数控加工效率低成为提升军品研制生产能力的瓶颈

把工艺技术创新作为提高数控机床加工效率的抓手

• 突破了数控集成制造关键技术。
• 开发了仿真优化代替传统试切的新方法。
开发出计算机辅助生产管理和制造资源管理系统。实现了生产计划和资源计划自动生成，以及基于生产计划的工装管理、刀具集中配送和原材料领用发放管理。通过生产管理的合理安排和制造资源的合理配置，使设备尽可能处于工作状态，既保证了设备“多出工”，提高了设备的利用率，同时实现了数控设备群的协同加工，提高了整个机械加工系统的生产效率和应变能力。
自主研发了一整套工艺参数优化模拟仿真、预测和计算数字化软硬件系统，建立了优化工艺参数数据库，形成了第一部优化型高速切削工艺参数手册，把经验变成了有理论依据并经试验验证的科学方法，从根本上实现了工艺参数确定由试切摸索到虚拟仿真计算的跨越，同时解决了铝合金高速切削过程中的颤振现象，提高了设备的加工效率和加工质量，实现了“出全力，干好活”。

实施千台数控机床增效专项计划，提升军工制造能力

• 第一阶段为试点阶段，选择40家重点企业200台数控设备，用一年半的时间，重点推广比较成熟的技术和软件，适当开展针对不同材料的适应性技术研究，实现40家单位200台数控切削设备的增效。
  第一阶段的重点任务是：(1)开展数控切削参数优化、分布式数控技术(DNC)、数字化制造执行系统技术(MES)等成熟技术和软件的工程化应用和推广；(2)针对航空、航天、兵器、船舶和军用电子等行业产品零件数控加工的需求，开展钛合金、高温合金、结构钢等军工常用材料切削工艺参数优化工作和数据库的建设；(3)培训200名数控技术骨干；(4)制定相应工艺标准规范。最后达到200台增效机床材料去除速率、主轴功率利用率等提高一倍，重点型号关键零件数控加工时间平均缩短50%的目标，为全面推进千台数控机床增效奠定基础。
• 第二阶段为全面实施阶段。用一年半的时间，通过抓点带面的方式，达到千台数控机床增效的目标。同时形成跨行业的高效数控加工平台，提高全行业的整体制造水平。
  在第一阶段的基础上，第二阶段的重点任务是：(1)应用和推广工程数据库、工艺参数优化、车间制造执行系统等技术，使数控切削机床达到“单台提速”、“单元联网”和“系统集成”三个层次的目标；(2)进行数控钣金、数控弯管和焊接技术研究，针对不同材料、不同结构、不同设备资源及加工过程，积累和优化数据，建立工艺参数优化库；(3)完成300名数控技术骨干的培训，使他们掌握基本的增效手段和方法，形成一支不断创新的工艺队伍；(4)培育一批企业和行业的先进工艺技术研究应用中心，使它们成为国防科技工业工艺创新体系的重要组成部分，增强整个数控生产系统的快速响应能力和工艺创新能力。

千台数控机床增效工程实施的措施与效果

1. 创新机制与体制，确保工程实施。
   通过统筹规划，顶层设计，统一组织、强化考评，市场化运作、合同约束的实施方式，进行机制和体制创新，建立国防基础科研成果工程化应用新方式。建立了由国防科工委统一领导，军工集团组织实施，企业和技术支持单位参加的工程实施体系，并进行任务分解和明确分工；引进市场化运作模式，由工程推进办公室与各军工集团公司以及各军工集团公司与工程实施试点企业分别作为工程实施的甲乙双方，签订工程实施协议，以合约方式对工程实施的甲乙双方进行约束，对责任与任务进行层层分解、细化和量化。
2. 构建难加工材料切削数据库，实现成果共享。
   围绕钛合金、高强钢、高温合金、铝合金等军工常用的难加工材料构建1个跨行业数据库、5个行业数据库和若干个企业3个层次的切削数据库，其中，跨行业数据库将包括全行业应用量大面广的约10种难加工材料，有效切削数据2000条以上；行业数据库将包含本行业中应用面广的难加工材料几十种，有效切削数据5000条以上；企业数据库以典型零件为主要特征，每个数据库不少于500条经验证的优化切削数据。目前正在进行数据库框架设计构建，并已完成部分数据的入库。数据库完成后，可实现数据共享，减少重复试验和试切成本，减少资源浪费，缩短数控编程周期，减少数控加工准备时间，提高加工效率。
3. 加强考评，确保工程实施的效果与质量。
   为保证质量和实施效果，设立工程实施的考评程序和专家组织，建立合理公正的考评规则和体系。考评专家组织制定了考评标准，已经先后发布了《数控机床单机效率考评集信息采集》和《数控机床综合应用效率集信息采集要求》等，完成了40个试点企业200台试点机床的单机效率测评及综合效率测评的信息采集，摸清了工程实施增效前试点机床的基本情况，为将来评价增效效果奠定了基础，机床综合效率测评规范的应用为评价机床应用效率提供了数字化衡量方法。
4. 举办多种形式技术培训，培训工艺技术人才。
   为满足增效技术工程化研究与应用的需求，举办了各种形式和层次的技术培训活动。一是对第一批40家试点企业数控车间技术主任进行培训；二是对10个军工集团公司技术支持单位人员进行培训，主要进行数控加工参数优化技术和现场实际操作培训；三是由各军工集团公司组织对试点企业一线技术人员开展培训，主要进行高速切削参数优化软件应用培训。三个层次已举办7个技术培训班，培训技术与管理人员共220人次。下一步还将针对数据库建设与应用、MES工程化应用、刀具制造与管理等增效技术推广应用的需要，继续开展各层次技术培训，为工程实施奠定坚实的技术人才基础。

1. 单台机床数控加工效率大幅提升。通过广泛采用国防基础科研计划研究成果——由北京航空航天大学研制成功的数控加工参数仿真优化技术和SimuCut及DynaCut软件，实现了数控切削参数获取方法由经验试切向科学计算的转变，大幅缩短了参数获取时间，显著提高了材料利用率、机床主轴功率利用率、主轴转速和材料去除速率。目前已在航天、航空、兵器、电子等行业的20家企业74台机床数百项典型零件加工中实现了单台增效，加工效率平均提高l倍以上。航天首都机械厂、北京卫星制造厂、红阳机械厂等企业，针对多个典型关键件，数控切削加工效率提高0.5～1.2倍；陕飞公司应用参数优化技术完成了近100项典型零件的加构零件工应用，平均加工效率提高2倍以上；电子第十四所实现铝合金零件数控加工效率提高1.35倍，满足电子产品生产的紧迫需求。望江工业有限公司某火炮零件加工实现机床主轴转速由2000r/min提高到13000r/min，切削时间由18min缩短到4min，效率提高4倍以上。
2. 车间数控加工综合能力显著增强。中国一航从集团公司全局部署机床增效工作，组织沈飞、成飞、西飞和沈阳黎明等多家主机厂和发动机厂实施增效工程，整体提高集团公司和企业的数控加工能力。成飞公司通过构建制造资源数据库、刀具与工装配送管理、推进DNC和MES技术等多种途径，实现数控刀具品种由3000多种减少到700种，生产计划编制周期由5～7天缩短到l天，数控车间综合加工效率由原来的不足20%提高到现在的50%，使目前一个车间的生产加工能力可以完成原来同等规模两个车间的工作，大幅度节约了技改投资，创造了可观的经济效益。中航二集团昌河飞机工业(集团)公司铝合金切削加工效率比原来提高了2.8倍，零件首次加工合格率由40%提高到90%以上；使原来最多年产12架份S92型直升机零件加工的能力，提升到32架份。