数控机床选型.docx

1、数控机床选型数控机床选型一. 按加工零件种类选择根本机型： 1. 对反转展转体类（盘、套、轴、法兰）工件，直径600mm以下，一般选用卧式数控车床。 2. 对反转展转体类（盘、套、轴、法兰）工件，直径600mm以上，一般选用立式数控车床。 3. 对复杂反转展转体类（盘、套、轴、法兰）工件，含定向型面加工，孔加工，一般选用卧式全功能数控车床或车削中间。 4. 对简单箱体类，异形类，型腔模具工件，假如加工余量大年夜（粗加工），并且以型面加工为主，一般选用数控铣床。 5. 对箱体类，异形类，型腔模具工件，假如加工余量小（精加工），并且以单面孔系加工为主，工序集中的，一般选用立式加工中间。 6. 对箱

2、体类，异形类，型腔模具工件，假如加工余量小（精加工），并且以多面孔系加工为主，工序集中且复杂的，一般选用卧式加工中间。 7. 对一些请求多轴联动加工请求，如四轴、五轴联动加工，必须对响应配套的编程软件、测量手段等有周全推敲和安排。 二. 按临盆效力选择根本设备： 1. 产品的年临盆纲领在1万件以下，且产品品种变更较多，一般选用手动装卡工件和刀具，假如加工线速度变更范围较大年夜，应当选用高低分档或多档变速结合的变频主轴。 2. 产品的年临盆纲领在1万件以上，且产品品种固定，一般选用主动装卡工件和刀具，如车床选用液压卡盘，电动卡盘，多工位刀架，动力刀架，加工中间选用直线导轨（2025m/min），

3、高速大年夜功率主轴(1000020000 r/min)，专用主动夹具或可换夹具，大年夜流量冲排屑装配等。 三. 机床构造和设备对价格的影响： 今朝市情上的数控设备可谓琳琅满目，若何才能既经济又合理地选择到合适本单位的数控设备，一向是选型存眷的重点。机床价格除了加工应用之外，在很大年夜程度上由机床的根本构造来决定，重要应留意如下几个问题： 1. 机床防护装配：可分为全防护（双门），半防护（单门）和简单防护等，此选择影响到操作者的人身安然和应用情况。 2. 机床床座：可分为整体式和分件装配式，前者刚性和精度保持性较好，后者稍差。 3. 主轴箱和主轴电机：主轴变速体系可分为机械手动变速（车床，起落台

4、铣床），变频电机加机械手动2-3档调速，全变频电机调速和交换伺服电机调速，若何选择，应根据实际须要进行。 4. 刀架（位）：按驱动方法可分为步进和交换伺服，按控制方法可分为开环，半闭环和全闭环，这里，要特别留意数控机床多轴联动的轴数，这对机床的构造和控制有至关重要的影响。别的，选择时还要留意车床的刀位数及加工中间的刀库数。 5. 重要功能部件：主轴轴承精度，滚珠丝杠精度，滚珠丝杠轴承精度，滚珠丝杠的安装方法，其所可以或许达到的活动精度，必须重点存眷。 6. 当机床加工精度请求很高时，应推敲加装光栅尺，形成全闭环控制（地位旌旗灯号反馈），如许可以进步机床的定位精度和反复定位精度。 7. 其它功能

5、： 8. 机床的外不雅和造型，油漆质量：机床临盆厂家的设备状况，设计才能，加工工艺程度，外购产品供货渠道，质量包管体系，检测手段等，都邑在产品上表现，须要时最好具体懂得。 四. 按机床加工精度选择： 典范零件的关键部位加工精度请求决定了选择数控机床的精度等级。数控机床按精度可分为通俗型和周详型，一般数控机床精度考验项目都有2030项，但其最有特点的项目是： 1. 单轴定位精度 2. 单轴反复定位精度 3. 两轴以上联动加工出试件的圆度（轨迹）个中，一般的卧式数控车床和数控铣床均为通俗型，其定位精度为0.020-0.030 mm阁下，反复定位精度为0.010-0.015 mm阁下。全功能数控车床

6、，车削中间，立式加工中间和卧式加工中间一般为周详型，其定位精度为0.008-0.010 mm阁下，反复定位精度为0.003-0.005 mm阁下，超周详型数控机床用于特别加工，其精度可达0.001mm以下。 定位精度和反复定位精度综合反应了该轴各活动部件的综合精度。尤其是反复定位精度，它反应了该轴在行程内随便率性定位点的定位稳定性，这是衡量该轴可否稳定靠得住工作的根本指标。今朝数控体系中软件都有丰富的误差补偿功能，可以或许对进给传动链上各环节体系误差进行稳定的补偿。是以数控机床的工作精度在某种意义上讲，依附于数控体系的硬件和软件技巧程度。 五. 数控体系的选择： 跟着市场需求多样化，机床制造商

7、往往供给同一种机床可设备多种数控体系的选择或数控体系中多种功能的选择。对用户来说，有如对名牌体系的质量寻求、欲望在国内有较好的售后技巧前提、同用户单位应用的数控体系品牌相对集中等请求，以便应用控制和维修配件，所以用户单位都愿意设备本身信得过或比较熟悉的数控体系。此外，同品牌体系中，不合型号的体系，其机能的高，中，低档程度差别很大年夜，直接影响到设备价格构成，是以不克不及单方面寻求高程度、新体系，而应以知足主机机能为主，最好对各类体系机能和价格等作一个综合分析，再选用合适的体系（不克不及选镌汰体系，不然应用几年后将找不到维修备件）。 数控体系中除根本功能以外还有很多可供选择的功能。对配在机床上的

8、体系，因为机床应用根本请求所需的数控体系选择功能已由制造商选配，用户可以根据本身的临盆治理、测量请求、刀具治理、法度榜样编制请求等，额外再选择一些功能列入订货单中，如DNC接口，联网请求等。 总而言之，数控机床的选型实际上是一个综合性的技巧常识的进修和实践过程，要经由过程反复比较才能赓续领会，然则总的原则是：机能价格比要高、应用保护便利，售后办事体系完美，只有把握这一点，才能知足实际工作的须要，才能加工出合格的产品。跟着现代制造技巧的成长，企业选用数控设备已是大年夜势所趋。今朝市情上的数控设备可谓琳琅满目，若何才能既经济又合理地选择到合适本企业的数控设备，一向是人们存眷的话题。为此，我们就数控

9、机床的选型问题向北京机床研究所邀稿，本文完全从技巧的角度对选型中应留意的问题进行了周全的阐述，限于篇幅，我们将分两期刊载。 对一个制造企业来说，进步临盆才能往往从临盆治理、制造工艺、临盆设备等方面入手进行技巧改革，而这几部分内容又是互为影响和制约的。在技改中对临盆设备、数控机床的更新、维修、采购等的选择上必须推敲到要在什么样情况下应用、若何治理、如何能达到最好的经济后果等问题。选择制造设备是要为制造某一些产品办事的，选择的设备可能用于产品零件的一部分工序加工、也可能用于全部工序加工。制造程度的高低起首取决于工艺过程的设计，它将决定用什么办法和手段来加工，从而也决定了对应用设备的根本请求，这也是

10、对临盆进行技巧组织和治理的根据。设备选择的根本请求肯定后还要根据市场上能供给什么样技巧程度的设备来选择，针对大年夜部分中小批量临盆的制造企业，选择数控机床来替代旧机床或加强临盆才能已是成长趋势。比较通俗和数控两类机床的机能，数控机床具有加工复杂形面零件才能强、适应多种加工对象（柔性强）；加工质量、精度和加工效力高；适应CAD/CAM联网、合适制造加工信息集成治理；设备的应用率高、正常运行费用低等特点。选择数控机床是一个综合性技巧问题，如今无论国内照样国外，都能临盆供给多种多样的设备。数控机床经几十年成长已演变出一个宏大年夜家族群，能完成各类各样的加工制造请求。若何从品种繁多、价格昂贵的设备中选

11、择实用的设备，若何使这些设备在制造中充分发挥感化并且又能知足企业今后的成长，若何精确、合理地选购与主机配套的附件、对象、软件技巧、售后技巧办事等，使采购的设备能达到较好的投入比这些问题都是广大年夜采购者必须推敲，并一一要处理好的问题。一、肯定典范加工工件“族”肯定加工什么样零件是选择设备的第一步。企业根据技巧改革和临盆成长须要，肯定有哪些零件、那些工序预备用新的加工设备来完成，要推敲到产品成长的前景筹划。用成组技巧把这些零件进行分组归类，肯定预备重要加工对象的典范零件族。在归类中往往会碰到零件规格大年夜小相差很多、零件外形相差较大年夜、各类零件加工工时大年夜大年夜跨越设备满负荷工时等问题，是以

12、，要进一步选择肯定临盆纲领又比较接近请求的典范工件族。典范工件族按外型可以分为菱形类（箱体类）、板类、反转展转体类（盘、套、轴、法兰）和异形类等；按加工精度请求又可分通俗级和周详级等。典范零件分类清楚了，根本加工设备也就比较明白了。二、典范零件族的工艺规程设计在肯定加工零件后还必须用数控加工工艺的学不雅点对工艺流程进行新的筹划设计，这里包含对原工艺临盆流程的变革、摸索实现新工艺办法的可行性、摸索实现现代临盆治理和物流治理可行性、摸索应用先辈刀具工装大年夜幅度进步临盆效力的可行性、摸索在临盆线上数控设备和其他设备（通俗的、专机的）的合理配制工艺等，目标是欲望获得应用数控机床后的最佳工艺制造流程。

13、下面是几个典范类零件的合理加工工艺。轴类零件：铣端面打中间孔数控车床（粗加工）数控磨床（精加工）；法兰和盘类件：数控车床（粗加工）车削中间（精加工）；型腔模具零件：通俗机床加工外形及基面数控铣床加工型面高速数控铣精加工抛光或电腐化型面；板类零件：双轴铣床或龙门铣床加工大年夜平面立式加工中间上加工各类孔；箱体零件：立式加工中间上加工底面卧式加工中间上加工四周面各工艺面。在安排工艺流程中推敲下列身分： (1)选择最短的加工工艺流程。(2)数控机床有相昔时夜适应性，但也不是全能的，从经济不雅点推敲，典范工件族中每一种零件都有一个经济批量，应在经济批量基本上应用比较先辈的工艺手段。(3)尽量发挥机床的

14、各类工艺特点，寻求最大年夜限度地发挥数控机床的综合加工才能特长(多工序集中的工艺特点)，应在临盆流程中设备起码的机床数量、起码的工艺设备和夹具。(4)要推敲临盆线或临盆车间的各类设备才能的均衡。作为单台数控机床的选择或一条临盆线的设备，单一的设备弗成能完全包下一个工件的全部加工工序，必定有和其他设备的工序转接，各设备之间的临盆才能要均衡，知足临盆节拍的综合请求，所以安排每台设备上的工序数量、加工工次序序等既要发挥各台数控机床的特长、知足精度请求，还要进一步应推敲各台机床上工件转序时工艺基准的合理应用。(5)在安排数控加工工艺中经常碰着的问题是工序集中与工艺加工渐精原则的抵触。在数控机床的应用上

15、，人们广泛采取将多工序集中在一台机床上完成的工艺集华夏则，以此来寻求进步临盆率，缩短零件加工周期，甚至欲望工件在一次装卡中全部加工完毕。但实际上对一些复杂的、精度请求较高的工件，因为在加工过程中的热变形、内应力引起的工件变形、工夹具夹紧变形、热处理请求时效等工艺身分和程编者操作身分等，很难一次装卡完成全部加工。根本工艺准则中对加工零件的慢慢精化请求制约着工序集中的数量，妥当处理这两者抵触是数控加工工艺的重要内容。(6)在对典范工件族工艺流程的安排中，应妥当安排各台机床和临盆线的手工调剂和检测等工作，即人工干涉的影响。企业要根据自身的技巧设备才能、技巧水平和技巧改革投入的力度，肯定在工艺流程中人

16、工干涉的程度，这决定了对选择数控机床的主动化水平和功能请求。应客不雅推敲恰当采取手工调剂来弥补企业要达到完全主动化的才能，对企业的工艺才能和设备程度确切定位。三、数控机床重要特点规格的选择机床特点规格应包含机型、机床规格参数和机床主电机功率等。在肯定工艺内容的前提下，机型选择就较明白了。例如，反转展转体零件加工重要可供选择设备有车床、车削中间、数控磨床等；箱体的加工则应以立式或卧式加工中间为主。数控机床已成长成品种繁多、可供广泛选择的商品，在机型选择中应在知足加工工艺请求的前提下越简单越好。例如，车削中间和数控车床都可以加工轴类零件，但一台知足同样加工规格的车削中间价格要比数控车床贵几倍，假如

17、没有进一步工艺请求，选数控车床应是合理的。在加工型腔模具零件中，同规格的数控铣床和加工中间都能知足根本加工请求，但两种机床价格相差20%50%，所以在模具加工中要采取常改换刀具的工艺可安排选用加工中间，而固定一把刀具长时光铣削的可选用数控铣床。数控机床的最重要规格是几个数控轴的行程范围和主轴电机功率。机床的三个根本直线坐标（X、Y、Z）行程反应当机床许可的加工空间，在车床中两个坐标（X、Z）反应许可反转展转体的大年夜小。一般情况下加工工件的轮廓尺寸应在机床的加工空间范围之内，例如，典范工件是450 mm 450 mm 450 mm的箱体，那么应拔取工作台面尺寸为500mm500 mm的加工中间

18、。选用工作台面比典范工件稍大年夜一些是出于安装夹具推敲的。机床工作台面尺寸和三个直线坐标行程都有必定的比例关系，如上述工作台（500 mm 500 mm）的机床，x轴行程一般为（700800）mm、y轴为（500700）mm、z轴为（500600）mm阁下。是以，工作台面的大年夜小根本上肯定了加工空间的大年夜小。个别情况下也许可工件尺寸大年夜于坐标行程，这时必须请求零件上的加工区域处在行程范围之内，并且要推敲机床工作台的许可承载才能，以及工件是否与机床交换刀刀具的空 间干涉、与机床防护罩等附件产生干涉等系列问题。 数控机床的主电机功率在同类规格机床上也可以有各类不合的设备，一般情况下反应了该机

19、床的切削刚性和主轴高速机能。例如，轻型机床比标准型机床主轴电机功率就可能小12级。今朝一般加工中间主轴转速在(40008000)r/min，高速型机床立式机床可达(2000070000)r/min，卧式机床(1000020000)r/min，其主轴电机功率也成倍加大年夜。主轴电机功率反应了机床的切削效力，从另一个侧面也反应了切削刚性和机床整体刚度。在现代中小型数控机床中，主轴箱的机械变速已较少采取，往往都采取功率较大年夜的交换可调速电机直联主轴，甚至采取电主轴构造。如许的构造在低速中扭矩受到限制，即调速电机在低转速时输出功率降低，为了确保低速输出扭矩，就得采取大年夜功率电机，所以同规格机床数控

20、机床主轴电机比通俗机床大年夜好几倍。当应用单位的一些典范工件上有大年夜量的低速加工时，也必须对选择机床的低速输出扭矩进行校核。轻型机床在价格上肯定便宜，请求用户根据本身的典范工件毛坯余量大年夜小、切削才能（单位时光金属切除量）、请求达到的加工精度、实际能设备什么样刀具等身分综合选择机床。近年来数控机床上高速化趋势成长很快，主轴从每分钟几千转到几万转，直线坐标快速移动速度从（1020）m/min上升到80m/min以上，当然机床价格也响应上升，用户单位必须根据本身的技巧才能和配套才能做出合理选择。例如，立式加工中间上主轴最高转速可达（5000080000）r/min，除了一些加工特例以外，一般相

21、配套的刀具就很昂贵。一些高速车床都可以达到（60008000）r/min以上，这时车刀的设备请求也很高。对少量特别工件仅*三个直线坐标加工不克不及知足请求，要别的增长反转展转坐标（A、B、C）或附加工坐标(U、)等，今朝机床市场上这些请求都能知足，但机床价格会增长很多，尤其是对一些请求多轴联动加工请求，如四轴、五轴联动加工，必须对响应配套的编程软件、测量手段等有周全推敲和安排。四、机床精度的选择典范零件的关键部位加工精度请求决定了选择数控机床的精度等级。数控机床根据用处又分为简略单纯型、全功能型、超周详型等，其能达到的精度也是各不一样的。简略单纯型今朝还用于一部分车床和铣床，其最小活动分辨率为

22、0.01mm，活动精度和加工精度都在(0.030.05)mm以上。超周详型用于特别加工，其精度可达0.001mm以下。这里重要评论辩论应用最多的全功能数控机床（以加工中间为主）。按精度可分为通俗型和周详型，一般数控机床精度考验项目都有2030项，但其最有特点项目是：单轴定位精度、单轴反复定位精度和两轴以上联动加工出试件的圆度，如表1所示。表1 数控机床精度特点项目其他精度项目与表1内容都有必定的对应关系。定位精度和反复定位精度综合反应了该轴各活动部件的综合精度。尤其是反复定位精度，它反应了该轴在行程内随便率性定位点的定位稳定性，这是衡量该轴可否稳定可*工作的根本指标。今朝数控体系中软件都有丰富

23、的误差补偿功能，能对进给传动链上各环节体系误差进行稳定的补偿。例如，传动链各环节的间隙、弹性变形和接触刚度等变更身分，它们往往跟着工作台的负载大年夜小、移动距离长短、移动定位速度的快慢等反应出不合的瞬时活动量。在一些开环和半闭环进给伺服体系中，测量元件今后的机械驱动元件，受各类有时身分影响，也有相昔时夜的随机误差影响，如滚珠丝杠热伸长引起的工作台实际定位地位漂移等。总之，假如能选择，那么就选反复定位精度最好的设备！铣削圆柱面精度或铣削空间螺旋槽（螺纹）是综合评价该机床有关数控轴（两轴或三轴）伺服跟随活动特点和数控体系插补功能的指标，评价办法是测量加工出圆柱面的圆度。在数控机床试切件中还有铣斜

24、方形四边加工法，也可断定两个可控轴在直线插补活动时的精度。在做这项试切时，把用于精加工的立铣刀装到机床主轴上，铣削放置在工作台上的圆形试件，对中小型机床圆形试件一般取在200300，然后把切完的试件放到圆度仪上，测出其加工外面的圆度。铣出圆柱面上有明显铣刀振纹反应当机床插补速度不稳定；铣出的圆度有明显椭圆误差，反应插补活动的两个可控轴体系增益不匹配；在圆形外面上每一可控轴活动换偏向的点位上有停刀点陈迹（在持续切削活动中，在某一地位停止进给活动刀具就会在加工外面上形成一小段多切去金属的陈迹）时，反应当轴正反向间隙没有调剂好。 单轴定位精度是指在该轴行程内随便率性一个点定位时的误差范围，它直接反应

25、了机床的加工精度才能，所所以数控机床最关键技巧指标。今朝全世界各国对这指标的规定、定义、测量办法和数据处理等有所不合，在各类数控机床样本材料介绍中，常用的标准有美国标准（NAS）和美国机床制造商协会推荐标准、德国标准（VDI）、日本标准（JIS）、国际标准化组织（ISO）和我国国度标准(GB)。在这些标准中规定最低的是日本标准，因为它的测量办法是应用单组稳定命据为基本，然后又掏出用值把误差值紧缩一半，所以用它的测量办法测出的定位精度往往比用其他标准测出的相差一倍以上。其他几种标准尽管处理数据上有所差别，但都反应了要按误差统计规律来分析测量定位精度，即对数控机床某一可控轴行程中某一个定位点误差，

26、应当反应出该点在今后机床经久应用中成千上万次在此定位的误差，而我们在测量时只能测量有限次数（一般57次）。为了真实反应这个定位点四周一组随机分散的点群定位误差分布范围，我们采取了误差统计规律数据处理办法。例如，按老的ISO标准推荐3散差处理办法，我们来测量一台加工中间计心境床上某一个坐标精度，如图1所示。图1 定位精度曲线若我们对个中的某必定位点在正、反偏向趋近该定位点，定位七次（N=7），其每一次实测数据如下： 4m、 2m、 1m、0、-1m、-2m、-4m。按ISO标准规定，该定位点散差的平均值为Xn=0，其散差3约为7.9m。该点定位误差分布如图2所示。图2 定位误差分布范围图2显示，

27、在该定位点上，当正反偏向反复定位时，将有99.96%的可能性在3=15.8m范围以内。在德国VDI标准内规定5，将获得比这更大年夜的误差。是以，这一反复定位精度为15.8m。从1998年以来，国际上开端试运行新标准，按4处理将获得反复定位精度为10.5m，但该算法反应了95%阁下定位点范围。按日本JIS标准处理上述情况，将获得反复定位精度为4m。从这里看出，JIS标准规定精度是最松的，而VDI标准请求最为严格。图1所示的定位精度曲线，实际上是用全部行程内连续串定位点的定位误差包络线构成全程定位精度范围。如今针对数控机床，测量定位精度和反复定位精度一般都用激光测距仪，编制一个测量活动法度榜样，让

28、机床活动部件每距离（50100）mm移动一个点，来去活动57次，与测距仪相连的计算机应用软件就会处理出各标准的检测成果。从机床定位精度可估算出该机床加工时可能达到的精度，如在单轴上移动加工两个孔的孔距精度约为单轴在该段定位误差的12倍（具体误差值与工艺身分密切相干）。机床的定位精度与该机床的几何精度相匹配，周详级定位精度的机床请求该机床的几何精度也不克不及低于同类的坐标镗床。如今有一些用户对批量临盆的典范零件加工，提出设备工艺才能系数的考察，请求CPK值1.11.33，这本质上是请求机床精度相对零件精度允差要有足够精度贮备，如许才能知足批量临盆加工精度稳定性请求。对定位精度请求较高的机床，必须

29、存眷它的进给伺服体系是采取半闭环方法，照样全闭环方法，必须存眷应用检测元件的精度及稳定性。机床采取半闭环伺服驱动方法时的精度稳定性要受到一些外界身分影响，例如，传动链中因工作温度变更引起滚珠丝杠长度变更，这必定使工作台实际定位地位产生漂移影响，进而影响加工件的加工精度。图3是今朝常用的进给传动链的一般构造。在半闭环控制方法下，地位检测元件放在伺服电机另一端。滚珠丝杠轴向地位重要*一端固定，另一端可以自由伸长，当丝杠伸长时工作台就一个附加移动量。在一些新型中小数控机床上，采取减小导轨负荷（用直线滚动导轨）、进步丝杠制造精度、丝杠两端加预拉伸和丝杠中间通恒温油冷却等办法，在半闭环体系中也获得了较稳

30、定的定位精度。图3 数控机床进给传动链（半闭环）五、数控体系的选择跟着市场需求多样化，机床制造商往往供给同一种机床可设备多种数控的选择或数控体系中多种选择功能的选择。机床制造商供给的机床设备的数控体系分为主流体系及可适应的体系，主流体系相对来说技巧成熟性好一些，但对应用用户应另有请求，例如对名牌体系的质量寻求、欲望在国内有较好的售后技巧前提、在用户单位应用的数控体系相对集中在几家等请求，以便应用控制和维修配件预备，所以用户单位都愿意设备本身信得过或比较熟悉的数控体系。在可供选择的体系中机能高低差别很大年夜，直接影响到设备价格构成，是以不克不及单方面寻求高程度、新体系，而应以知足主机机能为主，对

31、体系机能和价格等作一个综合分析，选用合适的体系。今朝世界上比较有名的数控体系有日本的FANUC、德国的SINUMERIK、法国的NUM、意大年夜利的FIDIA、西班牙的FAGO和美国的A-B等。各大年夜机床制造厂商也有本身的一些体系，如MAZAK、OKUMA等。国内也有航天集团、机电集团、华中理工大年夜学、辽宁蓝天、南京大年夜方集团、北方凯奇等数控体系供给商，每家公司也都有一系列的各类规格的产品。用户选择体系的基来源基本则是：机能价格比要高、购后的应用保护要便利、体系的市场寿命要长（不克不及选镌汰体系，不然应用几年后将找不到维修备件）等。数控体系中除根本功能以外还有很多可供选择的功能。对配在机床上的体系，因为机床应用根本请求所需的数控体系选择功能已由制造商选配，用户可以根据本身的临盆治理、测量请求、刀具治理、法度榜样编制请求等，额外再选择一些功能列入订货单中，如DNC接口联网请求等。六、主动换刀设备（ATC）、主动交换工作台（APC）和刀柄的选择设备1.ATC的选择在具备综合加工才能的一些数控机床上，如加工中间、车削中间和带交换冲头的数控冲床等，主动交换装配是这些设备的根本特点附件，它的工作质量直接关系到整机的质量，也是构成设备投资中的重要构成部分（经费占整机成本的10%30%）。是以