數(shù)控機(jī)床設(shè)備選型及其應(yīng)用指南_數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用領(lǐng)域

　 數(shù)控機(jī)床的選型

　　數(shù)控機(jī)床的選型是對(duì)一個(gè)制造企業(yè)來(lái)說，提高生產(chǎn)能力往往從生產(chǎn)管理、制造工藝、生產(chǎn)設(shè)備等方面入手進(jìn)行技術(shù)改造。

　　對(duì)一個(gè)制造企業(yè)來(lái)說，提高生產(chǎn)能力往往從生產(chǎn)管理、制造工藝、生產(chǎn)設(shè)備等方面入手進(jìn)行技術(shù)改造，而這幾部分內(nèi)容又是互為影響和制約的。在技改中對(duì)生產(chǎn)設(shè)備、數(shù)控機(jī)床的更新、維修、采購(gòu)等的選擇上必須考慮到要在什么樣環(huán)境下使用、如何管理、怎樣能達(dá)到最好的經(jīng)濟(jì)效果等問題。

　　選擇制造設(shè)備是要為制造某一些產(chǎn)品服務(wù)的，選擇的設(shè)備可能用于產(chǎn)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決于工藝過程的設(shè)計(jì)，它將決定用什么方法和手段來(lái)加工，從而也決定了對(duì)使用設(shè)備的基本要求，這也是對(duì)生產(chǎn)進(jìn)行技術(shù)組織和管理的依據(jù)。設(shè)備選擇的基本要求確定后還要根據(jù)市場(chǎng)上能提供什么樣技術(shù)水平的裝備來(lái)選擇，針對(duì)大部分中小批量生產(chǎn)的制造企業(yè)，選擇數(shù)控機(jī)床來(lái)替代舊機(jī)床或增強(qiáng)生產(chǎn)能力已是發(fā)展趨勢(shì)。

　　比較普通和數(shù)控兩類機(jī)床的性能，數(shù)控機(jī)床具有加工復(fù)雜形面零件能力強(qiáng)、適應(yīng)多種加工對(duì)象（柔性強(qiáng)）；加工質(zhì)量、精度和加工效率高；適應(yīng)CAD/CAM聯(lián)網(wǎng)、適合制造加工信息集成管理；設(shè)備的利用率高、正常運(yùn)行費(fèi)用低等特點(diǎn)。

　　選擇數(shù)控機(jī)床是一個(gè)綜合性技術(shù)問題，現(xiàn)在無(wú)論國(guó)內(nèi)還是國(guó)外，都能生產(chǎn)提供多種多樣的設(shè)備。數(shù)控機(jī)床經(jīng)幾十年發(fā)展已演變出一個(gè)龐大家族群，能完成各種各樣的加工制造要求。如何從品種繁多、價(jià)格昂貴的設(shè)備中選擇適用的設(shè)備，如何使這些設(shè)備在制造中充分發(fā)揮作用而且又能滿足企業(yè)以后的發(fā)展，如何正確、合理地選購(gòu)與主機(jī)配套的附件、工具、軟件技術(shù)、售后技術(shù)服務(wù)等，使采購(gòu)的設(shè)備能達(dá)到較好的投入比……這些問題都是廣大采購(gòu)者必須考慮，并逐一要處理好的問題。

　　一、確定典型加工工件“族”

　　確定加工什么樣零件是選擇設(shè)備的第一步。企業(yè)根據(jù)技術(shù)改造和生產(chǎn)發(fā)展需要，確定有哪些零件、那些工序準(zhǔn)備用新的加工設(shè)備來(lái)完成，要考慮到產(chǎn)品發(fā)展的遠(yuǎn)景規(guī)劃。用成組技術(shù)把這些零件進(jìn)行分組歸類，確定準(zhǔn)備主要加工對(duì)象的典型零件族。在歸類中往往會(huì)遇到零件規(guī)格大小相差很多、零件形狀相差較大、各類零件加工工時(shí)大大超過設(shè)備滿負(fù)荷工時(shí)等問題，因此，要進(jìn)一步選擇確定生產(chǎn)綱領(lǐng)又比較接近要求的典型工件族。典型工件族按外型可以分為菱形類（箱體類）、板類、回轉(zhuǎn)體類（盤、套、軸、法蘭）和異形類等；按加工精度要求又可分普通級(jí)和精密級(jí)等。典型零件分類清楚了，基本加工設(shè)備也就比較明確了。

　　二、典型零件族的工藝規(guī)程設(shè)計(jì)

　　在確定加工零件后還必須用數(shù)控加工工藝的學(xué)觀點(diǎn)對(duì)工藝流程進(jìn)行新的規(guī)劃設(shè)計(jì)，這里包括對(duì)原工藝生產(chǎn)流程的變革、探索實(shí)現(xiàn)新工藝方法的可行性、探索實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代生產(chǎn)管理和物流管理可行性、探索使用先進(jìn)刀具工裝大幅度提高生產(chǎn)效率的可行性、探索在生產(chǎn)線上數(shù)控設(shè)備和其他設(shè)備（普通的、專機(jī)的）的合理配制工藝等，目的是希望得到使用數(shù)控機(jī)床后的最佳工藝制造流程。下面是幾個(gè)典型類零件的合理加工工藝。

　　數(shù)控機(jī)床主要應(yīng)用領(lǐng)域

　　數(shù)控機(jī)床發(fā)展至今已經(jīng)有四十多年的歷史了，它與電子技術(shù)，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)，自世界上第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床于年在美國(guó)麻省理工學(xué)院研制出以來(lái)，數(shù)控機(jī)床在制造工業(yè)，特別是汽車航空航天，以及軍事工業(yè)中被廣泛地應(yīng)用，數(shù)控技術(shù)無(wú)論在硬件還是在軟件方面，都有飛速的發(fā)展隨著現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的飛躍發(fā)展，尤其是計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的出現(xiàn)及微型計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展，再加上數(shù)控技術(shù)的普及和電子器件成本的降低，這些有利的條件都使得數(shù)控機(jī)床的適用應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛，其加工成本不斷降低，加工精度不斷提高。

　　數(shù)控系統(tǒng)除了用來(lái)控制金屬切削機(jī)床外，還普遍用于控制諸如沖床線切割機(jī)氣割機(jī)之類的簡(jiǎn)單機(jī)器直至機(jī)器人之類的復(fù)雜設(shè)備，在要求可靠性高柔性強(qiáng)和實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化等方面的生產(chǎn)加工中對(duì)數(shù)控機(jī)床都有廣泛的需要，由于數(shù)控機(jī)床屬于精密設(shè)備，致使成本較高，因此，目前多用于形狀復(fù)雜 精度要求高的中小批量零件加工。

　　1、適合數(shù)控機(jī)床加工的零件

　　不同類型的數(shù)控機(jī)床有著不同的用途，在選用數(shù)控機(jī)床之前應(yīng)對(duì)其類型、規(guī)格、性能、特點(diǎn)、用途和應(yīng)用范圍有所了解，才能選擇最適合加工零件的數(shù)控機(jī)床。根據(jù)數(shù)控加工的特點(diǎn)，和國(guó)內(nèi)外大量應(yīng)用實(shí)踐，數(shù)控機(jī)床通常最適合加工具有以下特點(diǎn)的零件。

　　1）多品種、小批量生產(chǎn)的零件或新產(chǎn)品試制中的零件。隨著數(shù)控機(jī)床制造成本的逐步下降，現(xiàn)在不管是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外，加工大批量零件的情況也已經(jīng)出現(xiàn)。加工很小批量和單件生產(chǎn)時(shí)，如能縮短程序的調(diào)試時(shí)間和工裝的準(zhǔn)備時(shí)間也是可以選用的。

　　2）形狀復(fù)雜，加工精度要求高，制造精度高，對(duì)刀精確，能方便的進(jìn)行尺寸補(bǔ)償，通用機(jī)床無(wú)法加工或很難保證加工質(zhì)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況下， 表面粗糙度取決于切削速度和進(jìn)給速度。普通機(jī)床是恒定轉(zhuǎn)速，直徑不同切削速度就不同，像數(shù)控車床具有恒線速切削功能，車端面、不同直徑外圓時(shí)可以用相同的線速度，保證表面粗糙度值既小且一致。在加工表面粗糙度不同的表面時(shí)，粗糙度小的表面選用小的進(jìn)給速度，粗糙度大的表面選用大些的進(jìn)給速度，可變性很好，這點(diǎn)在普通機(jī)床很難做到。

　　4）輪廓形狀復(fù)雜的零件。任意平面曲線都可以用直線或圓弧來(lái)逼近，數(shù)控機(jī)床具有圓弧插補(bǔ)功能，可以加工各種復(fù)雜輪廓的零件。

　　5）具有難測(cè)量、難控制進(jìn)給、難控制尺寸的不開敞內(nèi)腔的殼體或盒型零件。

　　6）必須在一次裝夾中完成銑、鏜、锪、鉸或攻絲等多工序的零件。

　　7）價(jià)格昂貴，加工中不允許報(bào)廢的關(guān)鍵零件。

　　8）需要最短生產(chǎn)周期的急需零件。

　　9）在通用機(jī)床加工時(shí)極易受人為因素（如：情緒波動(dòng)、體力強(qiáng)弱、技術(shù)水平高低等）干擾，零件價(jià)值又高，一旦質(zhì)量失控會(huì)造成重大經(jīng)濟(jì)損失的零件。

　　從數(shù)控機(jī)床的類型方面考慮

　　1）數(shù)控車床：

　　包括主軸、溜板、刀架等。數(shù)控系統(tǒng)包括顯示器、控制面板、強(qiáng)電控制等。數(shù)控車床一般具有兩軸聯(lián)動(dòng)功能，Z軸是與主軸平行方向的運(yùn)動(dòng)軸，X軸是在水平面內(nèi)與主軸垂直方向的運(yùn)動(dòng)軸。遠(yuǎn)離工件方向?yàn)檩S的正向。另外在最新的車銑加工中心，還增加了一個(gè)C軸，可用于工件的分度功能，在刀架中安放銑刀，對(duì)工件進(jìn)行銑加工。刀具超過12把稱為加工中心。數(shù)控車床主要用來(lái)加工軸類零件的內(nèi)外圓柱面，圓錐面、螺紋表面、成形回轉(zhuǎn)體面等。對(duì)于盤類零件可以進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、絞孔、鏜孔等。機(jī)床還可以完成車端面、切槽、倒角等加工。

　　2）數(shù)控銑床：

　　適于加工三維復(fù)雜曲面，在汽車、航空航天、模具等行業(yè)被廣泛采用?？煞譃閿?shù)控立式銑床、數(shù)控臥式銑床、數(shù)控仿形銑床等。

　　3）加工中心：

　　一般認(rèn)為帶有自動(dòng)刀具交換裝置（ATC）的數(shù)控鏜銑床，稱為加工中心?？梢赃M(jìn)行銑、鏜、鉆、擴(kuò)、鉸、攻絲等多種工序加工。不能包括磨削功能，因?yàn)槲⒓?xì)的磨?？赡苓M(jìn)入機(jī)床導(dǎo)軌，從而破壞機(jī)床的精度。而磨床上有特殊的保護(hù)措施。加工中心可分為立式加工中心、臥式加工中心。立式的主軸是垂直方向的，臥式的主軸是水平方向的。

　　4）數(shù)控鉆床：

　　分為立式鉆床和臥式鉆床。主要完成鉆孔、攻絲功能，同時(shí)也可以完成簡(jiǎn)單的銑削功能。 刀庫(kù)可以存放多種刀具。

　　5）數(shù)控磨床：

　　用在高硬度、高精度加工表面。平面磨床、內(nèi)圓磨床、輪廓磨床等。隨著自動(dòng)砂輪補(bǔ)償技術(shù)、自動(dòng)砂輪修整技術(shù)和磨削固定循環(huán)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控磨床的功能越來(lái)越強(qiáng)。

　　6）數(shù)控電火花成形機(jī)床（EDM Machine）：

　　特種加工方法，利用兩個(gè)不同極性的電極在絕緣體中產(chǎn)生放電現(xiàn)象，去除材料進(jìn)而完成加工，適用于形狀復(fù)雜的模具、難加工材料。

　　7）數(shù)控線切割機(jī)床：

　　原理與電火花成形機(jī)床一樣，就是電極是電機(jī)絲，加工液一般是去離子水。