(shù)控設(shè)備綜合效率這樣的概念，來表征數(shù)控機(jī)床能力的利用程度关筒∪芪眨基于管理經(jīng)濟(jì)學(xué)中企業(yè)生產(chǎn)分析和企業(yè)戰(zhàn)略能力分析的原理和方法。

　　數(shù)控設(shè)備綜合應(yīng)用效率測(cè)評(píng)需要注意：（1）制度工作時(shí)間是所考察的周期內(nèi)數(shù)控設(shè)備的班次工作時(shí)間總和蒸播，而不是被加工工件的工時(shí)睡榆；（2）有效工作時(shí)間是所考察的周期內(nèi)數(shù)控設(shè)備用于加工的時(shí)間，是所考察周期內(nèi)所有工件在該設(shè)備上加工時(shí)間的總和袍榆；（3）理想單位時(shí)間零件加工量是該設(shè)備能力所能允許的最大加工量栽铁，即該設(shè)備功率、扭矩、速度等接近或處于額定極限值時(shí)所能完成的加工量兴题；難以確定時(shí)应婴，可以根據(jù)社會(huì)平均能力設(shè)定理想加工量基準(zhǔn)值，但這樣得到的零件加工量只是相對(duì)比較值噩檬；（4）為了分析數(shù)控加工中其他因素對(duì)效率的影響林邪，有效工作時(shí)間能進(jìn)行更為細(xì)致的劃分，如數(shù)控程序運(yùn)行肾轨、加工準(zhǔn)備初禁、輔助調(diào)整等。

　　工藝方案優(yōu)化評(píng)估

　　提高數(shù)控設(shè)備綜合應(yīng)用效率的技術(shù)基礎(chǔ)和核心是選擇優(yōu)化的工藝方案（重點(diǎn)是工藝參數(shù)档徘、工藝過程）棘魏。針對(duì)單臺(tái)設(shè)備，核心是工藝參數(shù)優(yōu)化宝各；而針對(duì)加工單元或車間批量生產(chǎn)狀態(tài)烹豫，則其核心是工藝參數(shù)優(yōu)化、工藝過程優(yōu)化婴削。

　　零件制造過程所遵循的基本原則是保證質(zhì)量廊镜、降低成本、提高效率唉俗。對(duì)于工藝方案的評(píng)價(jià)嗤朴，可以通過工件/工序加工周期、加工成本虫溜、工件加工結(jié)果雹姊、資源消耗綜合進(jìn)行。根據(jù)決策論的基本理論[5]衡楞，我們選擇數(shù)控車間加工過程中最富于變化且易于統(tǒng)計(jì)測(cè)量的工件加工時(shí)間效率吱雏、刀具成本效率、表面粗糙度效率瘾境、能源效率四個(gè)因素作為狀態(tài)變量坎背，建立工藝方案優(yōu)化評(píng)估模型：

　　E=PT（BT/T）+PC（BC/C）+ PQ（BQ/Q）+ Ps（Bs/S），……………………………………（6）

　　其中寄雀，E為期望效率損益值，PT娇建、PC百睹、PQ、Ps為相應(yīng)參數(shù)量的狀態(tài)概率（參數(shù)量的重要程度厘举，其值為0～100%）阳框；BT、BC、BQ旦氓、Bs為相應(yīng)參數(shù)量的基準(zhǔn)值炮惕；T為加工時(shí)間，用分鐘（或小時(shí)）表示汛刻；C為刀具成本射贡；Q為表面質(zhì)量，可用表面粗糙度簡(jiǎn)化表示瘾色；S為能源消耗演苍，可用消耗的電能簡(jiǎn)化表示。目標(biāo)評(píng)估分為單項(xiàng)評(píng)定（目標(biāo)項(xiàng)狀態(tài)概率為100%梗爸，其余為0氧吐，此時(shí)E=1，可求得相應(yīng)參數(shù)量基準(zhǔn)值BT末盔、BC筑舅、BQ、Bs）和綜合評(píng)定（狀態(tài)概率可按不同參數(shù)量影響程度給出陨舱，等概率時(shí)可各取1/4）翠拣。E值越大，工藝優(yōu)化程度越好隅忿。利用公式（6）給出的評(píng)估模型心剥，可以對(duì)確定的工藝參數(shù)、工藝規(guī)程做出定量的比較性評(píng)估背桐，從而選擇出最優(yōu)的工藝方案進(jìn)行工件制造优烧。

　　數(shù)控機(jī)床應(yīng)用效率的提升是一個(gè)持續(xù)進(jìn)行的連續(xù)不斷的過程，應(yīng)該在滿足質(zhì)量链峭、速度畦娄、成本要求的前提下追求數(shù)控機(jī)床應(yīng)用效率的最大化。數(shù)控機(jī)床增效包含綜合應(yīng)用效率提升和機(jī)床效能充分利用兩個(gè)方面弊仪，總的目標(biāo)是提升數(shù)控機(jī)床能力利用程度熙卡。選擇合理的工藝參數(shù)和工藝過程，是提高數(shù)控機(jī)床綜合應(yīng)用效率的技術(shù)基礎(chǔ)冠八；降低數(shù)控機(jī)床的輔助時(shí)間增加有效工作時(shí)間选曼，是提高數(shù)控機(jī)床綜合應(yīng)用效率的管理保障。工藝方案優(yōu)化評(píng)估模型定量給出了工藝方案優(yōu)劣的數(shù)值描述串题，數(shù)控機(jī)床應(yīng)用效率測(cè)評(píng)體系則定量描述了數(shù)控機(jī)床應(yīng)用狀態(tài)失傍。

　　隨著數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)制造技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床功能越來越完善宽舱，數(shù)控制造技術(shù)也不斷提升民沈。在計(jì)算幾何还凸、彈塑性理論、人工智能等基礎(chǔ)學(xué)科技術(shù)支持下浸速，數(shù)控制造過程逐步形成了制造信息數(shù)字化童盏、過程控制智能化、加工設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化就灸、運(yùn)行狀態(tài)可視化的發(fā)展趨勢(shì)[6]呛疫，數(shù)控制造理論體系逐步建立，關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用平臺(tái)逐步成熟栏渺，數(shù)控機(jī)床成為數(shù)字化制造環(huán)境中的關(guān)鍵組成要素呛梆。數(shù)控機(jī)床綜合應(yīng)用效率的提高，將為數(shù)字化制造系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)磕诊。

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