基于加工精度數控設備的質量與成本控制探析

張棟

（黑龍江農業工程職業學院，哈爾濱 150088）

基于加工精度數控設備的質量與成本控制探析

張棟

（黑龍江農業工程職業學院，哈爾濱 150088）

我們正處在一個社會高速發展及經濟全球化的時代，質量和成本問題依舊是企業關注的焦點。本文以數控設備制造企業為對象，主要介紹數控設備加工精度的影響因素，分析數控設備質量與成本之間存在的關系，并進行制造企業數控車床質量與成本控制研究。

數控設備；制造企業；加工精度；質量；成本

對于數控設備制造企業的管理人員而言，如何將企業產品質量和成本之間的關系調整好，以有效控制產品的質量與成本，使產品質量最優的同時消耗的成本最低，這是企業的首要任務，對于企業核心競爭力的提升至關重要。

1　數控設備加工精度的影響因素

數控設備的精度指標主要有3個，即加工精度、定位精度及重復定位精度，而數控設備最終所追求的就是加工精度，它是衡量數控設備工作性能最重要的精度指標之一［1］。影響數控設備加工精度的因素主要包括以下幾種：第一，幾何誤差。幾何誤差有3類，即原始制造誤差、刀具制造誤差、機床控制系統誤差。數控設備原始制造誤差是指各個部件工作表面的質量、幾何形狀、位置等出現偏差所引起的誤差；刀具在生產制造過程中會產生安裝誤差，還有機器加工運行時的磨損也會產生刀具誤差；機床控制系統誤差包括機床軸系伺服誤差、數控插補算法誤差。第二，熱變形誤差。它是指數控機床內部的熱源、環境熱擾動造成機床結構出現熱變形，從而產生誤差。第三，加工原理誤差。當系統的處理方法錯誤時，就會產生處理原則誤差。第四，工藝系統會在切削負荷的影響下產生變形而形成誤差。它包括數控設備本身、工件、刀具及夾具的變形誤差。第五，機床振動誤差。在進行切削加工時，數控車床的運行狀態極可能落入不穩定區域，將激起強烈顫振，造成加工工件的表面質量惡化。此外，數控設備加工精度的影響因素還有檢測系統測試誤差、外界干擾誤差、夾具誤差等。

2　數控設備質量與成本之間的關系

數控設備的質量與成本之間是相互影響、對立統一的關系［2］。首先，在數控設備質量與成本的兩大目標關系中存在對立的一面，具體表現為：如果制造企業對于數控設備質量的目標要求較高，那么需要花費的時間、投入的資金就較多。換言之，如果企業重視產品的質量目標，就必須將成本目標降低；如果企業把成本過分減少，在確保工作量一致的前提下就無法保證產品質量。因此，制造企業必須合理地協調數控設備的質量目標與成本目標。其次，在數控設備質量與成本的兩大目標關系中存在統一的一面，具體表現為：如果制造企業在制定成本計劃時同時做到可行和優化，那么產品的質量不僅能得到保證，還能適當縮短生產周期；相應地，制造企業在保證生產進度的前提下科學地提升質量水平，也能減少因質量問題帶來的返工、維修等情況的發生率，從而將生產成本降低。因此，制造企業協調數控設備質量與成本控制目標是可行的。通過分析得知，在滿足精加工的條件下，數控設備的質量—成本變化關系主要有以下3種：

第一，當達到目標成本之后，數控設備的質量水平接近目標質量，制造企業為節省費用，做出的生產決策不應再追加過多成本。

第二，數控設備質量與成本之間是一種線性關系，當目標成本達到之后，需要增加一定的成本，才能實現數控設備既定的目標質量。

第三，當目標成本達到之后，制造企業數控設備距既定的質量水平還較遠，做出的生產決策應增加成本，才能確保數控設備達到質量目標。

3　制造企業數控車床質量與成本控制研究

在此，筆者以某經濟技術開發區的一個數控設備有限公司生產的多主軸數控車床為例，研究其質量與成本控制。

通過對市場進行調查和分析得知，當前能滿足市場約80%客戶需求的數控車床加工典型件的加工精度是0.002 mm，數控車床整體的精度是0.02 mm。車床的機械結構取決于數控車床的精度，因此在各個部件的選型方面應滿足這一要求。數控設備的組成部件種類繁多、數量龐大，其中能影響數控車床加工精度的部件種類與數量也較多，但我們不能將所有的部件都考慮進研究過程，站在生產實際的角度也是不必要的。因此，筆者在這里只研究了數控車床中兩個較典型的部件，分析其選型問題。

案例以多主軸數控車床的鼓體X和三齒盤Y兩個部件為考慮對象，收集這兩種部件的待選型號，獲得相應的技術參數、費用報表，分別見表1和表2所示。

表1　鼓體數據庫

表2　三齒盤數據庫

根據上述表格中整理出的部件型號的技術參數、成本費用，分析并提出以下選件思路：

首先，制造企業在選擇數控設備的生產材料時，其基礎應是技術指標。如制造企業可在所有的備選方案里面選出跟質量及精度等技術指標更符合的部件，但這并不代表技術指標越高的就越合適，因為技術指標越高，意味著需要花費的成本就越大，但制造企業的目的是盈利，對于技術的要求過高就跟實際情況不符。其次，當某一個部件的技術指標過高時，通常很難找尋與之相匹配的配套設備。數控車床是一個龐大而繁雜的機械系統，各個部件需要相互配合才能確保系統的正常運行，當各個大小部件之間的配合出現問題時，不僅會影響數控車床的加工精度，還會帶來一定的經濟損失，嚴重時還會引發一系列安全問題。因此，當制造企業必須要考慮成本因素時，選擇的部件就應是技術性能次好的；當選擇的部件不能滿足技術要求時，就要適當使用技術補償手段來達到既定要求；如果通過技術補償手段依舊無法達到技術要求，就只能選擇價格高的部件。

4　結語

在基于數控設備加工精度的前提下，找尋最優的質量與成本已經演變成為制造企業獲取市場份額、贏得利潤的關鍵途徑。由于傳統控制產品質量的方法不能提供準確的成本信息，本文通過對數控設備選件過程的質量與成本的關系進行分析，提出制造企業基于加工精度控制數控設備質量與成本的選件思路，希望對制造企業的生產實際提供參考。

主要參考文獻

［1］丁美玲.數控車床加工精度的影響因素分析及對策［J］.機電信息，2014 （15）：75.

［2］劉恒.應用多核處理器的高精度實時數控系統設計［J］.煤炭技術，2013 （6）：183－185.

10.3969/j.issn.1673-0194.2015.09.057

F273

A

1673-0194（2015）09-0113-02

2015-01-24