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怎（zěn）樣買數控機床才不算（suàn）冤？

2013-4-5 來源：作者：

數控機床是一種先進（jìn）的加工設備，它以高精度、高（gāo）可靠性、高效率、可加工（gōng）複雜曲麵工件等特點得到（dào）廣泛應用。但若選型（xíng）不當，則不能發揮其（qí）應有的效益（yì），且使資金大量積壓，從而產生風險。廣義的（de）選型主要包括機（jī）型選擇、數控係統選擇、機床精度選擇、主要特征規格選擇等。其（qí）中機型選擇和數（shù）控係統（tǒng）選擇風（fēng）險最大，機床精度（dù）和主要特征規格選擇次之，故要減少選型風險，可從以（yǐ）下幾方麵著手。

一、機型選擇

在滿足加工工藝要求的前提下設備越簡單風險越小，車削加工中心和數控車床都可以加工軸類零件，但（dàn）一台滿足同（tóng）樣加工規格的車削（xuē）中心價格要比數（shù）控車床貴幾倍，如果沒有進一步工藝要求，肯定選擇（zé）數控車床風險較小。同樣在（zài）經濟（jì）型和普通型數控車（chē）床中要盡（jìn）量選擇經（jīng）濟型數控車（chē）床。在加工箱體、型腔、模具零件中，同規格的數控銑床和加工中心都能（néng）滿（mǎn）足基本加工要求，但兩種機床價（jià）格相差約一半（不包括氣源、刀（dāo）庫等配（pèi）套費用），所（suǒ）以模具（jù）加工（gōng）中隻有非常頻繁地換刀具的工藝才選用加工中心，固（gù）定一把刀具長時間銑削的，選用（yòng）數控銑床。目前很多加工中心都在作數控銑床（chuáng）使（shǐ）用。數（shù）控車床能加工的零（líng）件普通車床往往也能加工，但（dàn）數控銑床（chuáng）能加工的零件普通銑床大多不能（néng）加工，故在既有軸類零（líng）件又有箱體、型腔類零件（jiàn）的綜合機加工企業中應（yīng）優先選擇（zé）數控（kòng）銑床。

二、數控係統（tǒng）選擇

在選購數控機床時，同一種機床本體可配置多種數（shù）控係統。在可供選擇的係統中，性能高低差別很大，直接影響到設備價格（gé）構成。目前（qián）數控係統種類、規格（gé）極其繁多（duō），進口係統主要有日本FANUC、德（dé）國SINUMERIK、日（rì）本MITSUBISHI、法國NUM、意大利FIDIA、西班牙FAGOR、美國A-B等。國產係統主（zhǔ）要有廣州（zhōu）係統、航天係統、華（huá）中係統、遼寧藍（lán）天係統、南京大方係統、北方凱奇係統、清華係統（tǒng）、KND係統等，每（měi）家公司都有一係列各種規格的產品。減少數控係統選型風險的基本原則是：性能價格比大，使用維修方便，係（xì）統的市場壽命（mìng）長。因此不能片麵追求高水平、新係統。而應該以（yǐ）滿足（zú）主機性能為主，對係統性能和價格等作一個綜（zōng）合分析，選用合適係（xì）統。同時應逐漸少選傳統的封閉體係結（jié）構的數控係統或PC嵌（qiàn）入NC結構的數控係統，因（yīn）為這類係統的功（gōng）能擴展、改變和維修都必須借助（zhù）於係統（tǒng）供應商。應盡可能選用NC嵌入PC結構或SOFT結構的開放式數控係統，這類係統的CNC軟件全（quán）部裝在計算機中，而硬件部分僅是計算機與（yǔ）伺服驅動和外（wài）部1/O之間的標準化（huà）通用接口，就像（xiàng）計算機上可以安裝各種品牌的聲卡、顯卡和對應的驅動程序一樣，用戶可（kě）以在WINDOWSNT平台上，利用（yòng）開放的CNC內核，開發所需的功能，構成各種類型的數控係統。另外數控係統中基本功能以外還（hái）有很多選擇功能（néng），用（yòng）戶可以根據自己（jǐ）的（de）工（gōng）件加工要求、測量要求、程序編製要求等，額外再選擇一些（xiē）功能列入訂貨合同附件中，特別是實時傳輸的DNC功能等。

三、精（jīng）度選擇

數控機床精度等級的（de）選擇取決於典型零件（jiàn）的加（jiā）工精度。一般數控機床精度檢驗項目都有20~30項，但其最（zuì）有特征的項目（mù）是：單軸定位精度、單軸重複定位精度、兩軸以上聯（lián）動加工出來（lái）試件的圓度。定位精度和重（chóng）複定（dìng）位（wèi）精度綜合反映了該軸各運動部件的綜合精度。單軸定位精度是指在（zài）該軸行程內（nèi）任意一個點定位時的誤（wù）差範圍，它直接反映了機床的加工精度能力，而重複定位精度則反映了該軸在行程內任意定位點的定（dìng）位穩定性，這是衡量（liàng）該軸能否穩定可靠（kào）工作的（de）基本指標（biāo）。以上兩個指標中，重複定位精度尤為重要（yào）。目前數控係統中軟件都有豐富（fù）的誤差補償功能，能對進給傳動鏈上各環節係統誤差進行穩定的補償。如（rú）絲杠的螺距誤差和累計誤（wù）差可以用螺距補償功能補償，進給傳動鏈的反向（xiàng）死區可用反向間隙補（bǔ）償來消除。

但電控方麵誤差補償功能不可能補償隨機（jī）誤差（如傳動鏈各環節的間隙、彈性變形（xíng）和接觸剛度等因素變（biàn）化產生的誤（wù）差），它們往往隨著工（gōng）作台的負載大小、移動距離長短、移動定位速度的（de）快慢等反映出不同的運（yùn）動量損失。在一些開環和半閉環進（jìn）給伺服係統中，測量（liàng）元件以後的（de）機械驅動元件，受各種（zhǒng）偶（ǒu）然因素影響，也有相（xiàng）當大的隨機誤差影響，例如滾珠絲杠熱伸長（zhǎng）引（yǐn）起（qǐ）的工作台實際定位位置漂（piāo）移等（děng）。所（suǒ）以重複定（dìng）位精度的合理選擇可大大（dà）減少（shǎo）精度選擇風（fēng）險。銑（xǐ）削圓（yuán）柱麵精度或銑削空間（jiān）螺旋槽（螺紋）精度是綜合評價該機床有關數控軸（兩軸或三軸）伺服跟隨運動特（tè）性和數控係統插補功能的指標，評價指標采用測量加工出的圓柱麵的圓度。在（zài）數控銑床試切件中還有銑斜（xié）方（fāng）形四邊加工，這也是判斷兩（liǎng）個可控軸在直線（xiàn）插補運動時精度的一種方法。對於數控銑床，兩（liǎng）軸以上（shàng）聯動加工出來試件的圓度指（zhǐ）標也不容忽略。定位精度要求較高的機（jī）床還必須注（zhù）意它的進給伺服係統采用半閉環方式還是全閉環方式，注意使用檢測元件的精度及穩定性。如機床采用（yòng）半（bàn）閉環伺（sì）服驅動（dòng）方式，則精度穩定性（xìng）要受到一些外界因素影響，如傳動鏈中滾珠（zhū）絲杠受工作溫度變化造成絲杠伸長，對工作台實際定（dìng）位位置造成漂（piāo）移影響，使加（jiā）工件的加工精度（dù）受到影響（xiǎng）。

四、數控機床主要特征規格選擇

數控（kòng）機床（chuáng）的主要特征規格應根據確（què）定的典型工件族加工尺寸範圍而選（xuǎn）擇。數控機床的最主要規格是（shì）幾個數控軸的行程（chéng）範圍和主軸電機功（gōng）率。機床（chuáng）的三個基本直（zhí）線坐標（X、Y、Z）行程反（fǎn）映該機床允許的加（jiā）工空間，在車床中兩個坐標X、Z反映允許回（huí）轉體的大小。一般情況下加工件的輪廓尺寸應在機床的加工空間範圍之內，如典型工件是450mm×450mm×450mm的箱體，那麽應選取工作台麵尺寸為500mm×500mm的加工中心，選用工作台麵（miàn）比典型工件稍大一些是考慮到安裝夾具所需的空間。機床工作台麵尺寸和三（sān）個直線坐標行（háng）程都有一定（dìng）比例關係，如上述工作台500mm×500mm的機床，X軸行程一般為700~800mm,Y軸為500~700mm，Z軸為500~600mm。因此，工作台麵的（de）大小基本上確定了加工空間（jiān）的大（dà）小。個別情（qíng）況下也（yě）可（kě）以有工件尺（chǐ）寸大於坐標行程，這（zhè）時必須要（yào）求零件上的加工（gōng）區域處在行程範（fàn）圍之（zhī）內，而（ér）且要（yào）考慮機床工作台的允許承載能力，以及工件是否與機床換刀空間幹（gàn）涉（shè）、與機床防護罩等附件幹涉（shè）等一（yī）係（xì）列問題。數（shù）控機床的主電機功（gōng）率在同類規格機床上也可以有各種不同配置，一般情況下（xià）反映了該機床的切削剛性和主軸高速性能。輕型機床比標準（zhǔn）型機床主軸電機功率就（jiù）可能（néng）小1~2級（jí）。目前一般加工中心主軸轉速在4000~8000r/min，高（gāo）速型機床立式（shì）機床可達2萬~7萬r/min，臥式機床1萬~2萬r/min，其主（zhǔ）軸電機（jī）功率也成倍加（jiā）大（dà）。主軸電機功（gōng）率反映了機床的切削效率，從另一個（gè）側（cè）麵也（yě）反映了切削剛性和機床整體（tǐ）剛度。在現代中小型數控機床中，主軸箱的機械變（biàn）速已較少采用，往往都采用（yòng）功率（lǜ）較大的直流或交流可調速電機直聯主軸，甚至（zhì）采用電主軸結（jié）構，這樣（yàng）的結構在低速切削（xuē）中扭矩受到限製，即調速電機在低轉速時輸（shū）出功率下降，為了確保低速輸出扭矩，必須采用大功（gōng）率電機。所（suǒ）以同規格數控機（jī）床主軸電機（jī）比普通機床大幾倍。當典型工件上有大量（liàng）的低（dī）速加工時，必須對（duì）機床的低速輸出扭矩進行（háng）校核。

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