浅谈数控机床的选型

由于数控机床具有加工复杂形面零件能力强、适应多种加工对象（柔性强）；加工质量、精度和加工效率高；适应CAD/CAM联网、适合制造加工信息集成管理；设备的利用率高、正常运行费用低，适应现代制造技术的发展等特点，因此，数控机床已经被越来越多地被应用于制造业。特别是近期国家为实现产业结构调整，从传统的农业经济加快走向新型工业化的道路，就必须对制造业进行大规模技术改造，增强竞争能力。而这个过程急需一大批熟练掌握先进技术、工艺和技能的应用性人才，引起国家对职业教育的高度重视，在国内以至国外都相继建立了一大批数控人才培训基地，因此，如何既经济又合理地选择到适合本单位的数控设备，是一个综合性技术问题，结合自己的实践和体会，本文从如下几个方面予以叙述：

一. 按加工零件种类选择基本机型：

1. 对回转体类（盘、套、轴、法兰）工件，直径600mm以下，一般选用卧式数控车床。

2. 对回转体类（盘、套、轴、法兰）工件，直径600mm以上，一般选用立式数控车床。

3. 对复杂回转体类（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心。

4. 对简单箱体类，异形类，型腔模具工件，如果加工余量大（粗加工），而且以型面加工为主，一般选用数控铣床。

5. 对箱体类，异形类，型腔模具工件，如果加工余量小（精加工），而且以单面孔系加工为主，工序集中的，一般选用立式加工中心。

6. 对箱体类，异形类，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为主，工序集中且复杂的，一般选用卧式加工中心。

7. 对一些要求多轴联动加工要求，如四轴、五轴联动加工，必须对相应配套的编程软件、测量手段等有全面考虑和安排。

二. 按生产效率选择基本配置：

1. 产品的年生产纲领在1万件以下，且产品品种变化较多，一般选用手动装卡工件和刀具，如果加工线速度变化范围较大，应该选用高低分档或多档变速结合的变频主轴。

2. 产品的年生产纲领在1万件以上，且产品品种固定，一般选用自动装卡工件和刀具，如车床选用液压卡盘，电动卡盘，多工位刀架，动力刀架，加工中心选用直线导轨（20～25m/min），高速大功率主轴(10000～20000 r/min)，专用自动夹具或可换夹具，大流量冲排屑装置等。

三. 机床结构和配置对价格的影响：

目前市面上的数控设备可谓琳琅满目，如何才能既经济又合理地选择到适合本单位的数控设备，一直是选型关注的重点。机床价格除了加工应用之外，在很大程度上由机床的基本结构来决定，主要应注意如下几个问题：

1. 机床防护装置：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全和使用环境。

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：主轴变速系统可分为机械手动变速（车床，升降台铣床），变频电机加机械手动2-3档调速，全变频电机调速和交流伺服电机调速，如何选择，应根据实际需要进行。

4. 刀架（位）：按驱动方式可分为步进和交流伺服，按控制方式可分为开环，半闭环和全闭环，这里，要特别注意数控机床多轴联动的轴数，这对机床的结构和控制有至关重要的影响。另外，选择时还要注意车床的刀位数及加工中心的刀库数。

5. 主要功能部件：主轴轴承精度，滚珠丝杠精度，滚珠丝杠轴承精度，滚珠丝杠的安装方式，其所能够达到的运动精度，必须重点关注。

6. 当机床加工精度要求很高时，应考虑加装光栅尺，形成全闭环控制（位置信号反馈），这样可以提高机床的定位精度和重复定位精度。

7. 其它功能：

8. 机床的外观和造型，油漆质量：机床生产厂家的设备状况，设计能力，加工工艺水平，外购产品供货渠道，质量保证体系，检测手段等，都会在产品上体现，必要时最好详细了解。

四. 按机床加工精度选择：

典型零件的关键部位加工精度要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普通型和精密型，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：

1. 单轴定位精度
2. 单轴重复定位精度
3. 两轴以上联动加工出试件的圆度（轨迹）

其中，一般的卧式数控车床和数控铣床均为普通型，其定位精度为0.020-0.030 mm左右，重复定位精度为0.010-0.015 mm左右。全功能数控车床，车削中心，立式加工中心和卧式加工中心一般为精密型，其定位精度为0.008-0.010 mm左右，重复定位精度为0.003-0.005 mm左右，超精密型数控机床用于特殊加工，其精度可达0.001mm以下。

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。尤其是重复定位精度，它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。目前数控系统中软件都有丰富的误差补偿功能，能够对进给传动链上各环节系统误差进行稳定的补偿。因此数控机床的工作精度在某种意义上讲，依赖于数控系统的硬件和软件技术水平。

五. 数控系统的选择：

随着市场需求多样化，机床制造商往往提供同一种机床可配置多种数控系统的选择或数控系统中多种功能的选择。对用户来说，有如对名牌系统的质量追求、希望在国内有较好的售后技术条件、同用户单位使用的数控系统品牌相对集中等要求，以便使用掌握和维修配件，所以用户单位都愿意配置自己信得过或比较熟悉的数控系统。此外，同品牌系统中，不同型号的系统，其性能的高，中，低档水平差别很大，直接影响到设备价格构成，因此不能片面追求高水平、新系统，而应以满足主机性能为主，最好对各种系统性能和价格等作一个综合分析，再选用合适的系统（不能选淘汰系统，否则使用几年后将找不到维修备件）。

数控系统中除基本功能以外还有很多可供选择的功能。对配在机床上的系统，由于机床使用基本要求所需的数控系统选择功能已由制造商选配，用户可以根据自己的生产管理、测量要求、刀具管理、程序编制要求等，额外再选择一些功能列入订货单中，如DNC接口，联网要求等。

总而言之，数控机床的选型实际上是一个综合性的技术知识的学习和实践过程，要通过反复比较才能不断体会，但是总的原则是：性能价格比要高、使用维护方便，售后服务体系完善，只有把握这一点，才能满足实际工作的需要，才能加工出合格的产品。

（作者：武汉华中数控股份有限公司机械事业部胡纯纪卫）

hbx310	2008-01-20 19:28
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