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主机
- 机身:是数控机床的基础零件,具有足够的刚度和强度,能支撑机床各部件并保证相对位置精度,它通常采用高强度铸铁等材料制造,需进行时效处理以消除内应力。
- 主轴箱:用以支承主轴并使之旋转,其前端外锥面安装卡盘等附件夹持工件,内锥面安装顶尖,细长孔穿入长棒料,主轴的旋转精度、刚度和速度对加工质量有直接影响。
- 导轨:为大拖板和尾座相对于床头箱移动提供导向,保证运动精度和部件相对位置的准确性,常见的导轨类型有滑动导轨、滚动导轨和静压导轨等,不同类型导轨的特点和应用场合有所差异。
- 刀架:固定于小滑板,可装四把车刀,转动手柄可换位,便于加工时选用不同刀具,也有些数控机床采用回转刀架或排式刀架,通过电动或液动驱动实现自动换刀。
- 尾座:安装于床身导轨,套筒内装顶尖支承工件;也可装钻头、铰刀等孔加工刀具;偏移尾座可车削圆锥体。
- 进给机构:将进给箱的运动传至刀架,控制车刀纵向、横向进给量和速度,实现精确切削,其传动精度和稳定性对加工精度至关重要。
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数控系统
- 数控装置:这是数控机床的核心部分,负责接收、解释和处理用户输入的加工程序,并将其转化为机床能够执行的运动控制指令,现代数控装置通常采用计算机数控(CNC)形式,使用多个微处理器,以程序化的软件形式实现数控功能。
- 伺服系统:根据数控装置发出的指令,驱动机床各坐标轴的运动,包括伺服电动机和伺服驱动装置,伺服系统的动态响应速度、稳态精度和调速范围等性能指标直接影响机床的加工精度和表面质量。
- 检测反馈装置:用于检测机床的实际运动位置、速度等信息,并将这些信息反馈给数控系统,以便数控系统进行调整和控制,确保机床的运动精度和稳定性,常见的检测反馈装置有光电编码器、光栅尺等。
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驱动装置
- 主轴电动机:提供主轴旋转的动力,驱动工件或刀具旋转,其性能直接影响加工效率和精度,主轴电动机通常需要具备高转速、大功率和良好的调速性能。
- 伺服电动机:接受数控系统传来的速度和位移指令,驱动机床的各坐标轴运动,保证工作台或刀具的精确位置控制,伺服电动机应具备高精度、高速度和高可靠性等特点。
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辅助装置
- 冷却系统:通过冷却液对切削部位进行冷却和润滑,降低切削温度,减少刀具磨损,提高加工质量和刀具寿命,冷却液还能起到冲洗切屑的作用,防止切屑堆积影响加工。
- 润滑系统:为机床的运动部件提供润滑,减少摩擦和磨损,保证机床的正常运转,润滑方式包括浇油润滑、油脂润滑、油雾润滑等,不同类型的机床和部件需要选择合适的润滑方式。
- 排屑装置:将切削过程中产生的切屑及时排出机床外,以免影响机床的正常加工和精度,常见的排屑装置有链板式排屑器、刮板式排屑器和磁性排屑器等。
- 液压与气压系统:为机床的一些辅助动作提供动力,如液压卡盘的夹紧与松开、液压尾座的套筒伸缩等,气动系统则常用于气动夹具、气动门等的控制。
选购数控机床时应注意以下方面:
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明确加工需求
- 加工对象:根据主要加工的工件类型(如轴类、盘类、板类等)、材料(如金属、塑料、陶瓷等)和加工工序(如车削、铣削、钻孔、磨削等),选择适合的数控机床类型,以车削为主且需要加工复杂轴类的工件,可选择数控车床;若加工对象多为板类零件且需要进行复杂的铣削和钻孔操作,则数控铣床或加工中心可能更合适。
- 加工精度要求:明确工件的尺寸精度、形状精度和表面质量要求,以此确定所需的数控机床精度等级,对于高精度加工需求的零件,如航空航天领域的零部件,需要选择高精度的数控机床;而对于一般机械加工,精度要求相对较低的机床即可满足需求。
- 生产效率要求:如果生产批量较大,对生产效率要求较高,可选择自动化程度高、具有快速换刀功能和高速切削能力的数控机床,以提高生产效率。
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考虑性能指标
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机床精度:包括定位精度、重复定位精度和切削精度等,定位精度是指机床各坐标轴运动到指定位置的准确性;重复定位精度是指在同一条件下,多次运动到同一位置的一致性;切削精度则是在切削加工过程中所能达到的尺寸精度和表面质量,高精度的机床能够保证加工零件的质量和精度稳定性。
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切削能力:关注机床的主电机功率、主轴转速范围、进给速度和加速度等参数,主电机功率越大,可承受的切削力越大;主轴转速范围宽,可以适应不同材料的切削需求;较高的进给速度和加速度可以提高加工效率,但也需要根据实际加工情况合理选择,避免因参数过高而影响加工质量和机床寿命。
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可靠性和稳定性:了解机床的平均无故障时间(MTBF)、故障率等指标,选择可靠性高、稳定性好的机床品牌和型号,可以通过查阅用户评价、行业口碑以及机床制造商的技术实力和售后服务等方面来评估机床的可靠性,还可以考察机床的关键部件(如主轴、导轨、丝杠等)的质量和耐用性。
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自动化程度:根据生产需求和预算,选择合适的自动化功能配置,如自动换刀、自动上下料、自动测量等,自动化程度高的机床可以减少人工干预,提高生产效率和加工精度,但价格相对较高,需要综合考虑成本效益。
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关注品牌和售后服务
- 品牌信誉:选择知名品牌的数控机床,这些品牌通常具有较高的市场认可度和良好的口碑,产品质量、性能和售后服务更有保障,可以参考行业内的专业评价、用户反馈以及同行的使用经验来了解品牌的信誉度。
- 技术实力:考察机床制造商的研发能力和技术创新能力,是否能够及时推出符合市场需求和技术发展趋势的产品,技术实力强的制造商生产的机床在性能、质量和稳定性方面更具优势,并且能够提供更好的技术支持和升级服务。
- 售后服务:了解机床制造商的售后服务网络覆盖范围、响应速度、服务质量以及保修政策等,完善的售后服务可以确保机床在使用过程中出现问题时能够得到及时解决,减少停机时间和维修成本,还可以询问制造商是否提供培训服务,帮助操作人员熟悉机床的操作和维护。
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综合成本考量
- 设备价格:在满足加工需求和性能指标的前提下,对比不同品牌和型号的数控机床价格,选择性价比高的产品,注意不要仅仅追求低价,而忽视了机床的质量和性能,否则可能会导致后期的使用成本增加。
- 运行成本:考虑机床在使用过程中的能源消耗、刀具损耗、维护保养费用等运行成本,一些节能型机床虽然购买价格可能较高,但在长期使用中可以降低能源成本;而刀具损耗较小的机床可以减少刀具更换频率,降低刀具成本。
- 培训成本:如果机床的操作和维护需要专业知识和技能培训,要考虑培训所需的时间和费用,一些机床制造商会提供免费的培训课程,而有些则需要额外支付培训费用。
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其他因素
- 机床尺寸和占地面积:根据生产车间的空间大小和布局,选择合适尺寸和占地面积的数控机床,确保机床能够顺利安装和放置在预定位置,并且有足够的空间进行操作和维护。
- 兼容性和扩展性:考虑机床与其他设备的兼容性,如是否能与现有的夹具、刀具系统、检测设备等配合使用,还要关注机床的扩展性,以便在未来有加工需求变化时能够方便地进行升级和改造。