數(shù)控機(jī)床選型指南

一、 數(shù)控機(jī)床加工的典型工件

1、 臥式加工中心：

箱體零件：立式加工中心上加工底面→臥式加工中心上加工四周面各工藝面。

2、 立式加工中心：

板類零件：立式或龍門銑床加工平面→立式加工中心或鉆攻機(jī)上加工各類孔；

型腔模具零件：普通機(jī)床加工外形及基面→數(shù)控銑床加工型面→高速數(shù)控銑或雕銑機(jī)精加工→拋光或電腐蝕型面；

3、 車削加工中心：

軸類零件：銑端面打中心孔→數(shù)控車床（粗加工）→數(shù)控磨床（精加工）；

法蘭和盤類件：數(shù)控車床（粗加工）→車削中心（精加工）；

4、 簡(jiǎn)單箱體類，異形類，型腔模具工件，如果加工余量大（粗加工），而且以型面加工為主，刀具更換量少，一般選用數(shù)控銑床。

5、 箱體類，異形類，型腔模具工件，如果加工余量小（精加工），而且以單面孔系加工為主，需要多把刀具頻繁更換，一般選用立式加工中心。

6、 箱體類，異形類，型腔模具工件，如果加工余量小（精加工），而且以多面孔系加工為主，需要多把刀具頻繁更換，，一般選用臥式加工中心或立式加工中心配旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)。

7、 復(fù)雜多軸曲面、空間多角度面或孔零件，一般選用四軸、五軸機(jī)或車銑復(fù)合等加工中心。

二、 各類數(shù)控機(jī)床異同

1、 數(shù)控銑和加工中心

用于完成較大銑削量的工件的加工設(shè)備，對(duì)數(shù)控系統(tǒng)要求速度一般，主軸轉(zhuǎn)速0~8000RPM左右，有時(shí)要考慮低轉(zhuǎn)速大扭矩，需要主軸減速來(lái)提升扭力，注重金屬去除率。基礎(chǔ)部分剛性要求非常高，運(yùn)動(dòng)部分剛性要求非常高。

優(yōu)點(diǎn)：能進(jìn)行重切削，適于加工工序集中零件； 缺點(diǎn)：由于運(yùn)動(dòng)部分高剛性和相對(duì)較重的質(zhì)量，機(jī)床快速響應(yīng)能力中等，對(duì)于小刀具加工和快速進(jìn)給位移無(wú)能為力。

2、 數(shù)控雕銑機(jī)

用于完成較小銑削量，或軟金屬的加工設(shè)備。要求高速的數(shù)控系統(tǒng)，主軸轉(zhuǎn)速3000~30000RPM左右，非移動(dòng)部分剛性要求高，移動(dòng)部分主要考慮快速響應(yīng)能力，盡可能的輕一些，同時(shí)保持一定的鋼性。

優(yōu)點(diǎn)：可進(jìn)行比較細(xì)小的加工，加工精度高。對(duì)于軟金屬可進(jìn)行高速加工； 缺點(diǎn)：由于剛性差所以不可能進(jìn)行重切削。

3、 高速切削機(jī)床

用于完成中等銑削量，并且把銑削后的打磨量降為的加工設(shè)備。要求高速的數(shù)控系統(tǒng)以及的伺服電機(jī)特性，主軸轉(zhuǎn)速1500~30000RPM左右，基礎(chǔ)部分剛性要求非常高， 運(yùn)動(dòng)部分剛性要求比較高，而且盡可能的將響應(yīng)速度提高。

優(yōu)點(diǎn)：能進(jìn)行中小量的切削，適于半精和精加工分開的工藝加工零件；正確使用下能發(fā)揮高效，低成本，使打磨量變?yōu)闃O少。缺點(diǎn)：對(duì)刀具、操作者、制造者要求高，容易因?yàn)檎`操作等原因造成大的損失。

三、 選擇數(shù)控機(jī)床規(guī)格

1、 機(jī)床工作臺(tái)面積應(yīng)大于典型零件尺寸以便于安裝夾具或壓板等，一般大于至少100mm；

2、 機(jī)床行程應(yīng)大于典型零件加工范圍以便于進(jìn)出刀，一般大于至少150mm；

3、 機(jī)床工作臺(tái)承重能力應(yīng)大于零件和夾具的重量；

4、 數(shù)控機(jī)床的主電機(jī)功率反映了機(jī)床的切削效率，在同類規(guī)格機(jī)床上也可以有各種不同的配置。中小型數(shù)控機(jī)床中，主軸箱的機(jī)械變速已較少采用，往往都采用功率較大的交流可調(diào)速電機(jī)通過皮帶或直聯(lián)主軸，甚至采用電主軸結(jié)構(gòu)。這樣的結(jié)構(gòu)在低速中功率受到限制，即調(diào)速電機(jī)在低轉(zhuǎn)速時(shí)輸出功率下降，為了確保低速輸出滿足加工要求，就得采用大功率電機(jī)，所以同規(guī)格機(jī)床數(shù)控機(jī)床主軸電機(jī)比普通機(jī)床大好幾倍。當(dāng)使用單位的一些典型工件上有大量的低速重切削加工時(shí)，必須對(duì)機(jī)床的低速輸出進(jìn)行校核，必要時(shí)增加齒輪箱或減速增力機(jī)構(gòu)。

5、 根據(jù)加工零件工藝參數(shù)選擇機(jī)床，針對(duì)鋁件加工特性選擇主軸速度相對(duì)高的，針對(duì)鋼件大切屑量的要選擇扭力大的。

6、 刀庫(kù)配置后，價(jià)格貴，故障率也越高，加工中心20%以上的故障都與刀庫(kù)有關(guān)。合理選擇是否需要配置刀庫(kù)。對(duì)于固定的大批量的箱體類零件加工，適合配置刀庫(kù)。對(duì)于模具行業(yè)和小批量生產(chǎn)不需要配刀庫(kù)。

7、 自動(dòng)對(duì)刀系統(tǒng)，誤差在0.001~.0003μm內(nèi),與自動(dòng)換刀時(shí)間來(lái)比,效率差不了多少，價(jià)格比刀庫(kù)低得多，損壞率低。

四、 選擇機(jī)床的精度

1、 幾何精度：機(jī)床靜態(tài)精度，國(guó)標(biāo)中有明確規(guī)定項(xiàng)目、檢驗(yàn)方法和允許數(shù)值，制造廠在內(nèi)控時(shí)也有標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值，廠內(nèi)會(huì)要求嚴(yán)一些。

2、 數(shù)控精度：應(yīng)統(tǒng)一使用ISO標(biāo)準(zhǔn)衡量機(jī)床的定位和重復(fù)定位精度值，JIS標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值相比會(huì)有較大差異。機(jī)床的重復(fù)定位精度反映了該控制軸在行程內(nèi)任意定位點(diǎn)的定位穩(wěn)定性，這是衡量該控制軸能否穩(wěn)定可靠的基本指標(biāo)。目前數(shù)控系統(tǒng)中軟件都有豐富的誤差補(bǔ)償功能，能對(duì)進(jìn)給傳動(dòng)鏈上各環(huán)節(jié)系統(tǒng)誤差進(jìn)行穩(wěn)定的補(bǔ)償。例如，傳動(dòng)鏈各環(huán)節(jié)的間隙、彈性變形和接觸剛度等變化因素，它們往往隨著工作臺(tái)的負(fù)載大小、移動(dòng)距離長(zhǎng)短、移動(dòng)定位速度的快慢等反映出不同的瞬時(shí)運(yùn)動(dòng)量。在一些開環(huán)和半閉環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)中，測(cè)量元件以后的機(jī)械驅(qū)動(dòng)元件，受各種偶然因素影響，也有相當(dāng)大的隨機(jī)誤差影響，如滾珠絲杠熱伸長(zhǎng)引起的工作臺(tái)實(shí)際定位位置漂移等。

3、 工作精度：加工零件時(shí)會(huì)受到刀具、夾具、工件變形等因素影響，工件實(shí)際精度不會(huì)等同于機(jī)器數(shù)控精度，一般排除其他因素在單軸上移動(dòng)加工兩孔的孔距精度約為機(jī)床單軸定位精度的2倍左右，雙軸移動(dòng)則為機(jī)床單軸定位精度的3倍左右。

五、 數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)選擇注意事項(xiàng)

1、 工件的材質(zhì)：

a) 鋁、銅等材質(zhì)，可選氣剎轉(zhuǎn)臺(tái)

b) 鑄鐵、鋼等材質(zhì)，請(qǐng)選油剎轉(zhuǎn)臺(tái)

2、 工件的精度要求;

a) 20秒以內(nèi)可選氣剎任意角度之分度盤。

b) 15秒以內(nèi)可選油剎任意角度之分度盤。

c) 10秒以內(nèi)可考慮加裝光學(xué)尺（圓光柵）；但圓光柵價(jià)格比較高，所以只做定位加工時(shí)可考慮改選齒式油剎轉(zhuǎn)臺(tái)，可達(dá)±5秒，齒式油剎為（1°或5°）之倍數(shù)的固定角度之分度盤，不可做連續(xù)切削加工。

3、 工件的形狀及尺寸：

a) 如是圓棒型，則請(qǐng)加購(gòu)三爪卡盤及頂針尾座，在選用三爪卡盤時(shí)，卡盤的外徑不要大于盤面直徑，卡盤對(duì)工件的夾持尺寸范圍。

b) 如是奇形異狀，且一次要加工2個(gè)以上的工件，則請(qǐng)加購(gòu)圓盤尾座[另L型塊，大底板，中板，（過橋板）可請(qǐng)夾具商制作]。在使用過橋板是，過橋板的寬度尺寸盡量不要大于盤面直徑。

4、 可承受負(fù)載：

先確認(rèn)分度盤可承受工件的負(fù)載，在確認(rèn)機(jī)床可承受的總負(fù)載，再將預(yù)選的分度盤、尾座、L型塊、中板（過橋板）、大底板、工件、夾具等重量合計(jì)。如果超重，則先判斷工件的材質(zhì)如是鋁合金或其他輕材料，只是形狀枝節(jié)過長(zhǎng)，活動(dòng)旋徑需求過大，造成必需選擇大型分度盤，則此時(shí)可將分度盤改選小一號(hào)的，再另加墊高塊即可減重，且價(jià)格也較低又能滿足工件的活動(dòng)旋徑。

5、 確認(rèn)Y軸方向的干涉：

先確認(rèn)預(yù)選的分度盤放在機(jī)床工作臺(tái)上是否有干涉？請(qǐng)先將立加Y軸移到原點(diǎn)后測(cè)量工作臺(tái)中心槽到機(jī)床移門鈑金處的尺寸，則再查核分度盤的盤面中心線到電機(jī)罩尾端（不含接線盒）的尺寸，則分度盤確定不會(huì)撞到移門鈑金。反之，如果會(huì)撞到移門鈑金，則考慮改選轉(zhuǎn)臺(tái)。

6、 確認(rèn)放置工件的可用空間：

底板比機(jī)床工作臺(tái)兩邊最多突出不超過100mm，橋板厚度視空間長(zhǎng)度不能太薄，核算放置工件的寬度尺寸是否符合要求。

7、 特殊要求：

a) 有些工件有傾斜角度的要求時(shí)，一般人會(huì)想到四軸半分度盤（傾斜軸是手動(dòng)的），但因?yàn)槭謩?dòng)傾斜軸沒有數(shù)控系統(tǒng)可微調(diào)精度，故精度很差，且傾斜軸的半月型蝸輪易磨損，故建議：貴司自制斜度塊+第四軸即可取代四軸半分度盤，既省費(fèi)用，傾斜角度有精準(zhǔn)且無(wú)蝸輪磨損之困擾。

b) 如果工件有二個(gè)以上的傾斜角度需加工時(shí)，則請(qǐng)選擇雙軸（五軸）分度盤。

c) 凡購(gòu)買分度盤+圓盤尾座，且要設(shè)計(jì)搭配搖籃式夾具時(shí)，因力臂這段已超出盤面（墊高塊越高，力臂越長(zhǎng)，越不合機(jī)械常識(shí)的負(fù)載）造成偏心加工時(shí)，預(yù)先與四軸廠家溝通

d) 第四軸的接口（介面）包括：分度盤、第四軸的電機(jī)、有護(hù)套的動(dòng)信線、無(wú)護(hù)套的動(dòng)信線、第四軸的驅(qū)動(dòng)器。除了這5個(gè)大硬件之外，機(jī)床上必須為第四軸做預(yù)留的各個(gè)小硬件或PLC軟件都成為預(yù)留第四軸接口。

六、 數(shù)控機(jī)床驅(qū)動(dòng)及電機(jī)的選擇

1、 數(shù)控機(jī)床的控制系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)放大器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)選擇同一家配套系統(tǒng)，其性能才能得到匹配和發(fā)揮。如FAUNC控制系統(tǒng)，則應(yīng)選擇FANUC推薦的FAUNC驅(qū)動(dòng)放大器和FANUC驅(qū)動(dòng)電機(jī)，同一控制系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)不同、電機(jī)不同則性能相差懸殊、價(jià)格也相差懸殊。

2、 進(jìn)給電機(jī)功率扭矩越大，其響應(yīng)能力（即啟動(dòng)、制動(dòng)、加減速、準(zhǔn)確定位、換向）越強(qiáng)，定位能力越高、價(jià)格也越高。

3、 電機(jī)功率越大，其每分鐘可切除的金屬余量就越多，表明機(jī)床承受切削的能力越強(qiáng)，剛性也越高。