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近年来，“用工荒”频频出现，人工工资不断上涨，制造类企业利润不断被压缩，特别是劳动密集型企业面临着前所未有的压力。企业发展由依靠规模增长的传统工业化道路向依靠技术进步和可持续发展的新型工业化道路转变，如美国、日本等无人化加工工厂、无人操作的智能化流水线均为具体体现。但目前我国国情是，相当部分的小微企业无力购买高性能数控车床，因此对经济型数控车床的加工工艺和自动化加工系统的改造，实现基本无人化操作显得尤为重要。
加工方式中最费工时的是刀架的进退、换刀和手动拖动尾座钻孔的过程，用时约134.8s，浪费工时；为解决此问题，需对刀具进行造，根据所要加工零件的结构及加工工艺而设计的一种由硬质合金加工成的组合刀排，可以设置若干刀位，根据不同的加工工艺要求安装相应的刀具，例如加工进气套使用的组合刀排各刀位的功能为：刀位1用于车端面、车外圆、倒外角、车外螺纹；刀位2用于钻孔、镗孔、倒内角；刀位3用于镗内孔、车内螺纹；刀位4用于割断，换刀和手动拖动尾座钻孔时间和体力；但仍需松开卡盘，手动拉动棒料后夹紧卡盘，劳动强度依然较高，仍无法满足批量生产的需求。
为了降低操作者的劳动强度以及提高工件在加工过程中的稳定性，需对卡盘进行改造———液压动力卡盘。虽然其降低了操作者装夹、拆卸工件的劳动强度，但操作者需不停巡视，不能远离机床进行其他工作，无法满足无人化批量生产的需求。
上述工艺已将加工进气套的刀具改成组合刀排，但每完成一件工件后仍需将机床停止转动后松开液压卡盘，手动将棒料拉出一定距离，再启动程序进行车削。为此，根据液压动力卡盘手动装夹棒料的工艺过程，增设气动取料装置（机械手）用以夹持棒料，可将棒料拉出一定距离后进行车削，取代人工操作液压动力卡盘来拉动棒料，减少了因逐个拉动工件产生的时间。
组合刀排安装在刀架上能够在数控车床X轴和Z轴方向移动，根据零件所需工艺技术要求并排设置若干对应的刀具；在组合刀排的一端安装机械手，用来自动取料；液压动力卡盘位于组合刀排X轴方向的一侧，用于夹持棒料；安装后的组合刀排刀具中心线、机械手夹爪中心线与液压动力卡盘的中心线必须在同一水平线上更大程序地提高生产效率，降低人工劳动强度。
（1）数控系统程序中输入对应夹紧/松开指令
（M10/M11）或者手动开关S1旋至夹紧/松开位置，使继电器KM1/KM2得电，动力卡盘夹紧/松开。
（2）数控系统程序中输入对应夹紧/松开指令
（M12/M13）或者手动开关S2旋至夹紧/松开位置，使继电器KM3/KM4得电，机械手夹紧/松开。为更好地实现数控车床自动化加工，在电气系统内增设4只继电器KM1、KM2、KM3、KM4，分别用于液压卡盘控制系统以及气动装置电磁阀控制系统的闭合与断开，再配合系统内的PLC和剩余的程序指令M10、M11、M12、M13（其他剩余指令同样可用），按照程序指令进行加工，由于对刀时无法确定具体数据，须增设双位手动开关S1、S2用来手动控制液压动力卡盘的夹紧、松开以及机械手的夹紧、松开，手动开关分别与对应的继电器以及PLC输出线脚有逻辑控制的关系。
（1）将棒料装夹在动力卡盘上，机械手夹持棒料拉出一定距离。
（2）刀架将刀具移动到所需位置，液压动力卡盘转动，各工位刀具按照程序指令对棒料进行切削。
（3）加工下一个零件；或者主轴停止转动，动力卡盘松开，机械手进行上料过程。此改造可以真正实现数控车床的自动化生产完成单遍加工程序需要时间约170s，则整根棒料加工完毕（20件）共需时间170×20=3400s，加工结束拆卸料头，重新装夹棒料所需时间约45s，因此完成20个进气套需要时间约3445s，每件用时约172.2s。
进气套零件由数控车床精加工完成，所需时间主要由对走刀程序、装夹、拆卸等组成，将传统加工方式与改造后的加工方式进行对比，传统加工方式，每件零件需工时约421.8s，每班最多可加工65件，并且需逐个装夹工件，劳动强度大、费事费力；而改造之后，每件零件需工时约172.2s，每班可以加工165件，生产效率约为传统模式的2.5倍，且无需操作者逐个装夹工件，降低劳动强度。改造后装夹、拆卸棒料的间隔约58分钟，在此时间段内操作者完全可以进行其他作业，进而可实现1位操作者同时管理3台以上数控车床，实现无人化操作，大幅提高生产效率。
综上所述，通过对经济型数控车床自动化加工系统和自动化加工方案的改造，增设液压动力卡盘—组合刀排—气动取料（机械手）装置，再结合数控系统中PLC部分剩余指令以及另增的继电器和手动开关的逻辑控制系统，根据零件工艺技术要求进行编程，提高了生产效率，在保证加工产品质量的情况下，可实现一位操作者同时管理3台甚至4台数控机床，大幅降低企业生产成本，具有较为广阔的市场应用前景。
加工方式中最费工时的是刀架的进退、换刀和手动拖动尾座钻孔的过程，用时约134.8s，浪费工时；为解决此问题，需对刀具进行造，根据所要加工零件的结构及加工工艺而设计的一种由硬质合金加工成的组合刀排，可以设置若干刀位，根据不同的加工工艺要求安装相应的刀具，例如加工进气套使用的组合刀排各刀位的功能为：刀位1用于车端面、车外圆、倒外角、车外螺纹；刀位2用于钻孔、镗孔、倒内角；刀位3用于镗内孔、车内螺纹；刀位4用于割断，换刀和手动拖动尾座钻孔时间和体力；但仍需松开卡盘，手动拉动棒料后夹紧卡盘，劳动强度依然较高，仍无法满足批量生产的需求。
为了降低操作者的劳动强度以及提高工件在加工过程中的稳定性，需对卡盘进行改造———液压动力卡盘。虽然其降低了操作者装夹、拆卸工件的劳动强度，但操作者需不停巡视，不能远离机床进行其他工作，无法满足无人化批量生产的需求。
上述工艺已将加工进气套的刀具改成组合刀排，但每完成一件工件后仍需将机床停止转动后松开液压卡盘，手动将棒料拉出一定距离，再启动程序进行车削。为此，根据液压动力卡盘手动装夹棒料的工艺过程，增设气动取料装置（机械手）用以夹持棒料，可将棒料拉出一定距离后进行车削，取代人工操作液压动力卡盘来拉动棒料，减少了因逐个拉动工件产生的时间。
组合刀排安装在刀架上能够在数控车床X轴和Z轴方向移动，根据零件所需工艺技术要求并排设置若干对应的刀具；在组合刀排的一端安装机械手，用来自动取料；液压动力卡盘位于组合刀排X轴方向的一侧，用于夹持棒料；安装后的组合刀排刀具中心线、机械手夹爪中心线与液压动力卡盘的中心线必须在同一水平线上更大程序地提高生产效率，降低人工劳动强度。
（1）数控系统程序中输入对应夹紧/松开指令
（M10/M11）或者手动开关S1旋至夹紧/松开位置，使继电器KM1/KM2得电，动力卡盘夹紧/松开。
（2）数控系统程序中输入对应夹紧/松开指令
（M12/M13）或者手动开关S2旋至夹紧/松开位置，使继电器KM3/KM4得电，机械手夹紧/松开。为更好地实现数控车床自动化加工，在电气系统内增设4只继电器KM1、KM2、KM3、KM4，分别用于液压卡盘控制系统以及气动装置电磁阀控制系统的闭合与断开，再配合系统内的PLC和剩余的程序指令M10、M11、M12、M13（其他剩余指令同样可用），按照程序指令进行加工，由于对刀时无法确定具体数据，须增设双位手动开关S1、S2用来手动控制液压动力卡盘的夹紧、松开以及机械手的夹紧、松开，手动开关分别与对应的继电器以及PLC输出线脚有逻辑控制的关系。
（1）将棒料装夹在动力卡盘上，机械手夹持棒料拉出一定距离。
（2）刀架将刀具移动到所需位置，液压动力卡盘转动，各工位刀具按照程序指令对棒料进行切削。
（3）加工下一个零件；或者主轴停止转动，动力卡盘松开，机械手进行上料过程。此改造可以真正实现数控车床的自动化生产完成单遍加工程序需要时间约170s，则整根棒料加工完毕（20件）共需时间170×20=3400s，加工结束拆卸料头，重新装夹棒料所需时间约45s，因此完成20个进气套需要时间约3445s，每件用时约172.2s。
进气套零件由数控车床精加工完成，所需时间主要由对走刀程序、装夹、拆卸等组成，将传统加工方式与改造后的加工方式进行对比，传统加工方式，每件零件需工时约421.8s，每班最多可加工65件，并且需逐个装夹工件，劳动强度大、费事费力；而改造之后，每件零件需工时约172.2s，每班可以加工165件，生产效率约为传统模式的2.5倍，且无需操作者逐个装夹工件，降低劳动强度。改造后装夹、拆卸棒料的间隔约58分钟，在此时间段内操作者完全可以进行其他作业，进而可实现1位操作者同时管理3台以上数控车床，实现无人化操作，大幅提高生产效率。
综上所述，通过对经济型数控车床自动化加工系统和自动化加工方案的改造，增设液压动力卡盘—组合刀排—气动取料（机械手）装置，再结合数控系统中PLC部分剩余指令以及另增的继电器和手动开关的逻辑控制系统，根据零件工艺技术要求进行编程，提高了生产效率，在保证加工产品质量的情况下，可实现一位操作者同时管理3台甚至4台数控机床，大幅降低企业生产成本，具有较为广阔的市场应用前景。