如何提高数控机床的使用与管理水平.docx

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如何提高数控机床的使用与管理水平

南京工业职业技术学院数控技术应用专业专科毕业论文

论文题目：

如何提高数控机床的使用与管理水平

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学号:

32

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专业:

数控技术应用

年级:

0725

教学点:

江苏省交通技师学院

2011年11月25日

3.1如何提高数控机床管理水平……………………………………………………………………………13

3.2现实企业如何管理数控机床……………………………………………………………………………13

摘要

科学技术的不断发展，也带给人类生产生活很多的变化和进步。

数控机床也随着科学技术的不断进步而不断的发展。

然而，在我国，数控机床虽然很普及，但是其使用水平和管理水平一直处于很低的水平，如何“管好、使用好、维护好”数控机床，提高机床运转率和加工效率是许多企业急待解决的问题。

本文详细介绍了一下我对数控机床发展史的认识以及怎样提高其使用与管理水平。

关键词：

数控机床，提高，发展

Abstract

Thecontinuousdevelopmentofscienceandtechnology,alsobroughttheproductionofhumanlifealotofchangeandprogress.CNCmachinetoolwiththescientificandtechnologicalprogressandthecontinuousdevelopment.However,inourcountry,althoughthepopularityofCNCmachinetools,butitsuselevelandthemanagementlevelhasbeeninaverylowlevel,how"thecanalisgood,good,gooduseofCNCmachinetoolmaintenance",improvemachineoperatingrateandtheproductionefficiencyismanyenterprisesneedtosolvetheproblem.

Thispaperintroducesmetothedevelopmentofnumericalcontrolmachinetoolinunderstandingthehistoryandhowtoimproveitsuseandmanagementlevel.

Keywords:

thenumericalcontrolmachinetool,Improve,development

引言

数控机床是现代制造业的关键设备，一个国家或地区数控机床的产量和技术水平在一定程度上就代表这个国家或地区的制造水平和竞争能力，尤其是技术水平更能彰显竞争的实力。

　　从80的代初至今，经过4个五年计划的不懈努力和发展，我国数控机床商品经历了从无到有、从有到多、百家争鸣、经济型数控车床遍地开花的局面。

特别是近几年来数控机床的产量每年都以30%以上的高速增长，2008年数控机床产量一举突破了年产10万台水平，达到了122211台，跃居界世之首，成为数控机床产量大国。

　　我国数控机床的产量虽然上去了，但是我们还不是机床制造的强国。

我国数控机床的的技术水平、性能和质量与发达国家的产品相比还有很大的差距。

高性能的加工中心和功能部件大多依靠进口。

　　20多年来我国数控机床产品及其配套技术水平与欧美等发达国家的产品及配套的技术水平相比，差距似乎没有多大的改变，类似两人从不同的起跑线上向同一目的地跑去，我们前进了，别人也在前进，而且前进得更快些。

差距不是在缩小，而是有所扩大，总被别人的先进技术、先进理念牵引领着，没有大的突破。

本文重点讲述数控机床的使用与管理水平。

1数控机床的简介

1.1数控机床的发展史

数控机床是数字控制机床（Computernumericalcontrol）的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。

该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，从而使机床动作并加工零件。

20世纪中期，随着电子技术的发展，自动信息处理、数据处理以及电子计算机的出现，给自动化技术带来了新的概念，用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制，推动了机床自动化的发展。

采用数字技术进行机械加工，最早是在40年代初，由美国北密支安的一个小型飞机工业承包商派尔逊斯公司（ParsonsCorporation）实现的。

他们在制造飞机的框架及直升飞机的转动机翼时，利用全数字电子计算机对机翼加工路径进行数据处理，并考虑到刀具直径对加工路线的影响，使得加工精度达到±0.0381mm（±0.0015in），达到了当时的最高水平。

1952年，麻省理工学院在一台立式铣床上，装上了一套试验性的数控系统，成功地实现了同时控制三轴的运动。

这台数控机床被大家称为世界上第一台数控机床。

这台机床是一台试验性机床，到了1954年11月，在派尔逊斯专利的基础上，第一台工业用的数控机床由美国本迪克斯公司（Bendix-Cooperation）正式生产出来。

在此以后，从1960年开始，其他一些工业国家，如德国、日本都陆续开发、生产及使用了数控机床。

1.2数控机床的结构与特性

数控机床的操作和监控全部在这个数控单元中完成，它是数控机床的大脑。

与普通机床相比，数控机床有如下特点：

加工精度高，具有稳定的加工质量；可进行多坐标的联动，能加工形状复杂的零件；加工零件改变时，一般只需要更改数控程序，可节省生产准备时间；机床本身的精度高、刚性大,可选择有利的加工用量，生产率高（一般为普通机床的3~5倍）；机床自动化程度高，可以减轻劳动强度；对操作人员的素质要求较高，对维修人员的技术要求更高。

它由以下几个部分组成：

1）主机：

他是数控机床的主题，包括机床身、立柱、主轴、进给机构等机械部件。

他是用于完成各种切削加工的机械部件。

2）数控装置：

是数控机床的核心，包括硬件（印刷电路板、CRT显示器、键盒、纸带阅读机等）以及相应的软件，用于输入数字化的零件程序，并完成输入信息的存储、数据的变换、插补运算以及实现各种控制功能。

3）驱动装置：

他是数控机床执行机构的驱动部件，包括主轴驱动单元、进给单元、主轴电机及进给电机等。

他在数控装置的控制下通过电气或电液伺服系统实现主轴和进给驱动。

当几个进给联动时，可以完成定位、直线、平面曲线和空间曲线的加工。

4）辅助装置：

指数控机床的一些必要的配套部件，用以保证数控机床的运行，如冷却、排屑、润滑、照明、监测等。

它包括液压和气动装置、排屑装置、交换工作台、数控转台和数控分度头，还包括刀具及监控检测装置等。

5）编程及其他附属设备：

可用来在机外进行零件的程序编制、存储等。

自从1952年美国麻省理工学院研制出世界上第一台数控机床以来，数控机床在制造工业，特别是在汽车、航空航天、以及军事工业中被广泛地应用，数控技术无论在硬件和软件方面，都有飞速发展。

1.3机床的开发及应用

数控机床中最初出现并获得使用的是数控铣床，因为数控机床能够解决普通机床难于胜任的、需要进行轮廓加工的曲线或曲面零件。

然而，由于当时的数控系统采用的是电子管，体积庞大，功耗高，因此除了在军事部门使用外，在其他行业没有得到推广使用。

到了1960年以后，点位控制的数控机床得到了迅速的发展。

因为点位控制的数控系统比起轮廓控制的数控系统要简单得多。

因此，数控铣床、冲床、坐标镗床大量发展，据统计资料表明，到1966年实际使用的约6000台数控机床中，85%是点位控制的机床。

数控机床的发展中，值得一提的是加工中心。

这是一种具有自动换刀装置的数控机床，它能实现工件一次装卡而进行多工序的加工。

这种产品最初是在1959年3月，由美国卡耐•特雷克公司（Keaney&TreckerCorp.）开发出来的。

这种机床在刀库中装有丝锥、钻头、铰刀、铣刀等刀具，根据穿孔带的指令自动选择刀具，并通过机械手将刀具装在主轴上，对工件进行加工。

它可缩短机床上零件的装卸时间和更换刀具的时间。

加工中心现在已经成为数控机床中一种非常重要的品种，不仅有立式、卧式等用于箱体零件加工的镗铣类加工中心，还有用于回转整体零件加工的车削中心、磨削中心等。

1967年，英国首先把几台数控机床连接成具有柔性的加工系统，这就是所谓的柔性制造系统（FlexibleManufacturingSystem——FMS）之后，美、欧、日等也相继进行开发及应用。

1974年以后，随着微电子技术的迅速发展，微处理器直接用于数控机床，使数控的软件功能加强，发展成计算机数字控制机床（简称为CNC机床），进一步推动了数控机床的普及应用和大力发展。

80年代，国际上出现了1～4台加工中心或车削中心为主体，再配上工件自动装卸和监控检验装置的柔性制造单元（FlexibleManufacturingCell——FMC）。

这种单元投资少，见效快，既可单独长时间少人看管运行，也可集成到FMS或更高级的集成制造系统中使用。

目前，FMS也从切削加工向板材冷作、焊接、装配等领域扩展，从中小批量加工向大批量加工发展。

所以机床数控技术，被认为是现代机械自动化的基础技术。

2数控机床的使用水平现状分析与对策

2.1数控机床本身的局限性

计算机数字控制系统（CNC）赋于现代加工设备智能化，能加工出许多以前传统加工手段无法精确加工的零件，如曲面、曲线等，又大大地提高了整个加工过程的生产效率，其优越性十分明显。

但数控机床也不是万能的，有应用方面的原因，但更主要是由其本身固有的特性所决定的。

1.数控机床本身精度的限制

数控机床单轴定位精度一般在±0.01mm左右，重复定位精度在±0.03mm左右，联动回转轴的定位精度与重复定位精度在±5″左右。

由此可见，数控机床的单轴定位精度并不比一些高精度的常规加工机床高，特别是在加工某些单件高精度零件时并无优势可言。

2.数控机床控制方式的限制

数控机床的数控系统是用直线插补与圆弧插补的控制方式实现的，因此在曲线加工中就会出现曲线加工的逼近误差，在曲面加工中还会出现加工的残留面积，将直接影响到零件加工的精度。

3.数控机床应用特点的限制

由应用情况表明，数控机床最适用于小批量、多品种、高精度的零件加工。

这一点在实际应用中最易被忽视，而这恰恰是有效地提高数控机床的应用效率的关键所在。

4.数控机床应用的局限性

由于数控机床的工作范围和所加工零件本身的限制，在加工某些零件时会出现不够完善的地方，这些地方就必须用传统的加工方法予以弥补。

例如，在某些空间曲面的加工中，由于采用点切削方式加工的零件，表面必然会留有残留面积，则需由一些传统的加工手段来完成。

2.2在使用数控机床过程中的问题以及影响因素

在对数控设备的使用过程中，对数控机床的应用应该有一定的认识，如何能最大限度地发挥数控机床的加工效率，有一些问题必须要解决。

目前企业中，基层技术干部、管理干部对数控机床加工的原理、数控系统的特性不了解，对零件加工工艺和程序的编制生疏，无法对数控设备进行科学的管理。

因此即使有先进的加工方法但没有相应的管理手段仍然无法使数控机床的效率得到更大的发挥。

另外由于数控加工操作人员大部分来自普通机加工工人，文化素质参差不齐，在对数控设备的应用中套用普通设备加工的思路，对数控机床高速切削的特性、数控刀具的选择、切削参数的选择缺乏科学性，也无法最大限度地发挥数控设备的加工效率。

由于特定的原因，数控设备的系统繁杂，设备档次不齐，给技术人员、操作人员的应用和编程带来很大困难，大大限制了零件的转移加工。

一般的系统内存容量都不是很大，在加工零件种类繁多时，大量的加工程序因为无法存储而不得不进行反复的删除和键入，有限的系统资源有时甚至无法存储一个完整复杂零件的加工程序。

频繁重复的零件准备工作浪费了大量的工作时间，直接影响了数控机床的效率。

由于大量的加工程序是使用手工编制的，对复杂面的计算难于保证它的准确性，也难于保证零件的加工要求，甚至出现废品。

现在虽然企业大部分建立了自己的局域网，在计算机中大量使用了CAD/CAM软件，但基层缺乏与上层技术部门衔接的环节，因而无法获得技术部门的有力支持。

2.3数控加工集成应用处于起步阶段

国内目前在CAD、CAM、DNC、MES等数字化工具和平台的应用和建设方面投入较大，也取得了初步的成效，但在应用过程中仍然不同程度上存在着信息孤岛现象，并未实现真正意义上的数字化工厂，在生产计划安排、生产组织和过程监控等各个环节仍然以现场式的调度管理为主，不可避免地存在着计划脱节、生产准备滞后等问题，增加了数控设备的停机等待时间。

2.4操作工技术水平和素质参差不齐

数控操作工的职责是换装夹具、装卸零件、准备刀具和操作机床调用数控程序并监控加工过程等，由于在生产过程中存在着误操作引起的零件超差等事故，或使用同样的设备加工同样的产品时不同的操作工加工的产品品质和生产进度存在较大差异等现象，管理层对数控操作工的机床操作资格、操作技能等已给以予了越来越多的重视，操作工的资格培训、技能培训等工作得到了关注。

机床维护人员要么只能排除机械部分的故障、要么只能排除电器部分的故障、要么只能排除数控系统方面的故障，对数控系统了解仅局限在一种或两种；数控机床操作人员综合素质低，现在很多的操作人员根本不懂得数控加工的原理，不会编制数控加工程序，操作者不会磨刀，就像当代很多理发师不会刮胡子一样普遍；企业工艺人员综合素质低，致使传统加工与数控加工衔接不合理，使得数控机床的加工效率降低。

从数控机床的应用特点可以看出,数控机床使用人员应该具备以下知识:

1.良好的机械加工与工艺知识

数控机床尽管有许多自身的应用特点，但其应用仍必须遵循机械加工的一般规律。

因此使用人员必须具有相当的机械设计，机械加工及工艺知识。

2.良好的计算机应用能力

无论是数控机床的加工程序的编制，数控机床的操作，还是数控加工零件的检测，加工误差的分析与补偿，都离不开计算机，特别是一些复杂的数控加工程序的编制，离开了计算机更是寸步难行。

3.良好的数学基础

在数控加工程序编制过程中要大量地用到数学知识，特别是在曲线、空间自由曲面加工程序的编制中，从空间曲面的定义方式到曲面加工数据的处理都要用到数学的内容。

4.其他相关的知识

如前所述,数控机床的应用与计算机辅助设计（CAD），计算机辅助工艺设计（CAPP），计算机辅助测量（CAT）等相关技术有直接的联系，而且随着计算机集成制造系统的发展，这种联系正变得越来越密切。

2.5解决对策

如果想真正发挥数控机床的高效率就必须从加强对数控机床的管理及普及对数控机床的应用技术着手。

有必要对基层技术管理干部进行高质量的培训和考试，让基层技术管理干部真正了解数控系统的加工原理、数控工艺及数控程序的编制。

提高数控设备的应用效率，必须同时提高设备的利用率、材料去除率和零件的合格率，基于目前国内航空企业在数控设备使用方面存在的差距，其根本的解决方法是同时提高管理水平和技术水平。

下面从操作者的角度来谈一下数控机床使用中应注意的事项,以保证数控机床的优越性得以充分发挥。

a.提高操作人员的综合素质

数控机床的使用比使用普通机床的难度要大,因为数控机床是典型的机电一体化产品,它牵涉的知识面较宽,即操作者应具有机、电、液、气等更宽广的专业知识,因此对操作人员提出的素质要求是很高的。

目前一个不可忽视的现象是数控机床的用户越来越多,但机床的利用率却不高,当然有时是生产任务不饱满,但还有一个更为关键的因素是数控操作人员素质不够高,碰到一些问题不知如何处理,特别是新购机床,由于电子元器件的质量问题,以及运输中受到的振动等因素影响,在正式投产3～6个月内数控系统出现一些故障现象,往往在维修手册中是查不到的,也可能以前从未遇到过,这就要求使用者具有较高的素质,能冷静对待问题,头脑清醒,现场判断能力强,当然还应具有较扎实的数控基础等。

一般情况下,新购机床时机床厂家会为用户提供技术培训的机会,时间虽然不长,但他们的针对性很强,用户应予以重视,所送人员应包括以后的机床操作者。

操作人员综合素质的提高不是一时二时的事,而要抓长久,在日后的使用中应不断积累,还有一个值得一试的办法是走访一些同类机床的老用户,他们有很强的实践经验,最有发言权,可请求他们的帮助,让他们为操作者进行一定的培训,这是短时间内提高操作人员综合素质最有效的办法。

b.遵循正确的操作规程

不管什么机床,它都有一套自己的操作规程。

它既是保证操作人员安全的重要措施之一,也是保证设备安全、产品质量等的重要措施。

使用者必须按照操作规程正确操作,如果机床在第一次使用或长期没有使用时,先使其空转几分钟,使用中注意开机、关机的顺序和注意事项（如开机后首先要用手动或用程序指令自动回参考点）,这些对初学者尤其应引起足够重视,因为他们缺乏相应的操作培训,往往在这方面容易犯错。

3.创造一个良好的使用环境

　　随着科学技术的进步,一般来说,数控机床的使用环境没有什么苛刻要求,可放置于普通机床一样的生产车间。

话虽然这么说,但由于数控机床中含有大量的电子元件,它们最怕阳光直接照射,也怕潮湿和粉尘、振动等,这些均可使电子元件受到腐蚀变坏或造成元件间的短路,引起机床运行不正常,这些一般在安装机床时就已经注意了。

对于使用者而言,主要是注意周围环境的保护,比如说下雨天,就要注意不要将雨伞带到生产现场,更换鞋子等。

c.尽可能提高机床的开动率

数控机床购进后,如果它的开动率不高,这不但使用户投入的资金不能起到再生产的作用,还有一个令人担忧的问题是很可能因过保修期,设备发生故障需支付额外的维修费用,因为新购进的设备都有一定时间的保修期限,从以往的经验来看,CNC设备在使用初期故障率相对来说往往大一些,用户就应在这期间充分利用机床,使其薄弱环节尽早暴露出来,在保修期内得以解决。

平常缺少生产任务,也不能空闲不用,这不是对设备的爱护,反而由于长期不用,可能由于受潮等原因加快电子元器件的变质或损坏。

使用者要定期通电,每次空运行1小时左右,利用机床运行时的发热量来去除或降低机内的湿度。

d.冷静对待机床故障

机床在使用中不可避免地会出现一些故障,此时操作者要冷静对待,不可盲目处理,以免产生更为严重的后果,要注意保留现场,待维修人员来后如实说明故障前后的情况,并参与共同分析问题,尽早排除故障。

故障若属于操作原因,操作人员要及时吸取经验,避免下次重复犯错。

3数控机床的管理水平与提高

数控机床的使用好坏归根到底在管理，完善的管理制度、科学的生产模式是提高生产效率的有效手段。

（1）建立、建全完善的管理制度。

健全的管理制度能有效地控制、监督数控机床相关人员的工作，使机床的操作、运行全过程受控。

（2）加强技术人员、技术工人、管理人员的培训。

数控加工的培训是一项长期的工作，是一个不断提高的过程。

a.工艺员的培训：

通过对工艺员的培训，可以根据数控机床的特点，编制更为简化的数控加工工艺，简化工序，缩短技术准备工作，减少数控机床待机时间。

b.技术工人的培训：

技术工人是数控机床的具体操作者，机床的调整和机床的在线检测所占时间比例较高，反映出了对提高技术工人素质的需求。

c.数控维修人员的培训：

数控机床维修人员应具备多专业知识，是复合型人才，有较高的综合分析、判断能力。

d.管理人员的培训：

懂得数控设备的特点、过程控制，懂现代生产管理。

e.检验人员的培训：

有经验的检验员可以从数控机床加工前的工装准备、参数调整中预见加工后的质量。

因此检验员应了解数控机床及加工过程，加强过程中的巡检，提高检验效率。

f.定额员的培训：

定额员对数控工艺、加工过程、数控机床状况的熟悉将使工时定额更为准确，为科学决策提供依据。

合理的定额也将激励工人的工作积极性和创造性，提高加工效率。

（3）设备故障应及时维修，避免带问题运行。

许多企业因生产任务重，设备能力不足，机床出现小故障不以为然，继续使用，以致设备故障越来越严重，造成安全事故。

（4）避免设备超负荷运转，合理分散工作量。

"在机床性能、精度条件相似的情况下，应均衡分配工作量。

在加工中以保证加工质量选择适当精度的设备，避免人为地选择高精度、高性能设备，使高精度设备长期超负荷工作，同时也增加生产成本。

（5）科学地组织生产。

改进停工待料、生产能力不平衡问题，主要应从生产组织管理的角度入手。

a.提高数控机床的开工率，合理安排生产节拍。

b.利用成组技术思想，合理分配生产任务。

利用零件加工的相似性，将待加工零件和可替换机床进行成组分类，从而在工艺编制、生产计划和调度中合理地安排数控设备的工作量，提高设备生产能力的平衡度。

c.科学的生产批次将极大限度地降低机床调整时间比例、工装准备时间比例。

科学的生产批次将从某种程度上提高首批后的批量效率，这样也必然会极大限度地降低机床调整时间和工装准备时间的比例。

3.1数控设备管理的主要内容

对于模具企业来说，数控机床的拥有是企业的竞争实力体现，最大限度地利用数控设备，对企业提高效率和竞争力都是十分有益的。

企业不能只注意数控设备的利用率和最佳功能，还必须重视设备的保养与维修，它是直接影响数控设备能否长期正常运转的关键。

为保持数设备完好的技术状态，使其充分发挥效用，在设备基础管理和技术管理工作上应该注意以下几个方面：

3.1.1健全设备管理机构

　　制造部门应该设立数控设备与维修岗位，承担车间数控设备的管理和维修工作。

聘用一些具有丰富经验的专业技师和具有很强专业化知识、责任心并有一定实际工作能力的机械、电气工程师组成，专门负责数控设备日常管理维护工作。

3.1.2制定和健全规章制度

　针对数控机床的特点，逐步制定相应的管理制度，例如数控设备管理制度、数控设备的安全操作规程、数控设备的操作使用规程、数控设备的技术管理办法、数控设备的维修保养规程等，这样使设备管理更加规范化和系统化。

3.1.3建立完善的设备档案

　　建立数控设备维护档案及交接班记录，将数控设备的运行情况及故障情况详细记录，特别是对设备发生故障的时间、部位、原因、解决方法和解决过程予以详细的记录和存档，以便在今后的操作、维修工作中参考借鉴。

3.1.4加强数控设备的验收

　　为确保新设备的质量，加强设备安装调试和验收工作，尤其是设备验收这一环节，对涉及机床重要性能、精度的指标严格把关，对照合同、技术协议、国际和国内有关标准及验收大纲规定的项目逐项检查。

机床调试完成后，利用RS232接口对机床参数进行数据传输做为备用，以防机床文件（参数）丢失。

3.1.5加强维修队伍建设

　　数控设备集机、电、液（气）、光于一身的高技术产品，技术含量高，操作和维修难度大。

所以，必须建立一支高素质的维修队伍以适应设备维修的需要。

采取利用设备安装调试和内部办学习班等多种形式对数控设备的操作、维修、编程和管理人员进行设备操作技术和维修保养技术培训。

3.1.6建立数控设备协作网

　　由于沿海地区的中、小规模具企业较多，他们在数控设备的管理与维修方面可能存在资源不足的情况，同时也由于数控设备千差万别，硬件、软件配套不尽相同，这样给维修工作带来了很多困难。

为此，同区域的模具企业可以建立友好联系，就管理和维修方面的经验进行交流，互通信息，这样对各方的企业都有利。

3.2现实企业如何管理数控机床

数控机床的管理，可根据企业购买及使用数控机床的具体情况及所处阶段选择不的管理方法。

3.