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如何选择数控机床(从以下四个方面入手)

发布日期:2021-02-20 11:29:24浏览次数:51

加工中心以其高精度、高可靠性、高效率和加工复杂曲面工件的能力而得到广泛应用。但是,如果选择不当,将无法发挥其应有的效益,而且大多数加工中心价格昂贵,将带来很大的成本压力。总体选型包括机型选型、数控系统选型、机床精度选型、主要性能指标选型。其中,机型的选择和数控系统的选择风险最大,机床精度和主要规格的选择次之。因此,要降低选择风险,可以从以下四个方面入手。

一、 选型

在满足加工要求的前提下,设备越简单,风险越低。车削加工中心和数控车床都可以加工轴类零件,但满足相同加工规格的车削中心比数控车床贵好几倍。如果没有进一步的技术要求,选择数控车床的风险肯定很小。同样在经济型和普通型数控车床上,尽量选用经济型数控车床。在加工箱体、型腔、模具零件时,相同规格的数控铣床和加工中心可以满足基本的加工要求,但两台机床的价格相差一半左右(不包括气源、换刀器等配套费用)。因此,在模具加工过程中,只有更换刀具的过程中才会非常频繁地选择加工中心。

对于长时间使用固定刀具铣削,请选择数控铣床。许多加工中心目前被用作数控铣床。能用数控车床加工的零件通常能用普通车床加工,但能用数控铣床加工的零件不能用大多数普通铣床加工。因此,在兼有轴类零件、箱体类零件和型腔类零件的集成加工企业中,应首选数控铣床。

二。数控系统选型

购买数控加工中心时,同一台机床可配备多种数控系统。在可供选择的系统中,性能差别很大,直接影响设备的价格。目前,数控系统的种类和规格极其繁多。进口体系主要包括日本FANUC、德国SINUMERIK、日本三菱、法国NUM、意大利FIDIA、西班牙FAGOR、美国A-B等。每家公司都有各种规格的产品。降低数控系统选择风险的基本原则是:性价比高,使用维护方便,使用寿命长。因此,我们不能片面追求高水平的新制度。在选择合适的系统之前,应根据机器的主要性能,对系统性能和价格进行综合分析。同时,传统封闭式结构的数控系统或数控结构中嵌入PC机的数控系统不应逐步选择,因为此类系统的功能扩展、更改和维护必须依赖于系统供应商。因此,应尽可能选择具有数控嵌入式PC结构或软结构的开放式数控系统。

这类系统的数控软件全部安装在计算机中,硬件部分只是计算机与伺服驱动器和外部I/O之间的标准化通用接口。就像电脑可以安装各种品牌的声卡、显卡和相应的驱动程序一样,用户可以使用开放的数控内核在WINDOWSNT平台上开发所需的功能,形成各种类型的数控系统。除了数控系统的基本功能外,还有很多选择。用户可以根据自己的工件加工要求、测量要求、编程要求等选择一些功能,然后选择一些要包含在订货合同中的功能,特别是DNC功能进行实时传输。

三、 精度选择

数控加工中心的精度检验项目一般有20~30项,但最具特点的项目是:单轴定位精度、单轴重复定位精度、两轴以上同时加工的试件圆度。定位精度和重复定位精度综合反映了轴线各运动部位的综合精度。单轴定位精度是指在轴行程内任意一点定位时的误差范围,它直接反映机床的加工精度。重复定位精度反映了轴在行程中任意定位点的定位稳定性,是衡量轴能否稳定可靠工作的基本指标。在以上两项指标中,重复定位精度尤为重要。

目前,数控系统中的软件具有丰富的误差补偿功能,能够稳定地补偿进给传动链各环节的系统误差。例如,丝杠的螺距误差和累积误差可以通过螺距补偿功能进行补偿,进给链的反向死区可以通过反向间隙补偿来消除。然而,电子控制中的误差补偿功能不能补偿随机误差(如传动链中各环节的间隙变化、弹性变形和接触刚度等引起的间隙)。由于工作台的负载大小、移动距离的长短、移动定位的速度等因素,它们往往反映出不同的移动损失。

 

在一些开环和半闭环进给伺服系统中,测量元件后的机械驱动元件受到各种偶然因素的影响,具有相当大的随机误差效应。如滚珠丝杠热伸长引起的工作台实际定位位置漂移。因此,合理选择重复定位精度可以大大降低精度选择的风险。铣削圆柱面精度或铣削空间螺旋槽(螺纹)精度是对机床数控轴(两轴或三轴)伺服跟随运动性能和数控系统插补功能的综合评价。评价指标采用测量圆柱面圆度。在数控铣床试切中,也有铣正方形四边形加工,这也是判断直线插补运动中两个可控轴精度的一种方法。

对于数控铣床来说,两个或多个轴加工的工件的圆度指标是不容忽视的。对于定位精度较高的机床,还必须注意进给伺服系统是采用半闭环还是全闭环方式,并注意检测元件的精度和稳定性。机床采用半闭环伺服驱动方式时,其精度稳定性受到一些外部因素的影响。如传动链中的滚珠丝杠受工作温度的变化,丝杠拉长,使工作台的实际定位位置产生漂移,影响工件的加工精度。

四、 数控加工中心主要规格的选择

数控加工中心的主要性能指标应根据确定的典型工件加工尺寸范围进行选择。数控加工中心的主要技术指标是多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)行程反映了机床允许的加工空间。车床中的两个坐标X和Z反映了允许转子的尺寸。

一般来说,被加工零件的轮廓尺寸应在机床的加工空间内。例如,典型的工件是450mm×450mm×450mm的箱体,则应选择工作面尺寸为500mm×500mm的加工中心。选择比典型工件稍大的工作面时,要考虑安装夹具所需的空间。机床工作台尺寸与三个直线坐标行程有一定的比例关系。如上述工作台尺寸为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,工作面的大小基本上决定了加工空间的大小。在某些情况下,工件尺寸可能大于坐标行程。此时,零件上的加工区域必须在行程范围内,必须考虑机床工作台的允许承载力、工件是否干涉机床更换空间、是否干涉机床护罩等附件等一系列问题。

数控加工中心的主电机电源在同一型号机床上也可以有多种不同的配置。机床的切削刚度和主轴高速性能是机床总体性能的反映。轻型机床的主轴电机功率可能比标准机床低1-2级。目前普通加工中心主轴转速为4000~8000r/min,高速立式机床可达20000~70000r/min,卧式机床可达10000~20000 r/min,主轴电机功率倍增。主轴电机功率反映机床的切削效率,从另一个侧面反映机床的切削刚度和整体刚度。在现代中小型数控加工中心中,主轴箱的机械移位使用较少,往往采用大功率直流或交流调速电机直接连接主轴,甚至采用电主轴结构。

这种结构在低速切削时转矩有限,即调速电机的输出功率在低速时降低。为了保证低速输出转矩,必须使用大功率电机。因此,同规格的数控加工中心(CNC机床)的主轴电机比普通机床大数倍。在典型工件上进行大量低速加工时,必须检查机床的低速输出扭矩。