數控機床

    上海2014年11月  通過（guò）對整個金屬切削過程進行優化，可以在加工中實現（xiàn）最高的生產率和利潤率（lǜ）。這項工作的基礎是（shì）明智地（dì）運用刀具切削參（cān）數，同時充分利用機（jī）床的加工能力。實（shí）現（xiàn）有效機床利用包含兩個重（chóng）要組成部分。一是找到（dào）將（jiāng）機器（qì）可用於切削金屬的時間量最大化的方法，第二部分包括使這一時間最富有成效、二是設法以最富有成（chéng）效、最可（kě）靠、最（zuì）具盈利性的方式利用這一時間。
 
 
      將可用時間最大化
 
 
     機床的充分利用必須始於將其可用於切割金屬的時間最大化（huà）。即（jí）使一台機器全（quán）年 365 天都在車間中，它的生產（chǎn）可用性。在每周工作（zuò）五天，每天單個班次的情況下（xià）除去每年花（huā）費在假期和其（qí）他事情上的時間，每年可用於生產的時間（jiān）約（yuē）為 1,300 或（huò） 1,400 機時。即使這樣，在這些時間內（nèi），機器也並非都在切割金屬。編（biān）程（chéng）和設置會耗費（fèi）一定時間。要使非生產時間盡可（kě）能短，製造商應（yīng）采用（yòng）包（bāo）含離線編程和模（mó）塊化設計方法的戰略。刀具庫和自動刀具轉換器加快了刀具搬運這另一耗時事件。機器人化工作（zuò）處理（lǐ）和交（jiāo）換工作台有助於減少裝載原始工（gōng）件和卸載已完成零件所需（xū）的時間。通過提高（gāo）編程速度、加快設（shè）置（zhì）方法和簡化刀（dāo）具及工作處理而節省的時間可以（yǐ）用於（yú）加工零件。
 

     
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     高效（xiào）利用時間

     實施（shī）最大化切割金屬可用時間的戰略後，製造商（shāng）麵臨的問題是如何高（gāo）效利用這些時（shí）間以（yǐ）盡可能低的成本生產盡可能多的產品。關鍵在於在切削刃與工件材料接觸時充分利用機（jī）床功能。另（lìng）外，了解機床的功能局限性也（yě）非常重要。

     當製定計劃以最有效的方式利用可用時間時，很顯然，無法改變（biàn）加工工藝中的某些元素。加工工件的（de）最終用途決定（dìng）製造商應選用的工（gōng）件材料，而材料的可加工性指明了可以（yǐ）使用（yòng）的初始切削參數。例如，鈦合金導熱性能（néng）較（jiào）差，這就需要使用低（dī）切割（gē）速度和進（jìn）給率來最大限度地減少熱量積聚。機床功（gōng）能也是給定的，因為通常情況下更換機器並不是一個（gè）直接選項。製造商在評估生產成本（běn）時會意識到（dào）這些因素（sù）。然而，如果對機床特性評估不準確，並且（qiě）采用（yòng）了不可持續的切削工況，則會導致預計成本和實際成（chéng）本（běn）相差甚遠。
   

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     在（zài）確定所有加工（gōng）的初始切削參數（shù）時（shí），需要遵守一（yī）些（xiē）通用的規則（zé）。必須選擇適當的切削深度和進給率以避免刀具破（pò）損（sǔn），確保形成所需（xū）切片，並限製熱量的產生。切（qiē）削速度過高將導致刀具快速磨損，而速度過低（dī）將（jiāng）使刀具無法高效工作（zuò）。
 
     快速切割通常會在較短（duǎn）時間內製成工件。雖然加工（gōng）時間縮短，但刀具（jù）壽（shòu）命也會縮短（duǎn），同時刀具成（chéng）本將會升高。將需要更（gèng）造成具來完成（chéng）工作，並且需要（yào）轉位和更換（huàn）刀具產生的（de）停機時間會增加整體運（yùn）營成（chéng）本。實際上，快速（sù）切割、加工成本更高與慢速切割、運營（yíng）成本更低之間是（shì）可以折衷的。穩定（dìng）的生產效率和（hé）工藝（yì）穩定性介於兩種方法之間：不夠充分的切削參數會降低成本，但刀具不能高（gāo）效工作，且（qiě）生產率會下（xià）降；而越來越高的參數雖然會提高生產率，但刀具會快速磨損或斷裂。
 
     此外，切削工況的選擇不僅僅取決（jué）於切削工具，大多數情況下，還取決於機床的功能。不同的機床具有不同（tóng）的功率、扭矩、轉速和穩（wěn）定性限製。最顯而易見的限製是功率。
 
     僅額定功（gōng）率不會確定機器（qì）對特定應用的功能。一個（gè） 60-kW 的機床似乎可以提供充足的功率，但如果計劃製造 12 m長、3 m 直徑的紮輥，那麽（me） 60 kW 並不夠。切削特定工件所需的功率取決於工件材料及尺寸、切削深度、進給率和切割速度（dù）。由於切削力隨著（zhe）轉速的提高而（ér）成倍增加, 功率需求將會提高。因此，高切割速度（dù）可能需要超過機器（qì）額定功率的功率。
 
     此外，極端（duān）切削參數（shù）可能超出機床其它功能的（de）承受能（néng）力。極（jí）高的（de）切削深度會產生高於（yú）機床結構剛（gāng）度的力，振動可能會降低零件質（zhì）量。同樣，過高（gāo）的進給率會產生大量切屑，會幹涉切（qiē）削過程並堵塞排屑係統。
 
     要最大程度（dù）地在其功能限度內利（lì）用機床，需要在切（qiē）割參數開發中應用智能、平衡的（de）方法。通（tōng）常，會涉及到降低切（qiē）割速度，同時（shí）相應提高進給率和切削（xuē）深（shēn）度。在考慮機床穩（wěn）定性的情況下使用盡可能大的切削深度可以減少走刀次數，因此減短了加工時間。切削深度（dù）通常對刀（dāo）具壽（shòu）命的影響微乎其微，但切削速（sù）度對刀具壽命影響深遠（yuǎn）。同時，盡管極端的進給（gěi）率對工（gōng）件表麵拋光有負麵影響（xiǎng），仍應最大程度提高進（jìn）給率。
 

     當供應商實現進給（gěi）率和切削深（shēn）度的可靠（kào）組合後，可以使用切（qiē）削（xuē）速度對加工進行最終校準。目的在（zài）於利用可提供富有成效的金屬切除率和工藝穩定性的（de）切削條件。機器性能和切削參數的最佳組合可實現刀具成本、工藝穩定性和生產率之間保持平衡。
 

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       未來戰略

  
     如果意識到機床性能可對（duì）加工過程形成限（xiàn）製（zhì），更換機床並不（bú）是一種簡單、快速或經濟的解決方案。控製切削刀具（jù）應用（yòng）參數以使現有機床（chuáng）達到最佳性能（néng）是更快、更簡單的方式。即使對新機床（chuáng）的投（tóu）資（zī）具備可行性（xìng），相對較長的設備工作（zuò）壽命也是一個重要的考慮（lǜ）因素。某家公司可能購買性能匹配或超過其當前需要的機床，在接下來的五年、十年或更多年內，零件工件材料、尺寸和（hé）體積等（děng）因素可以而（ér）且將（jiāng）會發（fā）生顯（xiǎn）著變（biàn）化，而機床仍可正常運行。為了應對這些變化，必須以更加明智的方式改變切（qiē）削條件。
   
 
     找到最大程度增加機床（chuáng）可用於切削金屬（shǔ）的時間的方法後，推薦的做法是為工件材料和相關加工選擇具有最適合（hé）的基體材料、鍍（dù）層和切（qiē）削（xuē）刃槽型的刀具。接下來是在保證刀具正常工作（zuò）的情況下選（xuǎn）擇最小的切削（xuē）速（sù）度。之後，進給率和切削深度（dù）應盡可能高，同時考慮機床的功率（lǜ）和穩定性特征。已（yǐ）經創建了有助於確定加工參數和機器性能（néng）最佳匹配的（de）數學公式。如有可能（néng），車間可能傾向於執行現場測試來獲得相似的結果（guǒ）。通常（cháng）情況下，公式僅可確（què）認事（shì）實情（qíng）況（kuàng）。但在超（chāo）過 90% 的情況下，簡單、實際的最有效方在采用最大進（jìn）給（gěi）率和切削嚐試的同時（shí）使用較低的切削速度，並將切削速度作為校準工具。這一方法不僅可以成功地提供可靠且富有成效的加工，而且還能充分利用現有機床的（de）加工能（néng）力。

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