数控机床设备选型及其应用指南_数控机床的应用领域

　 数控机床的选型

　　数控机床的选型是对一个制造企业来说，提高生产能力往往从生产管理、制造工艺、生产设备等方面入手进行技术改造。

　　对一个制造企业来说，提高生产能力往往从生产管理、制造工艺、生产设备等方面入手进行技术改造，而这几部分内容又是互为影响和制约的。在技改中对生产设备、数控机床的更新、维修、采购等的选择上必须考虑到要在什么样环境下使用、如何管理、怎样能达到最好的经济效果等问题。

　　选择制造设备是要为制造某一些产品服务的，选择的设备可能用于产品零件的一部分工序加工、也可能用于全部工序加工。制造水平的高低首先取决于工艺过程的设计，它将决定用什么方法和手段来加工，从而也决定了对使用设备的基本要求，这也是对生产进行技术组织和管理的依据。设备选择的基本要求确定后还要根据市场上能提供什么样技术水平的装备来选择，针对大部分中小批量生产的制造企业，选择数控机床来替代旧机床或增强生产能力已是发展趋势。

　　比较普通和数控两类机床的性能，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、正常运行费用低等特点。

　　选择数控机床是一个综合性技术问题，现在无论国内还是国外，都能生产提供多种多样的设备。数控机床经几十年发展已演变出一个庞大家族群，能完成各种各样的加工制造要求。如何从品种繁多、价格昂贵的设备中选择适用的设备，如何使这些设备在制造中充分发挥作用而且又能满足企业以后的发展，如何正确、合理地选购与主机配套的附件、工具、软件技术、售后技术服务等，使采购的设备能达到较好的投入比……这些问题都是广大采购者必须考虑，并逐一要处理好的问题。

　　

　　一、确定典型加工工件“族”

　　确定加工什么样零件是选择设备的第一步。企业根据技术改造和生产发展需要，确定有哪些零件、那些工序准备用新的加工设备来完成，要考虑到产品发展的远景规划。用成组技术把这些零件进行分组归类，确定准备主要加工对象的典型零件族。在归类中往往会遇到零件规格大小相差很多、零件形状相差较大、各类零件加工工时大大超过设备满负荷工时等问题，因此，要进一步选择确定生产纲领又比较接近要求的典型工件族。典型工件族按外型可以分为菱形类（箱体类）、板类、回转体类（盘、套、轴、法兰）和异形类等；按加工精度要求又可分普通级和精密级等。典型零件分类清楚了，基本加工设备也就比较明确了。

　　二、典型零件族的工艺规程设计

　　在确定加工零件后还必须用数控加工工艺的学观点对工艺流程进行新的规划设计，这里包括对原工艺生产流程的变革、探索实现新工艺方法的可行性、探索实现现代生产管理和物流管理可行性、探索使用先进刀具工装大幅度提高生产效率的可行性、探索在生产线上数控设备和其他设备（普通的、专机的）的合理配制工艺等，目的是希望得到使用数控机床后的最佳工艺制造流程。下面是几个典型类零件的合理加工工艺。

　　

　　数控机床主要应用领域

　　数控机床发展至今已经有四十多年的历史了，它与电子技术，特别是计算机技术的发展密切相关，自世界上第一台数控机床于年在美国麻省理工学院研制出以来，数控机床在制造工业，特别是汽车航空航天，以及军事工业中被广泛地应用，数控技术无论在硬件还是在软件方面，都有飞速的发展随着现代经济和科学技术的飞跃发展，尤其是计算机数控系统的出现及微型计算机的迅速发展，再加上数控技术的普及和电子器件成本的降低，这些有利的条件都使得数控机床的适用应用范围越来越广泛，其加工成本不断降低，加工精度不断提高。

　　数控系统除了用来控制金属切削机床外，还普遍用于控制诸如冲床线切割机气割机之类的简单机器直至机器人之类的复杂设备，在要求可靠性高柔性强和实现机电一体化等方面的生产加工中对数控机床都有广泛的需要，由于数控机床属于精密设备，致使成本较高，因此，目前多用于形状复杂 精度要求高的中小批量零件加工。

　　

　　1、适合数控机床加工的零件

　　不同类型的数控机床有着不同的用途，在选用数控机床之前应对其类型、规格、性能、特点、用途和应用范围有所了解，才能选择最适合加工零件的数控机床。根据数控加工的特点，和国内外大量应用实践，数控机床通常最适合加工具有以下特点的零件。

　　1）多品种、小批量生产的零件或新产品试制中的零件。随着数控机床制造成本的逐步下降，现在不管是国内还是国外，加工大批量零件的情况也已经出现。加工很小批量和单件生产时，如能缩短程序的调试时间和工装的准备时间也是可以选用的。

　　2）形状复杂，加工精度要求高，制造精度高，对刀精确，能方便的进行尺寸补偿，通用机床无法加工或很难保证加工质量的零件。

　　3）表面粗糙度值小的零件。在工件和刀具的材料、精加工余量及刀具角度一定的情况下， 表面粗糙度取决于切削速度和进给速度。普通机床是恒定转速，直径不同切削速度就不同，像数控车床具有恒线速切削功能，车端面、不同直径外圆时可以用相同的线速度，保证表面粗糙度值既小且一致。在加工表面粗糙度不同的表面时，粗糙度小的表面选用小的进给速度，粗糙度大的表面选用大些的进给速度，可变性很好，这点在普通机床很难做到。

　　4）轮廓形状复杂的零件。任意平面曲线都可以用直线或圆弧来逼近，数控机床具有圆弧插补功能，可以加工各种复杂轮廓的零件。

　　5）具有难测量、难控制进给、难控制尺寸的不开敞内腔的壳体或盒型零件。

　　6）必须在一次装夹中完成铣、镗、锪、铰或攻丝等多工序的零件。

　　7）价格昂贵，加工中不允许报废的关键零件。

　　8）需要最短生产周期的急需零件。

　　9）在通用机床加工时极易受人为因素（如：情绪波动、体力强弱、技术水平高低等）干扰，零件价值又高，一旦质量失控会造成重大经济损失的零件。

　　

　　从数控机床的类型方面考虑

　　1）数控车床：

　　包括主轴、溜板、刀架等。数控系统包括显示器、控制面板、强电控制等。数控车床一般具有两轴联动功能，Z轴是与主轴平行方向的运动轴，X轴是在水平面内与主轴垂直方向的运动轴。远离工件方向为轴的正向。另外在最新的车铣加工中心，还增加了一个C轴，可用于工件的分度功能，在刀架中安放铣刀，对工件进行铣加工。刀具超过12把称为加工中心。数控车床主要用来加工轴类零件的内外圆柱面，圆锥面、螺纹表面、成形回转体面等。对于盘类零件可以进行钻孔、扩孔、绞孔、镗孔等。机床还可以完成车端面、切槽、倒角等加工。

　　2）数控铣床：

　　适于加工三维复杂曲面，在汽车、航空航天、模具等行业被广泛采用。可分为数控立式铣床、数控卧式铣床、数控仿形铣床等。

　　3）加工中心：

　　一般认为带有自动刀具交换装置（ATC）的数控镗铣床，称为加工中心。可以进行铣、镗、钻、扩、铰、攻丝等多种工序加工。不能包括磨削功能，因为微细的磨粒可能进入机床导轨，从而破坏机床的精度。而磨床上有特殊的保护措施。加工中心可分为立式加工中心、卧式加工中心。立式的主轴是垂直方向的，卧式的主轴是水平方向的。

　　

　　4）数控钻床：

　　分为立式钻床和卧式钻床。主要完成钻孔、攻丝功能，同时也可以完成简单的铣削功能。 刀库可以存放多种刀具。

　　5）数控磨床：

　　用在高硬度、高精度加工表面。平面磨床、内圆磨床、轮廓磨床等。随着自动砂轮补偿技术、自动砂轮修整技术和磨削固定循环技术的发展，数控磨床的功能越来越强。

　　6）数控电火花成形机床（EDM Machine）：

　　特种加工方法，利用两个不同极性的电极在绝缘体中产生放电现象，去除材料进而完成加工，适用于形状复杂的模具、难加工材料。

　　7）数控线切割机床：

　　原理与电火花成形机床一样，就是电极是电机丝，加工液一般是去离子水。