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行業(yè)新聞
如何正確選擇CNC加工中心
加工中心是一種先進的加工設備
，它以高精度、高可靠性、高效率
、可加工復雜曲面工件等特點得到廣泛應用。但若選型不當
，則不能發(fā)揮其應有的效益
，且使資金大量積壓，從而產(chǎn)生風險
。廣義的選型主要包括機型選擇
、數(shù)控系統(tǒng)選擇、機床精度選擇
、主要特征規(guī)格選擇等
。其中機型選擇和數(shù)控系統(tǒng)選擇風險最大，機床精度和主要特征規(guī)格選擇次之
，故要減少選型風險
，可從以下幾方面著手。
一
、機型選擇
在滿足加工工藝要求的前提下設備越簡單風險越小
，車削加工中心和數(shù)控車床都可以加工軸類零件，但一臺滿足同樣加工規(guī)格的車削中心價格要比數(shù)控車床貴幾倍
，如果沒有進一步工藝要求
，肯定選擇數(shù)控車床風險較小。同樣在經(jīng)濟型和普通型數(shù)控車床中要盡量選擇經(jīng)濟型數(shù)控車床
。在加工箱體、型腔、模具零件中，同規(guī)格的數(shù)控銑床和加工中心都能滿足基本加工要求，但兩種機床價格相差約一半(不包括氣源、刀庫等配套費用)，所以模具加工中只有非常頻繁地換刀具的工藝才選用加工中心，固定一把刀具長時間銑削的，選用數(shù)控銑床。目前很多加工中心都在作數(shù)控銑床使用。數(shù)控車床能加工的零件普通車床往往也能加工，但數(shù)控銑床能加工的零件普通銑床大多不能加工，故在既有軸類零件又有箱體、型腔類零件的綜合機加工企業(yè)中應優(yōu)先選擇數(shù)控銑床。
二
、數(shù)控系統(tǒng)選擇在選購蘇州CNC加工中心時
，同一種機床本體可配置多種數(shù)控系統(tǒng)。在可供選擇的系統(tǒng)中，性能高低差別很大，直接影響到設備價格構(gòu)成。目前數(shù)控系統(tǒng)種類、規(guī)格極其繁多，進口系統(tǒng)主要有日本FANUC、德國SINUMERIK、日本MITSUBISHI、法國NUM、意大利FIDIA、西班牙FAGOR、美國A-B等 。國產(chǎn)系統(tǒng)主要有廣州系統(tǒng)、航天系統(tǒng)
、華中系統(tǒng)、遼寧藍天系統(tǒng)
、南京大方系統(tǒng)
、北方凱奇系統(tǒng)、清華系統(tǒng)、KND系統(tǒng)等，每家公司都有一系列各種規(guī)格的產(chǎn)品。減少數(shù)控系統(tǒng)選型風險的基本原則是：性能價格比大，使用維修方便，系統(tǒng)的市場壽命長。因此不能片面追求高水平、新系統(tǒng)。而應該以滿足主機性能為主，對系統(tǒng)性能和價格等作一個綜合分析，選用合適系統(tǒng)。同時應逐漸少選傳統(tǒng)的封閉體系結(jié)構(gòu)的數(shù)控系統(tǒng)或PC嵌入NC結(jié)構(gòu)的數(shù)控系統(tǒng)，因為這類系統(tǒng)的功能擴展、改變和維修都必須借助于系統(tǒng)供應商。應盡可能選用NC嵌入PC結(jié)構(gòu)或SOFT結(jié)構(gòu)的開放式數(shù)控系統(tǒng)，這類系統(tǒng)的CNC軟件全部裝在計算機中，而硬件部分僅是計算機與伺服驅(qū)動和外部1/O之間的標準化通用接口，就像計算機上可以安裝各種品牌的聲卡、顯卡和對應的驅(qū)動程序一樣，用戶可以在WINDOWSNT平臺上，利用開放的CNC內(nèi)核，開發(fā)所需的功能，構(gòu)成各種類型的數(shù)控系統(tǒng)。另外數(shù)控系統(tǒng)中基本功能以外還有很多選擇功能，用戶可以根據(jù)自己的工件加工要求、測量要求、程序編制要求等，額外再選擇一些功能列入訂貨合同附件中，特別是實時傳輸?shù)腄NC功能等。
三
、精度選擇蘇州CNC加工中心精度等級的選擇取決于典型零件的加工精度。一般CNC加工中心精度檢驗項目都有20~30項
，但其最有特征的項目是：單軸定位精度、單軸重復定位精度、兩軸以上聯(lián)動加工出來試件的圓度。定位精度和重復定位精度綜合反映了該軸各運動部件的綜合精度。單軸定位精度是指在該軸行程內(nèi)任意一個點定位時的誤差范圍，它直接反映了機床的加工精度能力，而重復定位精度則反映了該軸在行程內(nèi)任意定位點的定位穩(wěn)定性
，這是衡量該軸能否穩(wěn)定可靠工作的基本指標。以上兩個指標中
，重復定位精度尤為重要
。目前數(shù)控系統(tǒng)中軟件都有豐富的誤差補償功能，能對進給傳動鏈上各環(huán)節(jié)系統(tǒng)誤差進行穩(wěn)定的補償
。如絲杠的螺距誤差和累計誤差可以用螺距補償功能補償
，進給傳動鏈的反向死區(qū)可用反向間隙補償來消除。
但電控方面誤差補償功能不可能補償隨機誤差(如傳動鏈各環(huán)節(jié)的間隙
、彈性變形和接觸剛度等因素變化產(chǎn)生的誤差)
，它們往往隨著工作臺的負載大小、移動距離長短、移動定位速度的快慢等反映出不同的運動量損失。在一些開環(huán)和半閉環(huán)進給伺服系統(tǒng)中，測量元件以后的機械驅(qū)動元件，受各種偶然因素影響，也有相當大的隨機誤差影響，例如滾珠絲杠熱伸長引起的工作臺實際定位位置漂移等。所以重復定位精度的合理選擇可大大減少精度選擇風險。銑削圓柱面精度或銑削空間螺旋槽(螺紋)精度是綜合評價該機床有關數(shù)控軸(兩軸或三軸)伺服跟隨運動特性和數(shù)控系統(tǒng)插補功能的指標，評價指標采用測量加工出的圓柱面的圓度。在數(shù)控銑床試切件中還有銑斜方形四邊加工，這也是判斷兩個可控軸在直線插補運動時精度的一種方法。對于數(shù)控銑床，兩軸以上聯(lián)動加工出來試件的圓度指標也不容忽略。定位精度要求較高的機床還必須注意它的進給伺服系統(tǒng)采用半閉環(huán)方式還是全閉環(huán)方式，注意使用檢測元件的精度及穩(wěn)定性。如機床采用半閉環(huán)伺服驅(qū)動方式，則精度穩(wěn)定性要受到一些外界因素影響，如傳動鏈中滾珠絲杠受工作溫度變化造成絲杠伸長，對工作臺實際定位位置造成漂移影響，使加工件的加工精度受到影響。
四、蘇州CNC加工中心主要特征規(guī)格選擇
蘇州CNC加工中心的主要特征規(guī)格應根據(jù)確定的典型工件族加工尺寸范圍而選擇
。CNC加工中心的最主要規(guī)格是幾個數(shù)控軸的行程范圍和主軸電機功率。機床的三個基本直線坐標(X、Y
、Z)行程反映該機床允許的加工空間
，在車床中兩個坐標X、Z反映允許回轉(zhuǎn)體的大小
。一般情況下加工件的輪廓尺寸應在機床的加工空間范圍之內(nèi)
，如典型工件是450mm×450mm×450mm的箱體，那么應選取工作臺面尺寸為500mm×500mm的加工中心
，選用工作臺面比典型工件稍大一些是考慮到安裝夾具所需的空間。機床工作臺面尺寸和三個直線坐標行程都有一定比例關系
，如上述工作臺500mm×500mm的機床
，X軸行程一般為700~800mm,，Y軸為500~700mm
，Z軸為500~600mm
。因此，工作臺面的大小基本上確定了加工空間的大小
。個別情況下也可以有工件尺寸大于坐標行程
，這時必須要求零件上的加工區(qū)域處在行程范圍之內(nèi)，而且要考慮機床工作臺的允許承載能力
，以及工件是否與機床換刀空間干涉
、與機床防護罩等附件干涉等一系列問題。CNC加工中心的主電機功率在同類規(guī)格機床上也可以有各種不同配置
，一般情況下反映了該機床的切削剛性和主軸高速性能
。輕型機床比標準型機床主軸電機功率就可能小1~2級。目前一般加工中心主軸轉(zhuǎn)速在4000~8000r/min
，高速型機床立式機床可達2萬~7萬r/min
，臥式機床1萬~2萬r/min，其主軸電機功率也成倍加大
。主軸電機功率反映了機床的切削效率
，從另一個側(cè)面也反映了切削剛性和機床整體剛度
。在現(xiàn)代中小型CNC加工中心中，主軸箱的機械變速已較少采用
，往往都采用功率較大的直流或交流可調(diào)速電機直聯(lián)主軸
，甚至采用電主軸結(jié)構(gòu)，這樣的結(jié)構(gòu)在低速切削中扭矩受到限制
，即調(diào)速電機在低轉(zhuǎn)速時輸出功率下降
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，為了確保低速輸出扭矩，必須采用大功率電機
。所以同規(guī)格機床CNC加工中心(數(shù)控機床)主軸電機比普通機床大幾倍
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