機(jī)床加工中心的選型

駱駝草

機(jī)床加工中心的選型

在企業(yè)的技術(shù)改造中，為提高競爭力，都把加工中心放在優(yōu)先選擇的地位，都希望用最少的投資獲得業(yè) 高、功能強(qiáng)、運(yùn)行可靠的機(jī)床。由于加工中心一次性大，技術(shù)復(fù)雜，給用戶選型訂貨造成許多不便；同時(shí)價(jià)格、功能和精度是一個(gè)對(duì)立的統(tǒng)一體。因此，用戶如何選擇適合的機(jī)床顯得十分重要。機(jī)床選型不僅是以機(jī)床技術(shù)、加工技術(shù)為基礎(chǔ)的實(shí)際綜合應(yīng)用技術(shù)，而且是一種受自身經(jīng)濟(jì)實(shí)力約束的應(yīng)用技術(shù)。加工中心的選型，由于價(jià)格遠(yuǎn)較普通機(jī)床較貴，所以受到制約因素很多，機(jī)床選擇合理與否就更顯突出。正確選型是用好加工中心，使加工中心發(fā)揮效益的關(guān)鍵。

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1、選型程序正確、全面地認(rèn)識(shí)加工中心是選型訂貨的基礎(chǔ)，要對(duì)加工中心的性能、特征、類型、主要參數(shù)、功能、適用范圍、不足等有全面、詳盡的了解和掌握。在充分認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，可按下述程序展開。

 

(1)正確選擇加工對(duì)象在企業(yè)生產(chǎn)的眾多零件中選擇典型加工對(duì)象，即零件族選擇。加工中心適宜于多品種、小批量生產(chǎn)。批量的形成不僅按零件的幾何尺寸和數(shù)量來決定，還應(yīng)考慮工藝的成組性。采用成組技術(shù)，可以有效地增加相似零件的加工批量，以接近大批量生產(chǎn)的效率和效益，實(shí)現(xiàn)中、小批量的生產(chǎn)。零件族選擇的是否合適，對(duì)充分發(fā)揮投資效益有著十分重要的影響。

 

 (2)制定工藝方案對(duì)確定的零件族的典型零件(主樣件)進(jìn)行工藝分析，制定工藝方案。選擇規(guī)格、精度、功能符合要求的機(jī)床，并考慮企業(yè)今后的發(fā)展，決定是否需要功能預(yù)留。同時(shí)，加工中心的加工工時(shí)費(fèi)用高，在考慮工序負(fù)荷時(shí)，不僅要考慮機(jī)床加工的可能性，還要考慮加工的經(jīng)濟(jì)性。

 

 

2、選型

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(1)類型選擇考慮加工工藝，設(shè)備的最佳加工對(duì)象、范圍和價(jià)格等因素，根據(jù)所選零件族進(jìn)行選擇。如，加工兩面以上的工件或在四周呈徑向輻射狀排列的孔系、面的加工，如各種箱體，應(yīng)選臥式加工中心；單面加工的工件，如各種板類零件等，宜選立式加工中心；加工復(fù)雜曲面時(shí)，如導(dǎo)風(fēng)輪、發(fā)動(dòng)機(jī)上的整體葉輪等，可選擇五面加工中心；當(dāng)工件尺寸較大時(shí)，如機(jī)床床身、立柱等，可選龍式加工中心。當(dāng)然上述各點(diǎn)不是絕對(duì)的，特別是數(shù)控機(jī)床正朝著復(fù)合化方向發(fā)展，最終還是要在工藝要求和資金平衡的條件下做出決定。

 

(2)參數(shù)選擇加工中心最主要的參數(shù)為工作臺(tái)尺寸，根據(jù)確定的零件族的典型零件進(jìn)行選擇。工作臺(tái)尺寸：這是加工中心的主參數(shù)，主要取決于典型零件的外廓尺寸、裝夾方式等。應(yīng)選典型零件稍大一些的工作臺(tái)，以便留出安裝夾具所需的空間，還應(yīng)考慮工作臺(tái)的承載能力，承載能力不足時(shí)應(yīng)考慮加大工作臺(tái)尺寸，以提高承載能力。坐標(biāo)軸的行程：最基本的坐標(biāo)軸是X、Y、Z，其行程和工作臺(tái)尺寸有相應(yīng)的比例關(guān)系。工作臺(tái)的尺寸基本上決定了加工空間的大小。如個(gè)別工件的尺寸大于機(jī)床坐標(biāo)行程，則必須要求工件的加工區(qū)處在機(jī)床的行程范圍之內(nèi)。主軸電動(dòng)機(jī)功率與轉(zhuǎn)矩：它反映了數(shù)控機(jī)床的切削效率，也從一個(gè)側(cè)面反映了機(jī)床的剛性。同一規(guī)格的不同機(jī)床，電動(dòng)機(jī)功率可以相差很大。應(yīng)根據(jù)工件毛坯余量、所要求的切削力、加工精度和刀具等進(jìn)行綜合考慮。主軸轉(zhuǎn)速與進(jìn)給速度：需要高速切削或超低速切削時(shí)，應(yīng)關(guān)注主軸的轉(zhuǎn)速范圍。特別是高速切削時(shí)，既要有高的主軸轉(zhuǎn)速，還要具備與主軸轉(zhuǎn)速相匹配的進(jìn)給速度。

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 (3)精度選擇機(jī)床的精度等級(jí)主要根據(jù)典型零件關(guān)鍵部位精度來確定。主要是定位精度、重復(fù)定位精度、銑圓精度。數(shù)控精度通常用定位精度和重復(fù)定位精度來衡量，特別是重復(fù)定位精度，它反映了坐標(biāo)軸的定位穩(wěn)定性，是衡量該軸是否穩(wěn)定可靠工作的基本指標(biāo)。特別值得注意的是，選型訂貨時(shí)必須全面分析，不能簡單地看產(chǎn)品樣本所列的精度數(shù)值，因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)不同，規(guī)定數(shù)值不同、檢測方法不同，數(shù)值的涵義就不同。刊物、樣本、合格證所列出的單位長度上允許的±值(如：±0.01/300)常是不明確的，訂貨時(shí)要特別注意，一定要弄清是ISO標(biāo)準(zhǔn)、VDI/DGQ344182(德國標(biāo)準(zhǔn))、JIS(日本標(biāo)準(zhǔn))還是NMTBA(美國標(biāo)準(zhǔn))。進(jìn)而分析各種不同標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的檢測計(jì)算方法和檢測環(huán)境條件，才不會(huì)產(chǎn)生誤解。銑圓精度是綜合評(píng)價(jià)數(shù)控機(jī)床有關(guān)數(shù)控軸的伺服跟隨運(yùn)動(dòng)特性和數(shù)控系統(tǒng)插補(bǔ)功能的主要指標(biāo)之一。一些大孔和大圓弧可以采用圓弧插補(bǔ)用立銑刀銑削，不論典型工件是否有此需要，為了將來可能的需要及更好地控制精度，必須重視這一指標(biāo)。數(shù)控精度對(duì)加工質(zhì)量有舉足輕重的影響，同時(shí)要注意加工精度與機(jī)床精度是兩個(gè)不同的概念。將生產(chǎn)廠樣本上或產(chǎn)品合格證上的位置精度當(dāng)作機(jī)床的加工精度是錯(cuò)誤的。樣本或合格證上標(biāo)明的位置精度是機(jī)床本身的精度，而加工精度是包括機(jī)床本身所允許誤差在內(nèi)的整個(gè)工藝系統(tǒng)各種因素所產(chǎn)生的誤差總和。整個(gè)工藝系統(tǒng)的誤差，原因是很復(fù)雜的，很難用線性關(guān)系定量表達(dá)。在選型時(shí)，可參考工序能力kp的評(píng)定方法作為精度的選型依據(jù)。一般說來，計(jì)算結(jié)果應(yīng)大于1.33。機(jī)床的剛度直接影響到生產(chǎn)率和加工精度。加工中心的加工速度大大高于普通機(jī)床，電動(dòng)機(jī)功率也高于同規(guī)格的普通機(jī)床，因此其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的剛度也遠(yuǎn)高于普通機(jī)床。剛性是機(jī)床質(zhì)量的一個(gè)重要特征，但對(duì)選型而言，由用戶對(duì)所選機(jī)床進(jìn)行剛性評(píng)價(jià)尚無可借鑒的標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)際上用戶有選型時(shí)，綜合自己的使用要求，對(duì)機(jī)床主要參數(shù)和精度的選擇都包含了對(duì)機(jī)床剛性要求的含義。訂貨時(shí)可按工藝要求、允許的扭矩、功率、軸力和進(jìn)給力量大值，根據(jù)制造商提供的數(shù)值進(jìn)行驗(yàn)算。用于難切削材料加工的機(jī)床，應(yīng)對(duì)剛性予以特殊關(guān)注，往往不局限于零件尺寸，而選用相對(duì)零件尺寸大1至2個(gè)規(guī)格的機(jī)床。

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 (4)數(shù)控系統(tǒng)選擇數(shù)控功能分為基本功能與選擇功能，可以從控制方式、驅(qū)動(dòng)形式、反饋形式、檢測與測量、用戶功能、操作方式、接口形式和診斷等方面去衡量。基本功能是必然提供的，而選擇功能只有當(dāng)用戶選擇了這些功能后，廠家才會(huì)提供，需另行加價(jià)，且定價(jià)一般較高。對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的功能一定要根據(jù)機(jī)床的性能需要來選擇，訂購時(shí)既要把需要的功能訂全，不能遺漏，同時(shí)避免使用率不高造成浪費(fèi)，還需注意各功能之間的關(guān)聯(lián)性。在可供選擇的數(shù)控系統(tǒng)中，性能高低差別很大，價(jià)格也可相差數(shù)倍。應(yīng)根據(jù)需要選擇，不能片面追求高指標(biāo)，以免造成浪費(fèi)。多臺(tái)機(jī)床選型時(shí)，盡可能選用同一廠家的數(shù)控系統(tǒng)，這樣操作、編程、維修都比較方便。同時(shí)要注意，再好的系統(tǒng)，必須要有機(jī)床可靠的零件質(zhì)量和裝配質(zhì)量支持，才能發(fā)揮效能。

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(5)坐標(biāo)軸數(shù)和聯(lián)動(dòng)軸數(shù)的選擇坐標(biāo)軸數(shù)和聯(lián)動(dòng)軸數(shù)均應(yīng)滿足典型工件加工要求。一般坐標(biāo)軸的數(shù)量也是機(jī)床檔次的一個(gè)標(biāo)志。一般情況下，同廠家、同規(guī)格、同等精度的機(jī)床，增加一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)軸，價(jià)格約增加35%左右。 盡管增加軸數(shù)可強(qiáng)化機(jī)床的功能，最終還是要注意工藝要求和資金平衡。

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 (6)工作臺(tái)功能選擇臥式加工中心有回轉(zhuǎn)工作臺(tái)。回轉(zhuǎn)工作臺(tái)有兩種，用于分度的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)和數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)。用于分度的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的分度定位間距有一定的限制，而且工作臺(tái)只起分度與定位作用，在回轉(zhuǎn)過程中不能參與切削。分度角有：0.5。times;720、5。Times;72、3。Times;120和1。Times;360等，須根據(jù)具體工件的加工要求選擇。數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)任意分度，作為B軸與其它軸聯(lián)動(dòng)控制。立式加工中心也可配置數(shù)控分度頭。但必須根據(jù)實(shí)際需要確定，以經(jīng)濟(jì)、實(shí)用為目的。

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(7)自動(dòng)換刀裝置(ATC)和刀庫容量的選擇 ATC的工作質(zhì)量和刀庫容量直接影響機(jī)床的使用性能、質(zhì)量及價(jià)格。刀庫容量以滿足一個(gè)復(fù)雜加工零件對(duì)刀具的需要為原則。應(yīng)根據(jù)典型工件的工藝分析算出加工零件所需的全部刀具數(shù)，由此來選擇刀庫容量。當(dāng)要求的數(shù)量太大時(shí)，可適當(dāng)分解工序，將一個(gè)工件分解為兩個(gè)、三個(gè)工序加工，以減小刀庫容量。同時(shí)要關(guān)注最大刀具尺寸、最大刀具重量。 ATC的選擇主要考慮換刀時(shí)間與可靠性。換刀時(shí)間短可提高生產(chǎn)率，但換刀時(shí)間短，一般換刀裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、故障率高、成本高，過分強(qiáng)調(diào)換刀時(shí)間會(huì)使價(jià)格大幅度提高并使故障率上升。據(jù)統(tǒng)計(jì)加工中心的故障中約有50%與ATC有關(guān)，因此在滿足使用要求的前提下，盡量選用可靠性高的ATC，以降低故障率和整機(jī)成本。

 

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 (8)冷卻裝置選擇冷卻裝置形式較多，部分帶有全防護(hù)罩的加工中心配有大流量的淋浴式冷卻裝置，有的配有刀具內(nèi)冷裝置(通過主軸的刀具內(nèi)冷方式或外接刀具內(nèi)冷方式)，部分加工中心上述多種冷卻方式均配置。精度較高、特殊材料或加工余量較大的零件，在加工過程，必須充分冷卻。否則，加工引起的熱變形，將影響精度和生產(chǎn)效率。一般應(yīng)根據(jù)工件、刀具及切削參數(shù)等實(shí)際情況進(jìn)行選擇。

 

(9)自動(dòng)交換工作臺(tái)選擇為了提高機(jī)床利用率，可選擇交換工作臺(tái)，以便機(jī)床正常工作時(shí)，仍可在交換工作臺(tái)上安裝工作。如機(jī)床要納入FMC、FMS，則自動(dòng)交換工作臺(tái)是必須的，這樣便于機(jī)床進(jìn)入自動(dòng)物流系統(tǒng)。

 

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 (10)配備必要的附件、刀具為了充分發(fā)揮機(jī)床的作用，在選型訂貨時(shí)，除考慮基本功能和基本備件外，還應(yīng)選用一些選擇功能、選擇件及附件，以免因缺少一個(gè)幾萬元錢就能購買的附件而影響機(jī)床的正常運(yùn)行。而且，單獨(dú)簽訂合同購買附件的單價(jià)大大高于隨同主機(jī)一起供貨的附件單價(jià)。慎重選擇刀柄和刀具是保證機(jī)床正常運(yùn)行的關(guān)鍵。國外金屬切削專家認(rèn)為“1臺(tái)價(jià)值25萬美元的數(shù)控機(jī)床其效率的發(fā)揮在很大程度上取決于1把價(jià)值30美元的立銑刀的性能”。可見，配備性能良好的刀具，是降低成本，獲得最大綜合經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵措施之一。但刀柄和刀具的需要量大，占設(shè)備投資的比例很大，有時(shí)甚至超過設(shè)備本身的投資。因此，最佳的選擇方法還是根據(jù)典型工件所需的品種和數(shù)量確定，并在使用中陸續(xù)添置。配備刀柄時(shí)，要注意機(jī)床主軸孔的標(biāo)準(zhǔn)、拉釘標(biāo)準(zhǔn)和機(jī)械手夾持部位的標(biāo)準(zhǔn)。許多廠商在樣本和說明書中只列出主軸標(biāo)準(zhǔn)，忽略了拉釘、機(jī)械手夾持部位的標(biāo)準(zhǔn)，訂貨時(shí)要特別注意。考慮不同機(jī)床之間刀具的通用性，在訂貨時(shí)，應(yīng)盡量減少種類、型式。既可資源共享，降低在刀具方面的投資，也便于管理。機(jī)床的構(gòu)成中，排屑裝置、防護(hù)裝置和對(duì)刀儀等均是必須的。同時(shí)注意配套性，對(duì)一些盡管不是必須選擇件，但如果價(jià)格不高，對(duì)使用帶來很多方便，也應(yīng)盡量選用。不能因?yàn)樯僖粋€(gè)價(jià)值很低的附件而使昂貴的機(jī)床運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生不便。

 

3、需要注意的問題注意功能與加工的適應(yīng)性雖然加工中心可進(jìn)行鉆、銑、鏜等多種加工。但是在具體選擇時(shí)，還應(yīng)根據(jù)需要考慮機(jī)床功能是否適應(yīng)。要注意以下幾點(diǎn)：

 

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 (1)進(jìn)行復(fù)雜曲線加工：要考慮CNC是否有所需要的曲線插補(bǔ)功能，或選擇什么方式逼近加工曲線并保證要求的粗糙度。

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 (2)進(jìn)行三維加工：要考慮選擇適合的刀具結(jié)構(gòu)，還要考慮程序編制的能力。有的還必須配備自動(dòng)編程裝置或后置處理編程裝置。

 

 (3)進(jìn)行螺紋切削(非攻絲方式)：不僅要看是否有螺紋切削功能、螺旋線插補(bǔ)功能和主軸轉(zhuǎn)動(dòng)與進(jìn)給同步功能，還要考慮機(jī)床是否有徑向進(jìn)給裝置、是否有主軸在旋轉(zhuǎn)方向上任意角度位置準(zhǔn)確定位功能。?則，僅在數(shù)控系統(tǒng)中用了螺紋切削功能仍然無法進(jìn)行螺紋切削。

 

(4)錐孔加工(非成形加工方式)：機(jī)床要具有三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)功能或刀具要有徑向進(jìn)給功能。

 

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(5)采用金剛鉸、浮動(dòng)鏜和擠壓加工等特種加工：既要考慮適宜自動(dòng)換刀的條件，又要考慮選擇合適的刀具結(jié)構(gòu)和切削用量。盡可能在購買主機(jī)時(shí)一并購置部分易損部件及其它附件。

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(6)如果企業(yè)有應(yīng)用DNC、FMS、CIMS的規(guī)劃，或要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)制造：要注意通訊功能，選擇具有RSffice:smarttags" />-232C、甚至MAP(manufacturing automation protocol)網(wǎng)絡(luò)通訊接口的系統(tǒng)。

 

(7)注意供貨商：是否具有良好的技術(shù)服務(wù)能力，如程序編制人員、操作人員、機(jī)械和電氣維修人員的培訓(xùn)，一定期限的←保修，長期迅速的維修服務(wù)，供貨方協(xié)助對(duì)典型工件做工藝分析，進(jìn)行加工可行性工藝試驗(yàn)、試切工件以及承擔(dān)成套技術(shù)服務(wù)，直至全面投入生產(chǎn)。

 

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(8)機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性決定了機(jī)床的全部質(zhì)量：加工中心使用中，故障發(fā)生時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)早于軸承的第一次更換期。數(shù)控系統(tǒng)由于某一塊插件板故障造成停機(jī)數(shù)月的現(xiàn)象不少見，一個(gè)傳感器失效造成機(jī)床喪失部分功能也多有發(fā)生。在現(xiàn)有的條件下，用戶選型過程中，可通過對(duì)老用戶進(jìn)行走訪，多了解機(jī)床的一些使用情況。

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(9)機(jī)床的噪聲和造型：綠色制造和清潔生產(chǎn)是現(xiàn)代化制造重要的內(nèi)容之一。對(duì)于機(jī)床噪聲，各國都有明確的標(biāo)準(zhǔn)。目前聲音品質(zhì)也被列為評(píng)價(jià)機(jī)床質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)之一。不少機(jī)床不但控制噪聲等級(jí)，而且對(duì)雜音控制也提出了要求。即機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，除噪聲等級(jí)不允許超標(biāo)外，還不應(yīng)該有不悅耳雜音產(chǎn)生。不悅耳雜音一般指雖不超出噪聲標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的等級(jí)，但是卻可以聽到的怪異音響。機(jī)床造型也可以統(tǒng)稱為機(jī)床的觀感質(zhì)量，機(jī)床造型技術(shù)是人機(jī)工程學(xué)在機(jī)床行業(yè)的實(shí)際應(yīng)用。機(jī)床造型對(duì)工業(yè)安全、人體衛(wèi)生和生產(chǎn)效率產(chǎn)生著潛在的，但又非常重要的影響。fficeffice" />

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設(shè)備的選型對(duì)生產(chǎn)線布置和生產(chǎn)能力、生產(chǎn)適應(yīng)性很重要，而且對(duì)工人的影響也較大，是在采購之前應(yīng)多方面調(diào)研和考察的。

哈雷

是一篇不錯(cuò)的文章，但是密密麻麻看完之后我眼睛都花了，所以我把這篇文章復(fù)制到Word中重新排版在上傳上來，給大家下載。

frinkpu

這篇文章介紹的很詳細(xì)，感謝樓主的成果。

liqiang260

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