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企業(yè)如何選購適合自身需要的機(jī)床

2011-6-27 來源：作者：

     一、機(jī)床類別和功能分析
    隨著市場競爭的加劇，提高加工生產(chǎn)效率越來越顯重要，因此選購數(shù)控機(jī)床、高速切削機(jī)床的企業(yè)越來越多。如何合理選購此類機(jī)床，需要首先弄清機(jī)床的類別和相應(yīng)的功能。
    1．機(jī)床適用范圍分析
    數(shù)控銑加工中心是主要用于完成較大銑削量工件加工的設(shè)備；數(shù)控雕銑機(jī)是主要用于完成較小銑削量或軟金屬加工的設(shè)備；高速切削機(jī)床是主要用于完成中等銑削量，且把銑削后的修磨量降為最低的加工設(shè)備。
    2．功能分析
    機(jī)床的機(jī)械部分分為移動(dòng)部分和不移動(dòng)部分，工作臺、滑板、十字花臺等為移動(dòng)部分，床座、立柱等為非移動(dòng)部分。
    (1)數(shù)控銑加工中心：非移動(dòng)部分和移動(dòng)部分的剛性要求都非常好，優(yōu)點(diǎn)是能進(jìn)行強(qiáng)力切削；缺點(diǎn)是由于移動(dòng)部分龐大，制約了機(jī)床靈活性，對于微量加工和快速進(jìn)給顯得效率低下。
    (2)數(shù)控雕銑機(jī)：非移動(dòng)部分剛性要求好，而移動(dòng)部分要以靈活性為前提，盡可能輕一些，同時(shí)保持一定的剛性。優(yōu)點(diǎn)是可進(jìn)行微量加工，加工精度高，還可對軟金屬進(jìn)行高速加工；缺點(diǎn)是由于剛性差，不可能進(jìn)行強(qiáng)力切削，僅適用于精加工工序。
    (3)高速切削機(jī)床：非移動(dòng)部分剛性要求非常好，移動(dòng)部分剛性要求比較好，而且盡可能地輕巧。優(yōu)點(diǎn)是能進(jìn)行中小量切削，例如一般φ10～12mm的平底銑刀，對于45#鋼（250～300HB）切深以0.75mm為宜。缺點(diǎn)是在切削參數(shù)不匹配的情況下，立時(shí)會(huì)造成刀具報(bào)廢。
    二、選型要點(diǎn)
    1．機(jī)床床身結(jié)構(gòu)選型
    龍門式結(jié)構(gòu)由于其極好的對稱性和極佳的剛性，企業(yè)在選購高速切削機(jī)床時(shí)，一直將超寬的立柱和橫梁作為首選結(jié)構(gòu)。由于機(jī)床的剛性主要要求克服移動(dòng)部分在高速移動(dòng)時(shí)對非移動(dòng)部分的強(qiáng)大沖擊，所以導(dǎo)軌、絲杠要求粗一些，以及加強(qiáng)連接部分的剛性。
    2．機(jī)床床身材料選擇
    床身一般要采用米漢那鑄鐵（即孕育鑄鐵），在澆注鐵水時(shí)加入一定比例的硅（Si），從而改變鑄鐵的金相結(jié)構(gòu)，使之更加耐沖壓，剛性上有顯著提高。
    3．主軸轉(zhuǎn)速的影響
    數(shù)控銑加工中心因?yàn)橐蟮娃D(zhuǎn)速大扭矩，所以要由主軸變速箱的減速比來提升扭力，轉(zhuǎn)速低而精度差是不可避免的，所以不大可能用小半徑刀具。數(shù)控雕銑機(jī)要求主軸轉(zhuǎn)速高而扭矩小，回轉(zhuǎn)精度一般2μm左右，不然斷刀現(xiàn)象會(huì)很嚴(yán)重，所以一定要用電主軸。高速切削機(jī)床要求內(nèi)藏式電主軸，而且在低轉(zhuǎn)速時(shí)也要有一定的扭矩，需用油水冷卻機(jī)來保持主軸工作溫度的恒定，主軸功率要在7.5～8kW以上。
    4．?dāng)?shù)控系統(tǒng)選擇
    (1)數(shù)控銑加工中心：對數(shù)控系統(tǒng)要求速度一般，主軸轉(zhuǎn)速0～8000r/min。
    (2)數(shù)控雕銑機(jī)：要求高速的數(shù)控系統(tǒng)，通常主軸轉(zhuǎn)速在4000～30000r/min，過低的轉(zhuǎn)速不適用于雕銑加工。
    (3)高速切削機(jī)床：要求高速的數(shù)控系統(tǒng)以及極好的伺服電機(jī)特性，主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)在2000～30000r/min為宜。
    (4)數(shù)控軟件：新版的軟件充分考慮到刀具切削量的均勻性，尤其是刀具進(jìn)入和走出工件的瞬間速度的平滑性，以及在拐點(diǎn)的跟隨差算法，使結(jié)果和設(shè)計(jì)圖形更加貼近。目前CAD/CAM（計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造、的發(fā)展速度遠(yuǎn)高于機(jī)床的CNC(電腦數(shù)字控制）的發(fā)展速度。
    5．從刀庫自動(dòng)換刀和全自動(dòng)對刀考慮
    加工中心是完成多種工序自動(dòng)加工的數(shù)控設(shè)備，主要用于固定的大批量生產(chǎn)。如果加工多孔、螺紋的箱體，而且是連續(xù)生產(chǎn)，一定要選加工中心。對于模具行業(yè)和單件小批量生產(chǎn)，則不要隨意購置加工中心。現(xiàn)在有很多企業(yè)選購了加工中心，卻只當(dāng)數(shù)控銑床來使用。雖然在數(shù)控系統(tǒng)的成本中刀庫成本占較小的比例，但主軸和刀庫、空壓機(jī)以及各種刀柄等會(huì)增加成本，所以一臺設(shè)備的差價(jià)往往大于10萬元人民幣，而且編程人員要頭腦清醒，不然會(huì)引發(fā)故障，因此對于同一品種生產(chǎn)量不到一二百個(gè)工件的加工，盡量不要選加工中心，效率太低。
    只有全自動(dòng)對刀裝置，才能不使用刀庫，又不會(huì)造成人為的換刀誤差，刀具裝上，一按按鈕，機(jī)床自動(dòng)對刀，直接加工，誤差在0.001～0003μm內(nèi)。帶刀庫的加工中心在無自動(dòng)對刀裝置時(shí)，效率遠(yuǎn)低于使用自動(dòng)對刀裝置的機(jī)床。還應(yīng)注意自動(dòng)對刀儀名牌產(chǎn)品如Marposs的價(jià)格在1萬元左右，投資不大，且不會(huì)輕易損壞，因此小批量工業(yè)零件加工如果充分考慮資金的利用價(jià)值，一定不要選用加工中心。另外，國內(nèi)廠家生產(chǎn)的刀庫還存在一些問題，進(jìn)口的則相當(dāng)昂貴（BT40型的10把刀庫不會(huì)低于10萬元人民幣），應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要選擇。
    6．從機(jī)床價(jià)格考慮
    進(jìn)口高速切削設(shè)備的價(jià)格昂貴（150萬元以上）。國內(nèi)的數(shù)控機(jī)床價(jià)格比較合理。同時(shí)對進(jìn)口設(shè)備還要考慮到售后服務(wù)因素，他們一般不能在1-2天內(nèi)到達(dá)服務(wù)現(xiàn)場。
    7．從機(jī)床匹配考慮
    高速切削因受當(dāng)前機(jī)床本身主軸和采用刀具的限制，決定了它的使用范圍。目前國外通用的做法是在加工線上，第一臺設(shè)備不采用高速切削，而第二臺或第三臺則可考慮采用這種設(shè)備。
    合理的配置是：用1臺仿形銑完成大部分切削量（強(qiáng)力切削），留下2～3mm的加工余量，把此剩余的切削量安排在高速切削機(jī)床上完成，這樣做有很多好處：
    (1)強(qiáng)力切削機(jī)床很多，加工費(fèi)用低；
    (2)功口工量大，精度要求不高，極易達(dá)到；
    (3)刀具便宜；
    (4)轉(zhuǎn)入高速切削后，因?yàn)榧庸ο笠呀咏尚危缘谝坏兜那邢髁亢芫鶆颍庸み^程振動(dòng)很小，加工的尺寸精度、表面粗糙度等均可達(dá)到較高的要求。
    三、結(jié)論
    近幾年按照以上要點(diǎn)，結(jié)合本廠產(chǎn)品特點(diǎn)選購了數(shù)十臺適用的機(jī)床，通過與其他機(jī)床的合理匹配，達(dá)到了高效加工的目的，機(jī)床精度保持完好，機(jī)床故障率較低，而且刀具和設(shè)備維修費(fèi)用較少，效果明顯。

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