隨著現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展睬毒，企業(yè)選用數(shù)控設(shè)備已是大勢(shì)所趨矿钩。目前市面上的數(shù)控設(shè)備可謂琳瑯滿目，如何才能既經(jīng)濟(jì)又合理地選擇到適合本企業(yè)的數(shù)控設(shè)備遣株，一直是人們關(guān)注的話題蛀家。本文完全從技術(shù)的角度對(duì)選型中應(yīng)注意的問題進(jìn)行了全面的論述。

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

    選擇制造設(shè)備是要為制造某一些產(chǎn)品服務(wù)的稚虎，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偎捎。制造水平的高低首先取決于工藝過程的設(shè)計(jì)蠢终，它將決定用什么方法和手段來加工，從而也決定了對(duì)使用設(shè)備的基本要求茴她，這也是對(duì)生產(chǎn)進(jìn)行技術(shù)組織和管理的依據(jù)寻拂。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)水平的裝備來選擇，針對(duì)大部分中小批量生產(chǎn)的制造企業(yè)丈牢，選擇數(shù)控機(jī)床來替代舊機(jī)床或增強(qiáng)生產(chǎn)能力已是發(fā)展趨勢(shì)祭钉。

    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)已箫、適應(yīng)多種加工對(duì)象（柔性強(qiáng)）危晕；加工質(zhì)量、精度和加工效率高蕴节；適應(yīng)CAD/CAM聯(lián)網(wǎng)饼尾、適合制造加工信息集成管理；設(shè)備的利用率高贷弧、正常運(yùn)行費(fèi)用低等特點(diǎn)谐昌。

    選擇數(shù)控機(jī)床是一個(gè)綜合性技術(shù)問題，現(xiàn)在無論國(guó)內(nèi)還是國(guó)外窟潜，都能生產(chǎn)提供多種多樣的設(shè)備筒啄。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翅栖。如何從品種繁多贤方、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)展谅褪，如何正確感桌、合理地選購(gòu)與主機(jī)配套的附件、工具馋袜、軟件技術(shù)男旗、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)者必須考慮欣鳖，并逐一要處理好的問題察皇。

    一、確定典型加工工件“族”

    確定加工什么樣零件是選擇設(shè)備的第一步泽台。企業(yè)根據(jù)技術(shù)改造和生產(chǎn)發(fā)展需要什荣，確定有哪些零件、那些工序準(zhǔn)備用新的加工設(shè)備來完成怀酷，要考慮到產(chǎn)品發(fā)展的遠(yuǎn)景規(guī)劃稻爬。用成組技術(shù)把這些零件進(jìn)行分組歸類嗜闻，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)格大小相差很多桅锄、零件形狀相差較大琉雳、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，因此友瘤，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翠肘。典型工件族按外型可以分為菱形類（箱體類）、板類虏向、回轉(zhuǎn)體類（盤档广、套、軸皇腮、法蘭）和異形類等悄针；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据值，基本加工設(shè)備也就比較明確了铛邦。

    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)某尘，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钙阐、探索實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代生產(chǎn)管理和物流管理可行性厦鸠、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（普通的颁吭、專機(jī)的）的合理配制工藝等塘坛，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殃恒。

軸類零件：銑端面打中心孔→數(shù)控車床（粗加工）→數(shù)控磨床（精加工）植旧；

法蘭和盤類件：數(shù)控車床（粗加工）→車削中心（精加工）；

型腔模具零件：普通機(jī)床加工外形及基面→數(shù)控銑床加工型面→高速數(shù)控銑精加工→拋光或電腐蝕型面离唐；

板類零件：雙軸銑床或龍門銑床加工大平面→立式加工中心上加工各類孔病附；

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。

    在安排工藝流程中考慮下列因素：

    (1) 選擇最短的加工工藝流程亥鬓。

    (2) 數(shù)控機(jī)床有相當(dāng)大適應(yīng)性完沪，但也不是萬能的，從經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)考慮嵌戈，典型工件族中每一種零件都有一個(gè)經(jīng)濟(jì)批量覆积，應(yīng)在經(jīng)濟(jì)批量基礎(chǔ)上使用比較先進(jìn)的工藝手段。

    (3) 盡量發(fā)揮機(jī)床的各種工藝特點(diǎn)熟呛，追求最大限度地發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的綜合加工能力特長(zhǎng)(多工序集中的工藝特點(diǎn))宽档，應(yīng)在生產(chǎn)流程中配置最少的機(jī)床數(shù)量尉姨、最少的工藝裝備和夾具。

    (4) 要考慮生產(chǎn)線或生產(chǎn)車間的各種設(shè)備能力的平衡吗冤。作為單臺(tái)數(shù)控機(jī)床的選擇或一條生產(chǎn)線的配置卓召，單一的設(shè)備不可能完全包下一個(gè)工件的全部加工工序，必然有和其他設(shè)備的工序轉(zhuǎn)接爸桨，各設(shè)備之間的生產(chǎn)能力要平衡溢牡，滿足生產(chǎn)節(jié)拍的綜合要求，所以安排每臺(tái)設(shè)備上的工序數(shù)量评梁、加工工序順序等既要發(fā)揮各臺(tái)數(shù)控機(jī)床的特長(zhǎng)粉怯、滿足精度要求，還要進(jìn)一步應(yīng)考慮各臺(tái)機(jī)床上工件轉(zhuǎn)序時(shí)工藝基準(zhǔn)的合理使用责肯。

    (5) 在安排數(shù)控加工工藝中經(jīng)常碰到的問題是工序集中與工藝加工漸精原則的矛盾险朴。在數(shù)控機(jī)床的使用上，人們普遍采用將多工序集中在一臺(tái)機(jī)床上完成的工藝集中原則诬翩，以此來追求提高生產(chǎn)率使宽，縮短零件加工周期，甚至希望工件在一次裝卡中全部加工完畢贫巴。但實(shí)際上對(duì)一些復(fù)雜的厦嘹、精度要求較高的工件，由于在加工過程中的熱變形炕婶、內(nèi)應(yīng)力引起的工件變形姐赡、工夾具夾緊變形、熱處理要求時(shí)效等工藝因素和程編者操作因素等柠掂，很難一次裝卡完成全部加工项滑。基本工藝準(zhǔn)則中對(duì)加工零件的逐步精化要求制約著工序集中的數(shù)量涯贞，妥善處理這兩者矛盾是數(shù)控加工工藝的重要內(nèi)容枪狂。

    (6) 在對(duì)典型工件族工藝流程的安排中，應(yīng)妥善安排各臺(tái)機(jī)床和生產(chǎn)線的手工調(diào)整和檢測(cè)等工作宋渔，即人工干預(yù)的影響州疾。企業(yè)要根據(jù)自身的技術(shù)裝備能力、技術(shù)水平和技術(shù)改造投入的力度皇拣，確定在工藝流程中人工干預(yù)的程度孝治，這決定了對(duì)選擇數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)化水平和功能要求。應(yīng)客觀考慮適當(dāng)采用手工調(diào)整來補(bǔ)充企業(yè)要達(dá)到完全自動(dòng)化的能力审磁，對(duì)企業(yè)的工藝能力和設(shè)備水平確切定位谈飒。

    三、數(shù)控機(jī)床主要特征規(guī)格的選擇

    機(jī)床特征規(guī)格應(yīng)包括機(jī)型、機(jī)床規(guī)格參數(shù)和機(jī)床主電機(jī)功率等隅昌。在確定工藝內(nèi)容的前提下拉诲，機(jī)型選擇就較明確了。例如琼护，回轉(zhuǎn)體零件加工主要可供選擇設(shè)備有車床威卑、車削中心、數(shù)控磨床等菌熬；箱體的加工則應(yīng)以立式或臥式加工中心為主您凸。

    數(shù)控機(jī)床已發(fā)展成品種繁多、可供廣泛選擇的商品炊撕，在機(jī)型選擇中應(yīng)在滿足加工工藝要求的前提下越簡(jiǎn)單越好宠宗。例如，車削中心和數(shù)控車床都可以加工軸類零件秦物，但一臺(tái)滿足同樣加工規(guī)格的車削中心價(jià)格要比數(shù)控車床貴幾倍瓣硼，如果沒有進(jìn)一步工藝要求，選數(shù)控車床應(yīng)是合理的猿文。在加工型腔模具零件中聂映，同規(guī)格的數(shù)控銑床和加工中心都能滿足基本加工要求，但兩種機(jī)床價(jià)格相差20%～50%棚贾，所以在模具加工中要采用常更換刀具的工藝可安排選用加工中心窖维，而固定一把刀具長(zhǎng)時(shí)間銑削的可選用數(shù)控銑床。

    數(shù)控機(jī)床的最主要規(guī)格是幾個(gè)數(shù)控軸的行程范圍和主軸電機(jī)功率妙痹。機(jī)床的三個(gè)基本直線坐標(biāo)（X铸史、Y、Z）行程反映該機(jī)床允許的加工空間细诸，在車床中兩個(gè)坐標(biāo)（X沛贪、Z）反映允許回轉(zhuǎn)體的大小陋守。一般情況下加工工件的輪廓尺寸應(yīng)在機(jī)床的加工空間范圍之內(nèi)震贵，例如，典型工件是450 mm ×450 mm ×450 mm的箱體水评，那么應(yīng)選取工作臺(tái)面尺寸為500mm×500 mm的加工中心猩系。選用工作臺(tái)面比典型工件稍大一些是出于安裝夾具考慮的。機(jī)床工作臺(tái)面尺寸和三個(gè)直線坐標(biāo)行程都有一定的比例關(guān)系中燥，如上述工作臺(tái)（500 mm ×500 mm）的機(jī)床寇甸，x軸行程一般為（700～800）mm、y軸為（500～700）mm疗涉、z軸為（500～600）mm左右稀渊。因此，工作臺(tái)面的大小基本上確定了加工空間的大小。個(gè)別情況下也允許工件尺寸大于坐標(biāo)行程铐跷，這時(shí)必須要求零件上的加工區(qū)域處在行程范圍之內(nèi)媒龟，而且要考慮機(jī)床工作臺(tái)的允許承載能力，以及工件是否與機(jī)床交換刀刀具的空間干涉涧兜、與機(jī)床防護(hù)罩等附件發(fā)生干涉等系列問題病囱。

    數(shù)控機(jī)床的主電機(jī)功率在同類規(guī)格機(jī)床上也可以有各種不同的配置，一般情況下反映了該機(jī)床的切削剛性和主軸高速性能筹飒。例如继蚪，輕型機(jī)床比標(biāo)準(zhǔn)型機(jī)床主軸電機(jī)功率就可能小1～2級(jí)。目前一般加工中心主軸轉(zhuǎn)速在(4000～8000)r/min葡债，高速型機(jī)床立式機(jī)床可達(dá)(20000～70000)r/min杨朴，臥式機(jī)床(10000～20000)r/min，其主軸電機(jī)功率也成倍加大飞灰。主軸電機(jī)功率反映了機(jī)床的切削效率幻彪，從另一個(gè)側(cè)面也反映了切削剛性和機(jī)床整體剛度。在現(xiàn)代中小型數(shù)控機(jī)床中卵渴，主軸箱的機(jī)械變速已較少采用慧域，往往都采用功率較大的交流可調(diào)速電機(jī)直聯(lián)主軸，甚至采用電主軸結(jié)構(gòu)浪读。這樣的結(jié)構(gòu)在低速中扭矩受到限制昔榴，即調(diào)速電機(jī)在低轉(zhuǎn)速時(shí)輸出功率下降，為了確保低速輸出扭矩碘橘，就得采用大功率電機(jī)互订，所以同規(guī)格機(jī)床數(shù)控機(jī)床主軸電機(jī)比普通機(jī)床大好幾倍。當(dāng)使用單位的一些典型工件上有大量的低速加工時(shí)痘拆，也必須對(duì)選擇機(jī)床的低速輸出扭矩進(jìn)行校核仰禽。輕型機(jī)床在價(jià)格上肯定便宜，要求用戶根據(jù)自己的典型工件毛坯余量大小纺蛆、切削能力（單位時(shí)間金屬切除量）吐葵、要求達(dá)到的加工精度、實(shí)際能配置什么樣刀具等因素綜合選擇機(jī)床桥氏。

    近年來數(shù)控機(jī)床上高速化趨勢(shì)發(fā)展很快温峭，主軸從每分鐘幾千轉(zhuǎn)到幾萬轉(zhuǎn)，直線坐標(biāo)快速移動(dòng)速度從（10～20）m/min上升到80m/min以上蛆器，當(dāng)然機(jī)床價(jià)格也相應(yīng)上升芍惦，用戶單位必須根據(jù)自己的技術(shù)能力和配套能力做出合理選擇。例如和植，立式加工中心上主軸最高轉(zhuǎn)速可達(dá)（50000～80000）r/min固鹏，除了一些加工特例以外，一般相配套的刀具就很昂貴。一些高速車床都可以達(dá)到（6000～8000）r/min以上鹰个，這時(shí)車刀的配置要求也很高堕武。

    對(duì)少量特殊工件僅靠三個(gè)直線坐標(biāo)加工不能滿足要求，要另外增加回轉(zhuǎn)坐標(biāo)（A惜选、B夫泛、C）或附加工坐標(biāo)(U、Ｖ且仔、Ｗ)等伸畅，目前機(jī)床市場(chǎng)上這些要求都能滿足，但機(jī)床價(jià)格會(huì)增長(zhǎng)很多凹蜂，尤其是對(duì)一些要求多軸聯(lián)動(dòng)加工要求馍驯，如四軸、五軸聯(lián)動(dòng)加工玛痊，必須對(duì)相應(yīng)配套的編程軟件汰瘫、測(cè)量手段等有全面考慮和安排。

    四擂煞、機(jī)床精度的選擇

    典型零件的關(guān)鍵部位加工精度要求決定了選擇數(shù)控機(jī)床的精度等級(jí)混弥。數(shù)控機(jī)床根據(jù)用途又分為簡(jiǎn)易型、全功能型对省、超精密型等蝗拿，其能達(dá)到的精度也是各不一樣的。簡(jiǎn)易型目前還用于一部分車床和銑床蒿涎，其最小運(yùn)動(dòng)分辯率為0.01mm哀托，運(yùn)動(dòng)精度和加工精度都在(0.03～0.05)mm以上。超精密型用于特殊加工劳秋，其精度可達(dá)0.001mm以下仓手。這里主要討論應(yīng)用最多的全功能數(shù)控機(jī)床（以加工中心為主）。

    按精度可分為普通型和精密型玻淑，一般數(shù)控機(jī)床精度檢驗(yàn)項(xiàng)目都有20～30項(xiàng)董纺，但其最有特征項(xiàng)目是：?jiǎn)屋S定位精度、單軸重復(fù)定位精度和兩軸以上聯(lián)動(dòng)加工出試件的圓度式亥，如表1所示枷此。

表1 數(shù)控機(jī)床精度特征項(xiàng)目 

其他精度項(xiàng)目與表1內(nèi)容都有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系淳习。定位精度和重復(fù)定位精度綜合反映了該軸各運(yùn)動(dòng)部件的綜合精度纸藕。尤其是重復(fù)定位精度，它反映了該軸在行程內(nèi)任意定位點(diǎn)的定位穩(wěn)定性钮庆，這是衡量該軸能否穩(wěn)定可靠工作的基本指標(biāo)冗炊。目前數(shù)控系統(tǒng)中軟件都有豐富的誤差補(bǔ)償功能，能對(duì)進(jìn)給傳動(dòng)鏈上各環(huán)節(jié)系統(tǒng)誤差進(jìn)行穩(wěn)定的補(bǔ)償。例如知援，傳動(dòng)鏈各環(huán)節(jié)的間隙次瓣、彈性變形和接觸剛度等變化因素，它們往往隨著工作臺(tái)的負(fù)載大小星自、移動(dòng)距離長(zhǎng)短憾擒、移動(dòng)定位速度的快慢等反映出不同的瞬時(shí)運(yùn)動(dòng)量。在一些開環(huán)和半閉環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)中塑崖，測(cè)量元件以后的機(jī)械驅(qū)動(dòng)元件七冲，受各種偶然因素影響，也有相當(dāng)大的隨機(jī)誤差影響规婆，如滾珠絲杠熱伸長(zhǎng)引起的工作臺(tái)實(shí)際定位位置漂移等澜躺。總之抒蚜，如果能選擇掘鄙，那么就選重復(fù)定位精度最好的設(shè)備！