数控机床的功能及特点

1.数控机床的工艺范围

数控机床的类型、规格繁多，不同类型的数控机床都有其不同的使用范围和要求，只有在一定条件下加工一定的工件，才能达到最佳的加工效果。因此，在选购数控机床时首先要明确被加工对象，即确定典型加工零件。每一种数控机床都有其最佳典型零件的加工，如加工箱体类——箱体、泵体、壳体等零件，则应选用卧式加工中心；如加工板类——箱盖和平面凸轮等零件，则应选用立式加工中心或数控铣床。

若将卧式加工中心的典型零件在立式加工中心上加工，零件的多面加工则需要更换夹具和倒换工艺基准，这就会降低生产效率和加工精度；若将立式加工中心的典型零件在卧式加工中心上加工，则需要增加弯板夹具，这会降低工件加工工艺系统刚性和工效。同规格的机床，一般卧式的价格要比立式的贵70%～100%，所需加工费也高。所以，应尽量做到物尽其用。据国内外资料统计，在工厂的机械加工设备的配置中，卧式机床占60%～70%，而立式机床只占30%左右。

另外，当工件只需要钻削或铣削时，就不要购买加工中心；能用数控车床加工的零件就不要用车削中心；能用三轴联动的机床加工零件就不要选用四轴、五轴联动的机床。总之，选择数控机床应紧紧围绕本企业的实际需要，功能上以够用为度，尽可能做到不闲置、不浪费，在投资增加不多的情况下可适当考虑发展余地，但不要盲目追求“高、精、尖”，以免造成财力的浪费。

2.数控机床的规格

主要是指数控机床的工作台尺寸以及运动范围等。工件在工作台上安装时要留有适当的校正、夹紧的位置；各坐标的行程要满足加工时刀具的进、退刀要求；工件较重时，要考虑工作台的额定荷重；尺寸较大的工件，要考虑加工中不要碰到防护罩，也不能妨碍换刀动作；对数控车床主要考虑卡盘直径、顶尖间距、主轴孔尺寸、最大车削直径及加工长度等。

3.主电动机功率

主电动机功率及进给驱动力等使用数控机床加工时，常常是粗、精加工在一次装夹下完成。因此，选用时要考虑主电动机功率是否能满足粗加工要求，转速范围是否合适；铰孔和攻螺纹时要求低速大转矩；钻孔时，尤其钻直径较大的孔，要验算进刀力是否足够。对有恒切削速度控制的数控机床，其主电动机功率要相当大，才能实现实时速度跟随，例如ϕ360mm的数控机床，其主电动机功率达27kW。有人用单位时间金属切除率来衡量机床粗加工的效率，当加工中心电动机功率为7.5～12kW时，通常条件下切削钢的金属切除率在200～300cm²/min。

4.加工精度及精度保持性

影响数控机床加工精度的因素很多，如编程精度、插补精度、伺服系统跟随精度、机械精度等。在机床使用过程中还会有很多影响加工精度的因素发生，如温度、力、振动、磨损的影响等。对用户选用机床而言，主要考虑的是综合加工精度，即加工一批零件，然后进行测量，并统计、分析误差分布情况。

5.数控系统

经过半个多世纪的发展，数控系统的种类、规格已经非常多。目前，我国使用较广泛的有日本FANUC公司的FANUC系统、德国SIEMENS公司的SIEMENS系统、美国A-B公司的A-B系统等。另外，我国国产的数控系统近年来也得到了快速发展，其功能也日渐完善。为了使数控系统与机床相匹配，在选择数控系统时可遵循以下几条基本原则：

① 根据数控机床类型选择相应的数控系统。数控系统适用于车、铣、镗、磨、冲压、造型等加工类别，所以应有针对性地进行选择。

② 根据数控机床的设计指标选择数控系统。在可供选择的数控系统中，其性能高低差别很大。如FANUC公司生产的FANUC 15系统，最高切削进给速度可达240m/min；而FANUC 0系统，最高切削进给速度只能达到24m/min。它们的价格也相差数倍。如果设计的是一般数控机床，最高进给速度为20m/min左右，那么选择FANUC 0系统就可以了，如果选用FANUC 15系统那样高水平的数控系统，显然很不合理，而且会使数控机床成本大为增加。因此，不能片面地追求高水平、新系统，而应该对性能和价格等作一综合分析，然后选用适合的系统。

③ 根据数控机床的性能选择数控系统功能。一个数控系统具有许多功能可供选择，有些属于基本功能，即在选定的系统中原已具备的功能；有些属于选择性功能，只有当用户特定选择了之后才能提供的功能。数控系统生产厂商对系统的定价往往是具备基本功能的系统较便宜，而具备选择功能的却较昂贵。所以，选择系统功能一定要根据机床性能的需要来选择。如果不加分析的选择，许多功能就会派不上用场，不仅会加大购置设备的资金投入，也会大幅度提高产品的加工成本。

④ 订购数控系统时要考虑周全。订购时应把所需的系统功能一次订齐，不能遗漏。对于那些价格增加不多、但对使用会带来方便的功能，应当配置齐全，保证机床到位后可立即投入生产使用，切忌因漏订了一些功能而使机床功能降低或无法使用。另外，用户选用数控机床及系统的种类不宜过多、过杂，否则会给使用、维修带来极大困难。

6.设备运行的可靠性

设备故障是最令人头痛的问题，特别是同类设备台数少时，设备故障将直接影响生产，衡量设备可靠性可简单地用下面三个指标。

① 平均无故障时间（MTBF），即两次故障间隔时间。其值可由下式计算：

MTBF=总工作时间/总故障次数（小时）

② 平均排除故障时间（MTTR），即从出现故障直到故障排除恢复正常为止的平均时间。其值可由下式计算：

MTTR=总维修时间/总故障次数（小时）

③ 平均有效度（A），即从可靠性和可维修度的角度对机床的正常工作概率进行综合评价的指标。其值可由下式计算：(www.xing528.com)

A=MTBF/（MTBF+MTTR）

从以上三个指标看，所选择的设备一是要少出故障，二是要考虑生产厂家的售后服务，即排除故障要及时。

7.刀库容量与换刀时间

数控机床的转塔刀架有4～12把刀，大型机床还多些，有的机床具有双刀架或三刀架。按加工零件的复杂程度选择，一般选取8～12把刀已足够（其中包括备用刀）。加工中心的刀库容量有10～40把、60把、80把、120把等配置，选用时以够用为原则。

因换刀方式和换刀机构不同，加工中心的换刀时间约为0.5～15s。小于5s时，对换刀机构的性能要求较高，从而直接影响到加工成本。所以，应根据加工的节拍和投资综合考虑。

由于数控车床结构较加工中心简单，所以相邻刀具的更换时间只需0.3s。对角换刀时间为1s左右。

另外，为使数控机床正常运行，对刀具系统的配用和各种刀具的购置数量也应充分重视。刀具的购置费有时相当高，即使是普通加工中心的刀柄，每把也需几百元甚至上千元。

8.附件及附属装置的选用

数控机床的附属装置主要包括冷却装置、排屑装置等。现代数控机床的冷却装置都使用大流量的切削液，不仅可以降低切削区的温度，保证高效率的切削，而且还有冲屑的作用；配有排屑装置时，可以保证加工自动连续地进行。

有的机床采用刀具内冷却系统，如带切削液孔的钻头等；有的采用切削液从转塔刀盘中流出，直接冲到刀具切削区；有的采用切削液从主轴套周围的孔冲出，不仅使刀具充分冷却，还能带走主轴蒸发出的热量。

对于机床导轨的润滑，广泛使用集中自动润滑装置。该装置可按编程的时间间歇供油，当储油池油量不足时，将发出报警信号。

用数控车床对棒料切断时，利用工件收集装置，将切下的工件收走。加工中心可以加装交换工作台，使装卸工作的时间与机动时间重合。

为了充分利用数控机床，最好使用机外调刀装置，这时需要配备调刀仪或调刀机。一台调刀仪（机）可为多台机床服务，购置时应考虑其负荷量。

近年来，还出现了各种刀具的破损监控和磨损监控系统。刀具磨损后可自动补偿，刀具破损后停机。还有精度监控装置，使用接触式测头监控工件精度，当快要超差时自动进行补偿，还可对机床进行温度监控并自动补偿。其他还有切削力、振动、噪声等监控技术，其中有的业已成熟，有的尚不稳定，但都会增加造价，所以选择时应当慎重考虑。

有的数控系统有前、后台编辑功能，即在机床加工时，可以进行新程序输入、程序的编辑或修改等操作，提高机床的开发率。另外，现代数控系统都有与通用计算机的通信功能，使用CAD/CAM软件或专用编程机进行通信。

9.投资决策

数控机床的效率高，而初期投资比普通机床高几倍，甚至十几倍，因而投资要十分慎重。在技术方面进行可行性论证以后，还要会同财会人员进行投资决策分析。一般从经济角度来看投资过程，为挖掘生产潜力而支出资金，并利用这种潜力收回资金。按决策方式来分，计算决策分为工艺对比方法计算和投资计算。工艺对比方法计算是同一种工件用不同工艺方法达到相同的质量要求，要比较制造成本；投资计算主要是从利润的角度出发，常用的是统计法，即以相当的实际值计算收入和支出，然后计算利润率和回收期。

回收期=投资额/每年平均回收额（年）

10.考虑厂家的售后服务

厂家的售后服务包括对买方人员的培训、技术支持、排除故障的快速性及保障程度等，是一个很重要的方面。

11.考虑设备的模块化程度

即某些部件、电路板在损坏后可否方便地更换或替代。