简述选用机床的原则。2
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发布时间：2023-10-03 05:24
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时间：2023-11-28 07:11
对数控机床的选用原则，虽然本文写于10年之前，但我们觉得在当前仍具有指导意义，特将原文转载，供广大读者参阅。有关近年来投入市场的数控新产品，本刊也将陆续予以推介。
从世界上第一台数控机床诞生以来，迄今已有40多年的历史。如今，数控机床的品种几乎覆盖了所有的机床门类，在机械加工领域中的应用范围越来越广。
由于数控机床是运用数字控制技术控制的机床，它是随着电子元器件、电子计算机、传感技术、信息技术和自动控制技术的发展而发展起来，是涉及到电子、机械、电气、液压、气动、光学等多种学科的综合技术产物，因此，数控机床的选择、使用、操作和维修，远比一般传统机床要复杂得多。
同一般传统机床相比，数控机床具有以下明显特点：
⑴适合于复杂异形零件的加工。依靠数控系统实现多坐标控制和多坐标联动，形成复合运动，可以进行复杂型面的加工，例如平面凸轮、立体凸轮、样板、模具型面、螺旋叶轮等。
⑵由于实现计算机控制，可以排除操作中的人为误差，保持加工条件的重复。这样按预先编制的数控程序，通过指令使机床实现加工，可以保证一致的加工质量，尤其是加工尺寸的一致性好，重复精度高。
⑶由于通过计算机软件可以实现精度补偿和优化控制，能够获得比传统机床加工更高的零件精度。
⑷在数控机床基础上发展起来的加工中心、车削中心、磨削中心、电加工中心等，具有刀库和换刀功能（或换砂轮、换电极），可以使工件在机床上一次装夹后，完成多道工序的加工，把原来需多次装夹、分散的工序变为一次装夹定位后集中加工。这样，减少装夹次数，不仅大大减少辅助时间，缩短制造周期，而且可以保证加工基准的一致，提高加工精度。
⑸数控机床使机械加工设备增加了柔性化的特点。
柔性化体现在数控机床的单机上是生产不同零件时换批方便。一般来说，在数控机床上加工可不采用专用的夹具，只要改变输入程序，改变刀具的配置，就可以实现其他件的加工。因此数控机床不仅适合于多品种、中小批量生产中使用，也适用于大批量生产。
柔性加工单元（FMC），能在一台机床上交替完成两种或更多种不同零件的加工，这样除了更换刀具的功能外，又增加了自动变换工件的功能，可以实现夜间无人看管的操作。
可变换主轴箱的数控机床（加工中心），实际上是使刚性加工的组合机床柔性化，使原来只能加工一种零件的专用的组合机床也具备有变换工件的可能。
由几台数控机床（加工中心）组成的柔性制造系统（FMS）是集数控加工技术、计算机管理技术和柔性搬运与仓储技术于一起，组成具有更高柔性的自动化制造系统，包括加工、装配和检验等环节，使刚性生产的自动生产线实现柔性化。
柔性化的进一步扩大是计算机集中制造系统（CIMS）。它是一个包括制造工厂的全部生产、管理和经营活动在内的，适用于多品种、中小批量和大批量生产的高效益、高柔性和高质量的智能制造系统。
以上这些特点充分地表明，由于数控技术的应用，大大地扩展了机床的加工范围，使机床用户有了极为广阔的选择余地。
从另一个角度看，数控机床发展到目前的阶段，除去门类广、品种多外，而且技术层次也呈现多样化，由此价格相差十分悬殊。按我国的具体情况，数控机床可划分为三个层次：
1）高档型数控机床
高档型数控机床是指加工复杂形状的多轴控制或工序集中、自动化程度高、高度柔性的数控机床。一般采用的数控系统具有32位或64位微处理器；机床的进给大多采用交流伺服驱动，能控制5轴或5轴以上，并实现5轴或5轴以上的联动；进给分辨率为0.1μm，快速进给速度可达100m/min，且具有通讯联网、监控、管理等功能。这类机床功能齐全、价格昂贵。这类机床有5轴以上的数控铣床，大、重型数控机床、五面加工中心，车削中心和柔性加工单元，柔性制造系统等。
2）普及型数控机床
这一档次的数控机床，具有人机对话功能，应用较广，价格适中，通常称之为全功能数控机床。所配置的数控系统采用16位或32位微处理器，机床的进给多用交流或直流伺服驱动，其控制的轴数和联动轴数在4轴和4轴以下，进给分辨率为1μm，快速进给速度为20m/min以上。这类数控机床的品种门类极多，几乎覆盖了各种机床类别。这类数控机床总的趋势是趋向于简单、实用、不追求过多的功能，从而使机床的价格适当地降低。
3）经济型数控机床
这一档次的数控机床仅能满足一般精度要求的加工，能加工形状较简单的直线、斜线、圆弧及带螺纹类的零件。采用的数控系统是单板机或单片机，机床进给由步进电机实现开环驱动，控制的轴数和联动轴数在3轴或3轴以下，进给分辨率为10μm，快速进给速度可达10m/min。经济型数控机床是我国的特色产品，特点是结构简单，精度中等，但价格便宜。在品种上，已较普遍采用的是数控车床和快速走丝的数控线切割机。近几年又已经扩大范围，出现了数控钻床、数控铣床、数控磨床、数控专用机床和数控锻压机械等。而且随着技术的发展，经济型数控系统的功能也有进一步发展，能解决比以前更多的数控加工问题。因此可以说，经济型数控机床是一类很有前途的数控机床，适用面还将进一步扩大，技术上也会更趋于成熟，而且有出口的前景。
由上述可知，不同的数控机床各有特色，任何数控机床都绝非万能。对一台具体的数控机床来说，只能具备其中的部分功能。因此在选用数控机床时，必须做具体的研究和分析。选用得合理，就能使有限的投资获得极佳的效果和效益。反之，也有可能花费很大的代价，不能达到解决问题的目的，反而会造成累赘。
选用数控机床需遵循的原则是：
1）实用性
选用数控机床时总是有一定的出发点，目的是解决生产中的某一个或几个问题。因此选是为了用，这是最首要的。实用性就是要使选中的数控机床最终能最佳程度地实现预定的目标。例如选数控机床是为了加工复杂的零件？是为了提高加工效率？是为了提高精度？还是为了集中工序，缩短周期？或是实现柔性加工要求？有了明确的目标，有针对性地选用机床，才能以合理的投入，获得最佳效果。近几年来，国外机床企业发展机床产品有一个新的趋势。以往机床企业在开发机床产品时，常常是提高机床的万能性，使一种机床具有较多的功能，使用户在选用机床时有很大的选择余地。但这必然造成结构复杂，生产成本提高，制造周期加长，而且用户购置机床的投资也增加。而在机床的实际使用中，对每一个具体用户来说又往往是只用其中少部分功能，结果造成功能浪费。因此，现在机床产品（也包括数控机床）的发展趋向是功能专门化和品种多样化。这种变革，大大地简化了机床结构，降低了生产成本，并且缩短了交货周期，给用户带来了极大的好处。机床用户在选用设备时需要有明确的使用要求。
2）经济性
经济性是指所选用的数控机床在满足加工要求的条件下，所支付的代价是最经济的或者是较为合理的。经济性往往是和实用性相联系的，机床选得实用，那么经济上也会合理。在这方面要注意的是不要以高代价换来功能过多而又不合用的较复杂的数控机床。否则，不仅是造成了不必要的浪费，而且也会给使用、维护保养及修理等方面带来困难，况且数控系统的更新期越来越缩短，两年不用，就有新的系统和新的机床出现，而且到那时候所需花费的代价会比现在更低。因此在选用数控机床中一定要量“力”而行。
3）可操作性
用户选用的数控机床要与本企业的操作和维修水平相适应。选用了一台较复杂、功能齐全、较为先进的数控机床，如果没有适当的人去操作使用、没有熟悉的技工去维护修理，那么再好的机床也不可能用好，也发挥不了应有的作用。因此，在选用数控机床时要注意对加工零件的工艺分析、考虑到零件加工工序的制订、数控编程、工装准备、机床安装与调试，以及在加工过程中进行的故障排除与及时调整的可能性，这样才能保证机床能长时期正常运转。愈是高档的、复杂的数控机床，可能在操作时非常简单，而加工前准备和使用中的调试和维修却比较复杂。因此，在选用数控机床时，要注意力所能及。
4）稳定可靠性
这虽是指机床本身的质量，但却与选用有关。稳定可靠性高，既有数控系统的问题，也有机械部分的问题，尤其是数控系统（包括伺服驱动）部分。数控机床如果不能稳定可靠地工作，那就完全失去了意义。要保证数控机床工作时稳定可靠，在选用时，一定要选择名牌产品（包括主机、系统和配套件），因为这些产品技术上成熟、有一定生产批量和已有相当的用户。
以上的数控机床选用原则，只能提示在选用数控机床中应该注意到的一些问题。理解数控机床与普通机床之间的差别，了解数控机床选用中的复杂性，因此不要简单地像订购通用机床那样去选购数控机床。在国外，机床企业接受数控机床的订货时都要经过双方详细的讨论，才能最后确定下来，并且还有一些咨询服务机构来帮助用户选择和用好数控机床。在国内，也已经注意到这个方面，不少生产企业开始加强售前服务，帮助用户做好数控机床的选择，但在程度上还很不够，因此需要由用户作客观的判别。此外，专门的咨询服务机构已经出现，但为数不多，工作也还有待于在实践中积累经验。
