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      數控機床選型指南

      發布時間:2015-10-08
      一、 數控機床加工的典型工件
      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上加工各類孔;
      型腔模具零件:普通機床加工外形及基面→數控銑床加工型面→高速數控銑或雕銑機精加工→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→數控車床(粗加工)→數控磨床(精加工);
      法蘭和盤類件:數控車床(粗加工)→車削中心(精加工);
      4、 簡單箱體類,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,一般選用數控銑床。
      5、 箱體類,異形類,型腔模具工件,如果加工余量?。ň庸ぃ?,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?。ň庸ぃ?,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工作臺。
      7、 復雜多軸曲面、空間多角度面或孔零件,一般選用四軸、五軸機或車銑復合等加工中心。
      二、 各類數控機床異同
      1、 數控銑和加工中心
      用于完成較大銑削量的工件的加工設備,對數控系統要求速度一般,主軸轉速0~8000RPM左右,有時要考慮低轉速大扭矩,需要主軸減速來提升扭力,注重金屬去除率?;A部分剛性要求非常高,運動部分剛性要求非常高。
      優點:能進行重切削,適于加工工序集中零件; 缺點:由于運動部分高剛性和相對較重的質量,機床快速響應能力中等,對于小刀具加工和快速進給位移無能為力。
      2、 數控雕銑機
      用于完成較小銑削量,或軟金屬的加工設備。要求高速的數控系統,主軸轉速3000~30000RPM左右,非移動部分剛性要求高,移動部分主要考慮快速響應能力,盡可能的輕一些,同時保持一定的鋼性。
      優點:可進行比較細小的加工,加工精度高。對于軟金屬可進行高速加工; 缺點:由于剛性差所以不可能進行重切削。
      3、 高速切削機床
      用于完成中等銑削量,并且把銑削后的打磨量降為最低的加工設備。要求高速的數控系統以及極好的伺服電機特性,主軸轉速1500~30000RPM左右,基礎部分剛性要求非常高, 運動部分剛性要求比較高,而且盡可能的將響應速度提高。
      優點:能進行中小量的切削,適于半精和精加工分開的工藝加工零件;正確使用下能發揮高效,低成本,使打磨量變為極少。缺點:對刀具、操作者、制造者要求高,容易因為誤操作等原因造成大的損失。
      三、 選擇數控機床規格
      1、 機床工作臺面積應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、 機床行程應大于典型零件加工范圍以便于進出刀,一般大于至少150mm;
      3、 機床工作臺承重能力應大于零件和夾具的重量;
      4、 數控機床的主電機功率反映了機床的切削效率,在同類規格機床上也可以有各種不同的配置。中小型數控機床中,主軸箱的機械變速已較少采用,往往都采用功率較大的交流可調速電機通過皮帶或直聯主軸,甚至采用電主軸結構。這樣的結構在低速中功率受到限制,即調速電機在低轉速時輸出功率下降,為了確保低速輸出滿足加工要求,就得采用大功率電機,所以同規格機床數控機床主軸電機比普通機床大好幾倍。當使用單位的一些典型工件上有大量的低速重切削加工時,必須對機床的低速輸出進行校核,必要時增加齒輪箱或減速增力機構。
      5、 根據加工零件工藝參數選擇機床,針對鋁件加工特性選擇主軸速度相對高的,針對鋼件大切屑量的要選擇扭力大的。
      6、 刀庫配置后,價格貴,故障率也越高,加工中心20%以上的故障都與刀庫有關。合理選擇是否需要配置刀庫。對于固定的大批量的箱體類零件加工,適合配置刀庫。對于模具行業和小批量生產不需要配刀庫。
      7、 自動對刀系統,誤差在0.001~.0003μm內,與自動換刀時間來比,效率差不了多少,價格比刀庫低得多,損壞率低。
      四、 選擇機床的精度
      1、 幾何精度:機床靜態精度,國標中有明確規定項目、檢驗方法和允許數值,制造廠在內控時也有標準數值,廠內會要求嚴一些。
      2、 數控精度:應統一使用ISO標準衡量機床的定位和重復定位精度值,JIS標準數值相比會有較大差異。機床的重復定位精度反映了該控制軸在行程內任意定位點的定位穩定性,這是衡量該控制軸能否穩定可靠的基本指標。目前數控系統中軟件都有豐富的誤差補償功能,能對進給傳動鏈上各環節系統誤差進行穩定的補償。例如,傳動鏈各環節的間隙、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瞬時運動量。在一些開環和半閉環進給伺服系統中,測量元件以后的機械驅動元件,受各種偶然因素影響,也有相當大的隨機誤差影響,如滾珠絲杠熱伸長引起的工作臺實際定位位置漂移等。
      3、 工作精度:加工零件時會受到刀具、夾具、工件變形等因素影響,工件實際精度不會等同于機器數控精度,一般排除其他因素在單軸上移動加工兩孔的孔距精度約為機床單軸定位精度的2倍左右,雙軸移動則為機床單軸定位精度的3倍左右。
      五、 數控轉臺選擇注意事項
      1、 工件的材質:
      a) 鋁、銅等材質,可選氣剎轉臺
      b) 鑄鐵、鋼等材質,請選油剎轉臺
      2、 工件的精度要求;
      a) 20秒以內可選氣剎任意角度之分度盤。
      b) 15秒以內可選油剎任意角度之分度盤。
      c) 10秒以內可考慮加裝光學尺(圓光柵);但圓光柵價格比較高,所以只做定位加工時可考慮改選齒式油剎轉臺,可達±5秒,齒式油剎為(1°或5°)之倍數的固定角度之分度盤,不可做連續切削加工。
      3、 工件的形狀及尺寸:
      a) 如是圓棒型,則請加購三爪卡盤及頂針尾座,在選用三爪卡盤時,卡盤的外徑不要大于盤面直徑,卡盤對工件的夾持尺寸范圍。
      b) 如是奇形異狀,且一次要加工2個以上的工件,則請加購圓盤尾座[另L型塊,大底板,中板,(過橋板)可請夾具商制作]。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、 可承受負載:
      先確認分度盤可承受工件的負載,在確認機床可承受的總負載,再將預選的分度盤、尾座、L型塊、中板(過橋板)、大底板、工件、夾具等重量合計。如果超重,則先判斷工件的材質如是鋁合金或其他輕材料,只是形狀枝節過長,活動旋徑需求過大,造成必需選擇大型分度盤,則此時可將分度盤改選小一號的,再另加墊高塊即可減重,且價格也較低又能滿足工件的活動旋徑。
      5、 確認Y軸方向的干涉:
      先確認預選的分度盤放在機床工作臺上是否有干涉?請先將立加Y軸移到原點后測量工作臺中心槽到機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罩尾端(不含接線盒)的尺寸,則分度盤確定不會撞到移門鈑金。反之,如果會撞到移門鈑金,則考慮改選轉臺。
      6、 確認放置工件的可用空間:
      底板比機床工作臺兩邊最多突出不超過100mm,橋板厚度視空間長度不能太薄,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,一般人會想到四軸半分度盤(傾斜軸是手動的),但因為手動傾斜軸沒有數控系統可微調精度,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,既省費用,傾斜角度有精準且無蝸輪磨損之困擾。
      b) 如果工件有二個以上的傾斜角度需加工時,則請選擇雙軸(五軸)分度盤。
      c) 凡購買分度盤+圓盤尾座,且要設計搭配搖籃式夾具時,因力臂這段已超出盤面(墊高塊越高,力臂越長,越不合機械常識的負載)造成偏心加工時,預先與四軸廠家溝通
      d) 第四軸的接口(介面)包括:分度盤、第四軸的電機、有護套的動信線、無護套的動信線、第四軸的驅動器。除了這5個大硬件之外,機床上必須為第四軸做預留的各個小硬件或PLC軟件都成為預留第四軸接口。
      六、 數控機床驅動及電機的選擇
      1、 數控機床的控制系統、驅動放大器、驅動電機最好選擇同一家配套系統,其性能才能得到最佳匹配和發揮。如FAUNC控制系統,則應選擇FANUC推薦的FAUNC驅動放大器和FANUC驅動電機,同一控制系統,驅動不同、電機不同則性能相差懸殊、價格也相差懸殊。
      2、 進給電機功率扭矩越大,其響應能力(即啟動、制動、加減速、準確定位、換向)越強,定位能力越高、價格也越高。
      3、 電機功率越大,其每分鐘可切除的金屬余量就越多,表明機床承受切削的能力越強,剛性也越高。

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