成组技术在数控车床上的应用

【摘要】从零件的精度、表面粗糙度、形状等方面，论述了成组技术在数控车床上的应用。

【关键词】成组技术；数控；加工

1 引言

成组技术（Group Technology）由苏联米特洛万诺夫创造，后来介绍到欧美，受到普遍重视。德国阿亨大学的H.奥匹兹教授曾对其进行深入研究，制定出一整套的工作程序和零件分类编码系统，使之更趋完善并更便于推广应用。成组技术已发展到可以利用计算机自动进行零件分类、分组，不仅应用到产品设计标准化、通用化、系列化及工艺规程的编制过程，而且在生产作业计划和生产组织等方面也有较多的应用。成组技术所研究的问题就是如何改善多品种、小批量生产的组织管理，以获得如同大批量那样高的经济效果。成组技术的基本原则是根据零件的结构形状特点、工艺过程和加工方法的相似性，打破多品种界限，对所有产品零件进行系统的分组，将类似的零件合并、汇集成一组，再针对不同零件的特点组织相应的机床形成不同的加工单元，对其进行加工，经过这样的重新组合可以使不同零件在同一机床上用同一个夹具和同一组刀具，稍加调整就能加工，从而变小批量生产为大批量生产，提高生产效率。

2 理论依据

随着企业应用数控机床加工的日益增加，利用GT的相似性原理去减少一切不必要的重复劳动的可能性仍然存在。从国内外数控机床加工的实际应用来看，仍然存在着准备结束时间长、生产组织管理困难、利用率低等问题。GT与数控加工相结合，首先在选购数控机床之前，以GT为手段建立零件族，然后考虑数控机床能加工的零件族数量、数控机床的负荷率等，据此计算投资回收期及其经济效益做出购置的决策；其次GT要适应数控加工的要求，如GT的分类编码要适应数控加工的要求，在加工时以零件族为对象进行排序加工。同时，在GT生产单元中采用数控机床，也能增强其柔性。由此可见，GT与数控加工技术相结合，相辅相成，既有利于GT的实施应用，也有利于数控机床更好地发挥作用。

成组技术应用于数控加工方面，乃是将多种零件按其工艺的相似性分类成组以形成零件族，把同一零件族中零件分散的小生产量汇集成较大的成组生产量，从而使小批量生产能获得接近于大批量生产的经济效果。这样，成组技术就巧妙地把品种多转化为“少”，把生产量小转化为“大”，由于主要矛盾有条件的转化，这就为提高多品种、小批量生产的经济效益提供了一种有效的方法。

3 主要应用范围

应用成组技术编程，编写出的程序要具有极好的易读性和易修改性，逻缉严密，通用性强。程序里要应用大量的编程技巧，如数学关系的表达，加工刀具的选择，走刀方式的确定等，直接地体现编程者的工艺指导思想，其主要研究以下5类零件的加工。

3.1、精度要求高的零件

由于数控车床的刚性好，制造和对刀精度高，以及能方便和精确地进行人工补偿甚至自动补偿，所以它能够加工尺寸精度要求高的零件。在有些场合可以以车代磨。此外，由于数控车削时刀具运动是通过高精度插补运算和伺服驱动来实现的，再加上机床的刚性好和制造精度高，所以它能加工对母线直线度、圆度、圆柱度要求高的零件。

3.2、表面粗糙度好的回转体零件

数控车床能加工出表面粗糙度小的零件，不但是因为机床的刚性好和制造精度高，还由于它具有恒线速度切削功能。在材质、精车留量和刀具已定的情况下，表面粗糙度取决于进给速度和切削速度。使用数控车床的恒线速度切削功能，就可选用最佳线速度来切削端面，这样切出的粗糙度既小又一致。数控车床还适合于车削各部位表面粗糙度要求不同的零件。粗糙度小的部位可以用减小进给速度的方法来达到，而这在传统车床上是做不到的。

3.3、轮廓形状复杂的零件

数控车床具有圆弧插补功能，所以可直接使用圆弧指令来加工圆弧轮廓。数控车床也可加工由任意平面曲线所组成的轮廓回转零件，既能加工可用方程描述的曲线，也能加工列表曲线。如果说车削圆柱零件和圆锥零件既可选用传统车床也可选用数控车床，那么车削复杂转体零件就只能使用数控车床。

3.4、带一些特殊类型螺纹的零件

传统车床所能切削的螺纹相当有限，它只能加工等节距的直、锥面公、英制螺纹，而且一台车床只限定加工若干种节距。数控车床不但能加工任何等节距直、锥面，公、英制和端面螺纹，而且能加工增节距、减节距，以及要求等节距、变节距之间平滑过渡的螺纹。数控车床加工螺纹时主轴转向不必像传统车床那样交替变换，它可以一刀又一刀不停顿地循环，直至完成，所以它车削螺纹的效率很高。数控车床还配有精密螺纹切削功能，再加上一般采用硬质合金成型刀片，以及可以使用较高的转速，所以车削出来的螺纹精度高、表面粗糙度小。可以说，包括丝杠在内的螺纹零件很适合于在数控车床上加工。

3.5、超精密、超低表面粗糙度的零件

磁盘、录象机磁头、激光打印机的多面反射体、复印机的回转鼓、照相机等光学设备的透镜及其模具，以及隐形眼镜等要求超高的轮廓精度和超低的表面粗糙度值，它们适合于在高精度、高功能的数控车床上加工。以往很难加工的塑料散光用的透镜，现在也可以用数控车床来加工。超精加工的轮廓精度可达到0.1μm，表面粗糙度司达0.02μm。超精车削零件的材质以前主要是金属，现已扩大到塑料和陶瓷。

4 结束语

成组技术在数控车床上的应用需要科学精确地根据被加工零件的几何形状、结构及加工工艺的相似性进行分组；同一组的零件要按照共同的工艺流程制造，要利于生产管理科学化。

参考文献：

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作者简介：

胡江平（1970-），男，湖北黄石人，副总工程师，主要从事数控技术方面的教学和研究工作。

基金项目：

黄石职业技术学院项目资金（201303）。