三、精度選擇
數(shù)控機床精度等級的選擇取決于典型零件的加工精度。一般數(shù)控機床精度檢驗項目都有20~30項,但其最有特征的項目是:單軸定位精度、單軸重復定位精度、兩軸以上聯(lián)動加工出來試件的圓度。定位精度和重復定位精度綜合反映了該軸各運動部件的綜合精度。單軸定位精度是指在該軸行程內(nèi)任意一個點定位時的誤差范圍,它直接反映了機床的加工精度能力,而重復定位精度則反映了該軸在行程內(nèi)任意定位點的定位穩(wěn)定性,這是衡量該軸能否穩(wěn)定可靠工作的基本指標。以上兩個指標中,重復定位精度尤為重要。目前數(shù)控系統(tǒng)中軟件都有豐富的誤差補償功能,能對進給傳動鏈上各環(huán)節(jié)系統(tǒng)誤差進行穩(wěn)定的補償。如絲杠的螺距誤差和累計誤差可以用螺距補償功能補償,進給傳動鏈的反向死區(qū)可用反向間隙補償來消除。但電控方面誤差補償功能不可能補償隨機誤差(如傳動鏈各環(huán)節(jié)的間隙、彈性變形和接觸剛度等因素變化產(chǎn)生的誤差),它們往往隨著工作臺的負載大小、移動距離長短、移動定位速度的快慢等反映出不同的運動量損失。在一些開環(huán)和半閉環(huán)進給伺服系統(tǒng)中,測量元件以后的機械驅動元件,受各種偶然因素影響,也有相當大的隨機誤差影響,例如滾珠絲杠熱伸長引起的工作臺實際定位位置漂移等。所以重復定位精度的合理選擇可大大減少精度選擇風險。銑削圓柱面精度或銑削空間螺旋槽(螺紋)精度是綜合評價該機床有關數(shù)控軸(兩軸或三軸)伺服跟隨運動特性和數(shù)控系統(tǒng)插補功能的指標,評價指標采用測量加工出的圓柱面的圓度。在數(shù)控銑床試切件中還有銑斜方形四邊加工,這也是判斷兩個可控軸在直線插補運動時精度的一種方法。對于數(shù)控銑床,兩軸以上聯(lián)動加工出來試件的圓度指標也不容忽略。定位精度要求較高的機床還必須注意它的進給伺服系統(tǒng)采用半閉環(huán)方式還是全閉環(huán)方式,注意使用檢測元件的精度及穩(wěn)定性。如機床采用半閉環(huán)伺服驅動方式,則精度穩(wěn)定性要受到一些外界因素影響,如傳動鏈中滾珠絲杠受工作溫度變化造成絲杠伸長,對工作臺實際定位位置造成漂移影響,使加工件的加工精度受到影響。
四、數(shù)控機床主要特征規(guī)格選擇
數(shù)控機床的主要特征規(guī)格應根據(jù)確定的典型工件族加工尺寸范圍而選擇。數(shù)控機床的最主要規(guī)格是幾個數(shù)控軸的行程范圍和主軸電機功率。機床的三個基本直線坐標(X、Y、Z)行程反映該機床允許的加工空間,在車床中兩個坐標X、Z反映允許回轉體的大小。一般情況下加工件的輪廓尺寸應在機床的加工空間范圍之內(nèi),如典型工件是450mm×450mm×450mm的箱體,那么應選取工作臺面尺寸為500mm×500mm的加工中心,選用工作臺面比典型工件稍大一些是考慮到安裝夾具所需的空間。機床工作臺面尺寸和三個直線坐標行程都有一定比例關系,如上述工作臺500mm×500mm的機床,X軸行程一般為700~800mm,,Y軸為500~700mm,Z軸為500~600mm。因此,工作臺面的大小基本上確定了加工空間的大小。個別情況下也可以有工件尺寸大于坐標行程,這時必須要求零件上的加工區(qū)域處在行程范圍之內(nèi),而且要考慮機床工作臺的允許承載能力,以及工件是否與機床換刀空間干涉、與機床防護罩等附件干涉等一系列問題。數(shù)控機床的主電機功率在同類規(guī)格機床上也可以有各種不同配置,一般情況下反映了該機床的切削剛性和主軸高速性能。輕型機床比標準型機床主軸電機功率就可能小1~2級。目前一般加工中心主軸轉速在4000~8000r/min,高速型機床立式機床可達2萬~7萬r/min,臥式機床1萬~2萬r/min,其主軸電機功率也成倍加大。主軸電機功率反映了機床的切削效率,從另一個側面也反映了切削剛性和機床整體剛度。在現(xiàn)代中小型數(shù)控機床中,主軸箱的機械變速已較少采用,往往都采用功率較大的直流或交流可調(diào)速電機直聯(lián)主軸,甚至采用電主軸結構,這樣的結構在低速切削中扭矩受到限制,即調(diào)速電機在低轉速時輸出功率下降,為了確保低速輸出扭矩,必須采用大功率電機。所以同規(guī)格機床數(shù)控機床主軸電機比普通機床大幾倍。當?shù)湫凸ぜ嫌写罅康牡退偌庸r,必須對機床的低速輸出扭矩進行校核。