数控机床的选型风险控制

数控机床的选型风险控制数控机床的选型风险控制 数控机床是一种先进的加工设备 它以高精度 高可靠性 高效率 可加工复杂曲面工件等特点得到广泛应用 但若选型 不当 则不能发挥其应有的效益 且使资金大量积压 从而产 生风险 广义的选型主要包括机型选择 数控系统选择 机床 精度选择 主要特征规格选择等 其中机型选择和数控系统选 择风险最大 机床精度和主要特征规格选择次之 故要减少选 型风险 可从以下几方面着手 一 机型选择一 机型选择 在满足加工工艺要求的前提下设备越简单风险越小 车削 加工中心和数控车床都可以加工轴类零件 但一台满足同样加 工规格的车削中心价格要比数控车床贵几倍 如果没有进一步 工艺要求 肯定选择数控车床风险较小 同样在经济型和普通 型数控车床中要尽量选择经济型数控车床 在加工箱体 型腔 模具零件中 同规格的数控铣床和加工中心都能满足基本加工 要求 但两种机床价格相差约一半 不包括气源 刀库等配套 费用 所以模具加工中只有非常频繁地换刀具的工艺才选用 加工中心 固定一把刀具长时间铣削的 选用数控铣床 目前 很多加工中心都在作数控铣床使用 数控车床能加工的零件普 通车床往往也能加工 但数控铣床能加工的零件普通铣床大多 不能加工 故在既有轴类零件又有箱体 型腔类零件的综合机 加工企业中应优先选择数控铣床 二 数控系统选择二 数控系统选择 在选购数控机床时 同一种机床本体可配置多种数控系统 在可供选择的系统中 性能高低差别很大 直接影响到设备价 格构成 目前数控系统种类 规格极其繁多 进口系统主要有 日本 fanuc 德国 sinumerik 日本 mitsubishi 法国 num 意大利 fidia 西班牙 fagor 美国 a b 等 国产系统主要有广 州系统 航天系统 华中系统 辽宁蓝天系统 南京大方系统 北方凯奇系统 清华系统 knd 系统等 每家公司都有一系列 各种规格的产品 减少数控系统选型风险的基本原则是 性能 价格比大 使用维修方便 系统的市场寿命长 因此不能片面 追求高水平 新系统 而应该以满足主机性能为主 对系统性 能和价格等作一个综合分析 选用合适系统 同时应逐渐少选 传统的封闭体系结构的数控系统或 pc 嵌入 nc 结构的数控系统 因为这类系统的功能扩展 改变和维修都必须借助于系统供应 商 应尽可能选用 nc 嵌入 pc 结构或 soft 结构的开放式数控 系统 这类系统的 cnc 软件全部装在计算机中 而硬件部分仅 是计算机与伺服驱动和外部 1 o 之间的标准化通用接口 就像 计算机上可以安装各种品牌的声卡 显卡和对应的驱动程序一 样 用户可以在 windowsnt 平台上 利用开放的 cnc 内核 开发所需的功能 构成各种类型的数控系统 另外数控系统中 基本功能以外还有很多选择功能 用户可以根据自己的工件加 工要求 测量要求 程序编制要求等 额外再选择一些功能列 入订货合同附件中 特别是实时传输的 dnc 功能等 三 精度选择三 精度选择 数控机床精度等级的选择取决于典型零件的加工精度 一 般数控机床精度检验项目都有 20 30 项 但其最有特征的项目 是 单轴定位精度 单轴重复定位精度 两轴以上联动加工出 来试件的圆度 定位精度和重复定位精度综合反映了该轴各运 动部件的综合精度 单轴定位精度是指在该轴行程内任意一个 点定位时的误差范围 它直接反映了机床的加工精度能力 而 重复定位精度则反映了该轴在行程内任意定位点的定位稳定性 这是衡量该轴能否稳定可靠工作的基本指标 以上两个指标中 重复定位精度尤为重要 目前数控系统中软件都有丰富的误差 补偿功能 能对进给传动链上各环节系统误差进行稳定的补偿 如丝杠的螺距误差和累计误差可以用螺距补偿功能补偿 进给 传动链的反向死区可用反向间隙补偿来消除 但电控方面误差 补偿功能不可能补偿随机误差 如传动链各环节的间隙 弹性 变形和接触刚度等因素变化产生的误差 它们往往随着工作 台的负载大小 移动距离长短 移动定位速度的快慢等反映出 不同的运动量损失 在一些开环和半闭环进给伺服系统中 测 量元件以后的机械驱动元件 受各种偶然因素影响 也有相当 大的随机误差影响 例如滚珠丝杠热伸长引起的工作台实际定 位位置漂移等 所以重复定位精度的合理选择可大大减少精度 选择风险 铣削圆柱面精度或铣削空间螺旋槽 螺纹 精度是 综合评价该机床有关数控轴 两轴或三轴 伺服跟随运动特性 和数控系统插补功能的指标 评价指标采用测量加工出的圆柱 面的圆度 在数控铣床试切件中还有铣斜方形四边加工 这也 是判断两个可控轴在直线插补运动时精度的一种方法 对于数 控铣床 两轴以上联动加工出来试件的圆度指标也不容忽略 定位精度要求较高的机床还必须注意它的进给伺服系统采用半 闭环方式还是全闭环方式 注意使用检测元件的精度及稳定性 如机床采用半闭环伺服驱动方式 则精度稳定性要受到一些外 界因素影响 如传动链中滚珠丝杠受工作温度变化造成丝杠伸 长 对工作台实际定位位置造成漂移影响 使加工件的加工精 度受到影响 四 数控机床主要特征规格选择四 数控机床主要特征规格选择 数控机床的主要特征规格应根据确定的典型工件族加工尺 寸范围而选择 数控机床的最主要规格是几个数控轴的行程范 围和主轴电机功率 机床的三个基本直线坐标 x y z 行程 反映该机床允许的加工空间 在车床中两个坐标 x z 反映允许 回转体的大小 一般情况下加工件的轮廓尺寸应在机床的加工 空间范围之内 如典型工件是 450mm 450mm 450mm 的箱体 那么应选取工作台面尺寸为 500mm 500mm 的加工中心 选用 工作台面比典型工件稍大一些是考虑到安装夹具所需的空间 机床工作台面尺寸和三个直线坐标行程都有一定比例关系 如 上述工作台 500mm 500mm 的机床 x 轴行程一般为 700 800mm y 轴为 500 700mm z 轴为 500 600mm 因此 工作台面的大小基本上确定了加工空间的大小 个别情况下也 可以有工件尺寸大于坐标行程 这时必须要求零件上的加工区 域处在行程范围之内 而且要考虑机床工作台的允许承载能力 以及工件是否与机床换刀空间干涉 与机床防护罩等附件干涉 等一系列问题 数控机床的主电机功率在同类规格机床上也可 以有各种不同配置 一般情况下反映了该机床的切削刚性和主 轴高速性能 轻型机床比标准型机床主轴电机功率就可能小 1 2 级 目前一般加工中心主轴转速在 4000 8000r min 高速 型机床立式机床可达 2 万 7 万 r min 卧式机床 1 万 2 万 r min 其主轴电机功率也成倍加大 主轴电机功率反映了机床 的切削效率 从另一个侧面也反映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用 往 往都