數控機床的經濟分析

摘要 數控機床就是機床應用計算機技術，按照機床運動相關信息在指定的程序，自動的實施操作的程序。計算機數控機床就一般就是數控機床在相關的計算機的有效監控下，進行有效地工作。它具有比較多的優點，能夠在一個機床上完成眾多的操作程序與工作，生產效率高，但是他有價格高這一特點，但是其實用性。目前，我國絕大數的機床是普通車床，自動化程度比較低，技術改造也要花費一定的資金，對此，為解決這些問題，同時也為了適應我國中、小品種的零件需求，越來越多的企業開始采用數控機床，應用企業的生產。本文嘗試從數控機床理論、特點說起，進而對數控機床進行經濟分析。

關鍵詞 數控機床 技術改造 經濟分析 發展趨勢 提高精度

數控機床被廣泛應用于生產實踐中，取得了巨大的效果。目前數控機床以開始朝著基于PC的第六代發展方向，由于PC是一個開放性的成本，可靠性高，軟件系統應用廣泛，在應用中比較廣泛；又朝著高速化和高精度發展，這是社會高速化發展的必然要求；又朝著智能化方向發展，隨著計算機技術的發展，數控系統的智能化的程度也在不停地提高，在智能化發展趨勢中，許多企業引進自適應控制技術，引入專家系統來指導加工，引入故障診斷專家系統以及智能化數字伺服的驅動裝置等。這些發展趨勢都是可以預見的，將有助于了解數控技術。

一、數控機床的概論

數控機床是指采用數字形式信息控制機床。詳言之，凡是用數字化的代碼將零件加工過程中所需的各種操作和步驟以及刀具與工件之間的相對位移量等記錄在程序介質上，送入計算機或數控系統，經過譯碼、運算以及處理，控制機床的刀具與工件的相對運動，加工出所需要的工件的一類機床即為數控機床。

數控機床較好地解決了復雜、精密、小批、多變的零件加工問題，是一種靈活的、高效能的自動化機床，尤其對于約占機械加工總量80%的單件、小批量零件的加工，更顯示出其特有的靈活性。概括起來，采用數控機床有以下幾方面的好處：一是提高加工精度，尤其提高了同批零件加工的一致性，使產品質量穩定；二是提高生產效率，一般約提高效率3～5倍，使用數控加工中心機床則可提高生產率5～10倍；三是可加工形狀復雜的零件；四是減輕了勞動強度，改善了勞動條件；五是有利于生產管理和機械加工綜合自動化的發展。

然而，數控機床畢竟是一種高度自動化的機床，技術復雜，成本較高。在實際采用時，一定要充分考慮其技術經濟效果。目前，選用數控機床時主要考慮以下三種因數：即單件、中小批量的生產；形狀比較復雜，精度要求高的加工；產品更新頻繁，生產周期要求短的加工。凡是符合這三種因素之一的情況，采用數控機床，對于改進產品質量、減輕工人勞動強度、提高經濟效益等，都會獲得顯著的效果

二、數控機床的經濟分析

（一）實用性

選購數控機床時，企業要有明確的目的和出發點，首先考慮的是數控機床的實用性。

（1）數控機床規格、精度的實用性。在選擇數控機床時，首先應確定數控機床上加工的典型零件。零件的尺寸決定機床的加工范圍；零件關鍵部位的精度決定了所選機床的精度等級。機床精度的評定指標較多，因數控機床類別而異，但共有的關鍵項目是定位精度、重復定位精度以及綜合加工精度。定位精度與傳動鏈各環節的彈性、間隙等因素有關，反映了機械系統中的扭曲、撓度、爬行、共振等諸因素造成的綜合誤差。這些指標既反映了伺服機構的剛度，也說明了位置反饋測量系統的質量。重復定位精度反映了數控軸在全行程內定位點的穩定性，傳動鏈剛性直接影響重復定位精度。綜合加工精度指最后加工出來的工件尺寸與所要求尺寸之間的誤差。選購時應避免盲目追求高精度，注意機床精度與工件精度相匹配。

（2）數控系統功能的實用性。數控系統功能可分為基本功能與選用功能， 各知名品牌數控系統的基本功能差別不大。除基本功能以外， 數控系統還為用戶提供多種可選功能。通常數控系統具備的基本功能比較便宜， 而特定選擇的功能很貴。在可供選擇的功能模塊中， 性能差別很大，價格也相差數倍，所以要根據加工要求和機床性能的需要來選擇。從控制方式、驅動形式、反饋形式、檢測、操作方式、接口形式和故障診斷等方面來衡量， 合理地選擇適合機床的可選功能，放棄可有可無或不實用的可選功能。比如，自動換刀裝置（ATC） 是加工中心的基本特征，ATC裝置的投資往往占整機的30%～50%。因此在滿足使用要求的前提下盡量選用結構簡單和可靠性高的ATC， 以提高機床的可靠性和降低整機的價格。應當注意，單獨簽訂合同購買附件的單價大大高于隨同主機一起供貨的附件單價，應盡可能在購買主機時一并購置部分易損部件及其他附件。

（二）經濟性

經濟性是指選用的數控機床在滿足加工要求的條件下， 所支付的“錢”最少或較為合理的。經濟性往往是和實用性緊密相連的， 機床選得實用、經濟， 可避免不必要的浪費， 避免以高代價換來功能過多而又不實用的較復雜的數控機床，避免在操作使用、維護保養等諸多方面帶來困難。

數控機床的設計使用壽命一般為7年， 主要以數控方面的使用壽命為準。同時還得考慮市場占有率， 市場占有率高的數控設備說明是旺銷產品， 已受到多數用戶的青睞和肯定， 一般不會有太多的質量問題。

選購數控機床應考慮投資回報， 能夠在短期內收回投資的機床才是好機床。因為數控機床的主要優勢是實現工序集中，從而提高生產率和加工精度，所以數控機床既適于單件小批生產，又適于大批量生產。多數中小型企業購買的數控機床用于批量生產，因為批量生產不僅節省編程、對刀等輔助時間，提高機床利用率；而且對操作者的技術要求不高，人工費用也相對較低。所以用于大批量生產的機床投資回報較快。少數產品附加值高，具有一定經濟實力的企業，為了生產組織方便而購買用于單件生產的數控機床。機床利用率較低時，不僅要考慮設備的使用費用，比如潤滑油、冷卻液、電力消耗等，還要計算設備折舊。另外一個不可忽視的因素是設備的貶值，數控機床的升級、更新較快，同配置的一臺機床，現在售價40萬，三年后可能降至35萬，這樣算起來貶值和折舊一樣不可忽視。所以沒有定型產品或產品附加值較低的中小型企業，在購置貴重數控設備之前，一定要充分研究收回投資的周期。有些企業事先確定較穩定的批量加工意向，甚至已經接到訂單，選購機床時要求機床廠為其準備工裝、編制程序、培訓工人，即所謂“交鑰匙”工程，這是投資數控機床最理想的情況。

（三）穩定可靠性

數控設備的可靠性是廣大數控設備用戶必須關心的焦點問題， 因此在選用數控設備時應注意生產廠家的規模和市場占有率， 確認其產品是否達到國家規定的平均無故障時間標準（規定為500h）。目前多數機床廠都采購成熟的數控系統和零部件進行組裝。國內應用較多的數控系統有日本FANUC、德國的西門子等。立式加工中心的床身出自昆明和南京的居多，而床身中的直線導軌、主軸又分別來自德國和臺灣等地。所以機床的主要零部件的質量一般是可靠的，需要重點考察的是數控機床組裝企業的售后服務網絡是否健全，服務隊伍的素質是否能勝任工作，服務能否及時，是否能履行承諾等。

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