立式鏜銑類加工中心在機(jī)械制造践拐、模具生產(chǎn)等應(yīng)用十分普遍祭啸。但是，如何選擇一臺適合自己使用的機(jī)床很重要俐逛，在選購加工中心時單純地考慮機(jī)床規(guī)格型號或系統(tǒng)類型等是不夠的。在此桑嘶，根據(jù)多年立式鏜銑類加工中心機(jī)床的應(yīng)用實(shí)踐，談?wù)劻⑹界M銑類加工中心選型時需要考慮的問題讨便。

　　一口蝠、數(shù)控系統(tǒng)的選擇

　　數(shù)控系統(tǒng)是立式鏜銑類加工中心選購時需要考慮的首要問題津坑，主要有以下幾方面傲霸。

　　1．控制軸數(shù)和最大聯(lián)動軸數(shù)

　　控制軸數(shù)和最大聯(lián)動軸數(shù)是兩個不同的概念，一臺加工中心的硬件配置有幾個軸昙啄，相應(yīng)地控制軸數(shù)就有多少。但是最大聯(lián)動軸數(shù)必然≤控制軸數(shù)梳凛，三軸二聯(lián)動（俗稱二軸半）或四軸三聯(lián)動（俗稱三軸半）等都是常見的。

　　2．最小指令單位

　　數(shù)控系統(tǒng)的最小指令單位即系統(tǒng)脈沖當(dāng)量虑涣，常見的有0.005mm舰范、0.001mm、0.0001 mm等多種冤兄，一般選用0.001mm的居多。因?yàn)?.005mm對加工中心而言不夠精密沮汇，而0.0001mm對一般的硬件又很難響應(yīng)嬉咐。

　　3．顯示界面及圖形功能

　　數(shù)控系統(tǒng)顯示界面通常有CRT彩色顯示器和TFT液晶顯示屏兩種比荡，TFT液晶顯示屏是發(fā)展趨勢绕睹，建議采用TFT液晶顯示屏；圖形功能即數(shù)控系統(tǒng)程序校驗(yàn)圖形模擬顯示功能，能使工件誤切削率大大降低栽渴。

　　4．后臺編輯及直接數(shù)字控制（DNC）功能

　　后臺編輯功能使數(shù)控機(jī)床在自動執(zhí)行程序的情況下，同時可以進(jìn)行NC程序編輯操作慢味，具有后臺編輯功能的數(shù)控系統(tǒng)可以減少零件加工的輔助時間墅冷，提高機(jī)床生產(chǎn)率或油；當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)存容量不大驰唬，而數(shù)控加工程序過大時，只有借助機(jī)床外圍設(shè)備存程序叫编。如較復(fù)雜曲面加工時，由專用CAM軟件生成的G代碼褚序通常較大企恢，機(jī)床需邊加已立接受外圍設(shè)備傳來的后繼程序朦我，此時機(jī)床必須具備DNC功能。

　　5．系統(tǒng)I/O功能

　　所謂I/O功能袜娇，即數(shù)控系統(tǒng)與其他外圍設(shè)備之間的通信理能，目前常見的通信介質(zhì)主要有軟盤驅(qū)動器宗窗、異步串行RS23:接口肿讽、以太網(wǎng)絡(luò)接口等。軟盤驅(qū)動器的應(yīng)用比較便捷歌憨，但軟盤百靠性不高且容易攜帶病毒損害數(shù)控系統(tǒng)墩衙，不宜頻繁使用；異步4行RS232接口通信不夠方便心铃，需要專門在機(jī)床附近配置PC機(jī)挫剑，且其數(shù)據(jù)線不宜過長（一般不超過5m），否則會影響程序傳輸速度及可靠性愉棱，但當(dāng)程序過大系統(tǒng)內(nèi)存容量不夠需要進(jìn)行DNC加工時哲戚，RS232就顯示其獨(dú)特優(yōu)勢了艾岂，所以當(dāng)前異步串行RS232接口通信的應(yīng)用較普遍迈壤；以太網(wǎng)絡(luò)接口最大特點(diǎn)就是可以充分體現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢，可以進(jìn)行遠(yuǎn)程程序傳輸玉桅，這也是目前數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的一大趨勢掷锻。

　　對于數(shù)控系統(tǒng)的其他功能，通常都是常規(guī)配置蔑来，用戶在選購時可以不必過多考慮。

　　二帖豫、主軸功能選擇

　　主軸是加工中心的主要部件表牲，選擇時主要考慮的因素有主軸功率和調(diào)速性能。

　　1．主軸功率選擇

　　數(shù)控機(jī)床的主電機(jī)功率在同類規(guī)格機(jī)床上有不同的配置想幻。目前一般立式鏜銑類加工中心主軸轉(zhuǎn)速在4000～8000r/min，主軸功率7.5kW闹究；高速型立式加工中心主軸轉(zhuǎn)速可達(dá)10000～60000r/min食店，主軸電機(jī)功率11.5kW或者更高。主軸電機(jī)功率反映了機(jī)床的切削效率价认、切削剛性和機(jī)床整體剛度自娩。在中小型數(shù)控機(jī)床中椒功，都采用功率較大的交流可調(diào)速電機(jī)直聯(lián)主軸趋肖，甚至采用電主軸結(jié)構(gòu)相脱。這樣的結(jié)構(gòu)在低速中轉(zhuǎn)矩受到限制绅拢，為確保低速輸出轉(zhuǎn)矩泪滥，就采用大功率電機(jī)，所以數(shù)控機(jī)床主軸電機(jī)比同規(guī)格普通機(jī)床大好幾倍砍没。故當(dāng)較多采用低速加工時十碗，必須對擬選擇機(jī)床的百氏速輸出轉(zhuǎn)矩進(jìn)行校核。

　　2．主軸調(diào)速性能

　　交流電機(jī)變頻調(diào)速比直流電機(jī)調(diào)速優(yōu)越汉惫，也比調(diào)壓調(diào)速培愁、變極調(diào)速，串級調(diào)速方式優(yōu)越缓窜。其調(diào)速平滑、調(diào)速范圍寬禾锤、效率高私股、特性好、結(jié)構(gòu)簡單时肿、機(jī)械特性硬庇茫、保護(hù)功能齊全，運(yùn)行平穩(wěn)安全可靠螃成，在生產(chǎn)過程中能獲得最佳速度參數(shù)旦签，一般能節(jié)電30%，是理想的調(diào)速方式寸宏。在變頻調(diào)速中使用最多的是電壓型變頻調(diào)速器宁炫，先將三相交流電經(jīng)橋式整流為直流電，脈動的直流電壓經(jīng)平滑濾波后在微處理器的調(diào)控下氮凝，用逆變器將直流電再逆變?yōu)殡妷汉皖l率可調(diào)的三相交流電源羔巢，輸出至需要調(diào)速的電機(jī)上。通過變頻器可任意改變電源輸出頻率從而任意調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速黎蠢，實(shí)現(xiàn)平滑的無級調(diào)速霹早。

　　三、驅(qū)動岔歼、伺服單元選擇

　　進(jìn)給軸電機(jī)通常有步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)兩種秋贤，相應(yīng)地也有兩種對應(yīng)的驅(qū)動器跛猛。兩者在控制方式上相似，但使用性能和應(yīng)用場合存在著較大的差異爬喝。

　　1．控制精度

　　兩相混合式步進(jìn)電機(jī)步距角一般為3.6°儡绩、1.8°，五相混合式步進(jìn)電機(jī)步距角一般為0.72°程鸵、0.36°鹿磁；而交流伺服電機(jī)的控制精度由電機(jī)軸后端的旋轉(zhuǎn)編碼器保證，對于帶標(biāo)準(zhǔn)2500線編碼器的電機(jī)频僵，由于驅(qū)動器內(nèi)部采用了4倍頻技術(shù)骆喉，其脈沖當(dāng)量為360°/10000=0.036°。對于帶17位編碼器的電機(jī)享甸，驅(qū)動器每接收217=131072個脈沖電機(jī)轉(zhuǎn)一圈截碴，即其脈沖當(dāng)量為360°/131072=9.89s，是步距角為1.80的步進(jìn)電機(jī)的脈沖當(dāng)量的1/655蛉威。

　　2．低頻特性

　　步進(jìn)電機(jī)在低速時易出現(xiàn)低頻振動日丹，振動頻率與負(fù)載情況和驅(qū)動器性能有關(guān)，一般認(rèn)為振動頻率為電機(jī)空載起跳頻率的一半蚯嫌。這對于機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)非常不利哲虾，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)工作在有田時，采用在電機(jī)上加阻尼器择示，或驅(qū)動器上采用細(xì)分技術(shù)等來克服低頻振動現(xiàn)象束凑；而交流伺服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)非常平穩(wěn)，在低速時不會出現(xiàn)振動栅盲，交流伺服系統(tǒng)具有共振抑制功能汪诉，可涵蓋機(jī)械的剛性不足，并且系統(tǒng)內(nèi)部具有頻率解析機(jī)能（FFT）谈秫，可檢測出機(jī)械的共振點(diǎn)扒寄，便于系統(tǒng)調(diào)整。

　　3．矩頻特性

　　步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩隨轉(zhuǎn)速升高而下降私免，且在較高轉(zhuǎn)速時會急劇下降木冈，其最高工作轉(zhuǎn)速為300～600r/min。交流伺服電機(jī)為恒力矩輸出檀抡，在額定轉(zhuǎn)速（一般為2000r/min或3000r/min）以內(nèi)演易，都能輸出額定轉(zhuǎn)矩，額定轉(zhuǎn)速以上為恒功率輸出园溃。

　　4．過載能力

　　步進(jìn)電機(jī)不具有過載能力坝偶；交流伺服電機(jī)的速度和轉(zhuǎn)矩過載能力則較強(qiáng)。其最大轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的三倍，可用于克服慣性負(fù)載在啟動瞬間的慣性力矩慰沸。步進(jìn)電機(jī)因無過載能力拷拗，在選型時，往往需要選取較大轉(zhuǎn)矩的電機(jī)磷像，而機(jī)器在正常工作期間又不需要那么大的轉(zhuǎn)矩，便出現(xiàn)了力矩浪費(fèi)的現(xiàn)象津贩。

　　5．運(yùn)行性能

　　步進(jìn)電機(jī)的控制為開環(huán)控制邦匆，啟動頻率過高或負(fù)載過大時易出現(xiàn)丟步或堵轉(zhuǎn)，停止時轉(zhuǎn)速過高易出現(xiàn)過沖尝江，為保證其控制精度涉波，應(yīng)處理好升、降速問題炭序。交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)為閉環(huán)控制啤覆，驅(qū)動器可直接對電機(jī)編碼器反饋信號進(jìn)行采樣，內(nèi)部構(gòu)成位置環(huán)和速度環(huán)惭聂，一般不會出現(xiàn)丟步或過沖窗声，控制性能更為可靠。

　　6．速度響應(yīng)性能

　　步進(jìn)電機(jī)從靜止加速到工作轉(zhuǎn)速（一般為每分鐘幾百轉(zhuǎn)）需要200～400ms辜纲。交流伺服系統(tǒng)的加速性能較好笨觅，以松下MSMA40OW交流伺服電機(jī)為例，從靜止加速到額定轉(zhuǎn)速3000r/min僅需幾ms耕腾，可用于要求快速啟停的控制場合见剩。

　　四、機(jī)床導(dǎo)軌選擇

　　數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌通常有硬軌和線軌兩種扫俺。硬軌能較好地保證機(jī)床工藝系統(tǒng)的剛性苍苞，線軌是目前高檔數(shù)控機(jī)床的首選。線軌即滾動直線導(dǎo)軌副涉姆，是由導(dǎo)軌耕粪、滑塊、鋼球荒鳖、返向器居饵、保持架、密封端蓋及擋板等組成末昂。滾動直線導(dǎo)軌副使各軸運(yùn)動精度大大提高减严，所需驅(qū)動功率大幅度下降，只相當(dāng)于普通機(jī)械的1/10二蚓，并且線劃心王適應(yīng)高速直線運(yùn)動肮碗，其瞬時速度比滑動導(dǎo)軌提高數(shù)倍。

　　五、滾珠絲杠的選用

　　數(shù)控機(jī)床均已采用滾珠絲杠始踪，常用的滾珠絲杠副結(jié)構(gòu)有內(nèi)循環(huán)反向器式和外循環(huán)插管式笆唧。其中內(nèi)循環(huán)反向器式滾珠絲杠徑向及軸向安裝尺寸小，安裝簡便洁糟，單螺母預(yù)緊岸裙、綜合誤差小，但如果用于高速滾珠絲杠副速缆，由于導(dǎo)程較大降允，反向器尺寸較長，承載的鋼球數(shù)減少艺糜，且鋼球高速時流暢性差剧董，是不適合的；而外循環(huán)插管式結(jié)構(gòu)簡單破停、承載能力大翅楼、不受導(dǎo)程的限制，因此真慢，外循環(huán)插管式滾珠絲杠被選作高速滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)毅臊。

　　六、自動換刀（ATC）的選用

　　根據(jù)現(xiàn)場統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明晤碘，在加工中心的使用故障中有50%左右與ATC裝置有關(guān)褂微，但ATC又是提高設(shè)備加工效率的基本部件，因此建議用戶應(yīng)在滿足使用要求的前提下园爷，盡量選用結(jié)構(gòu)簡單和可靠性高的ATC宠蚂，這樣也可以相應(yīng)地降低整機(jī)價格。

　　當(dāng)然卷芜，用戶在選擇加工中心時需要考慮的問題是多方面的夷朽，如機(jī)床外觀、外型尺寸元粹、人機(jī)工程要求熄朴、機(jī)床價格、售后服務(wù)等勺激。

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