淺論數控設備的選型

楊紅

（沈陽黎明航空發動機（集團）有限責任公司，遼寧 沈陽 110043）

所謂設備選型：是企業管理的第一環節，即是從多個設備供應商多種可以滿足相同需求的不同型號、規格的設備中，經過技術性、經濟性等多方面的分析評價，選擇最佳方案已作出購買決策。合理需選購設備可以使有效的資金發揮最大的經濟效益。

1 設備選型贏遵循的原則如下

1.1 設備的選型必須遵循生產上適用性、技術上可靠性、先進性、經濟上合理性這一原則。通俗的講就是在最大限度的滿足加工產品的工藝需求的前提下，在技術上體現出一定的的先進性，使所購買的設備具有一定的技術儲備以滿足未來的發展需求，避免選擇試制型、過渡性、淘汰型、高耗能性、高污染型的設備，要注重技術改造的可持續發展，同時在價格上具有較高的性價比。

1.2 設備選型要根據產品的結構特點將必備的設備附件，配套軟件等一并選配齊全，并充分考慮動力配套的設施要求以及安裝位置環境和條件。

1.3 設備中涉及安全、環保、保密以及特種工藝等方面要求的，在技術交流、編寫招標文件以及簽署技術協議過程當中請專業部門全程參與。

2 設備選型的幾點要素（以數控加工設備為例）

2.1 確定典型加工零件

根據技術改造內容和生產發展需求，確定有那些零件和那些工序準備用新的加工設備來完成，通過確定主要加工對象的典型零件族，進而了解產品的生產綱領、加工工藝以及加工零件的復雜程度，就可以確定擬采購設備的結構形式（立式、臥式、復合式等）、配套附件（雙工位、刀庫、花盤、頂尖、對刀儀、在線測量等）、規格（機床行程承重等）以及精度等級（普通級、精密級）。在滿足加工工藝要求的前提下設備越簡單風險越小，車削加工中心和數控車床都可以加工軸類零件，但一臺滿足同樣加工規格的車削中心價格要比數控車床貴幾倍，如果沒有進一步工藝要求，肯定選擇數控車床風險較小。同樣在經濟型和普通型數控車床中要盡量選擇經濟型數控車床；能夠用數控車床解決的問題就不用配動力頭的車削中心，能夠用加工長度為1米的機床解決的就而不用配到2米，能夠用普通精度的設備完成加工，就不用選精密級的設備這樣才能在根本上有效地控制成本。

2.2 數控機設備主要特征規格的選擇

機床特征規格包括：機床規格參數、機床主電機功率、主軸轉速等。

數控機床的規格參數主要是機床的承重以及各個軸的行程，各軸的行程范圍反應該機床允許的加工空間，是由典型工件的加工尺寸范圍確定的，也就是說被加工零件的輪廓尺寸應該在機床的加工范圍之內，因此機床的規格要考慮被加工零件的尺寸、加工范圍、零件的夾具尺寸、工件是與機床換刀空間和防護罩等附件是否干涉、以及預留的一定的技術儲備等幾方面因素來確定。

機床主電機功率：主電機功率反映了該機床的切削剛性和主軸性能，從另外一個也反映了機床的整體剛度。在同類規格機床上的電機可以有不同的配置：一般情況下，例如：輕型機床比標準星機床主電機功率可能要小1～2級，因此輕型機床的剛性和切削性能要差一些；主軸功率的大小基本是與機床規格和所要求的切削性能相匹配，要做到既不能小馬拉大車，又不能造成功能浪費，電機的配置有時也可以按照用戶的要求特殊定制，但是也帶來價格的升高。

機床的主軸轉速：目前一般加工中心主軸轉速在（4000～8000）rpm，高速型機床立式可達（2萬～7萬）rpm；臥式機床可達（1萬～2萬）rpm，近年來數控機床高速化的趨勢發展很快，在中小型數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速電機，直聯電機，甚至采用電主軸結構，這樣大大地提高了加工效率和加工質量，但是這也帶來了相應的刀具以及配套成本的提高。

2.3 設備精度的選擇

數控設備精度等級的選擇取決于典型零件關鍵部位的加工精度。

數控機床按照精度可分為普通型和精密型，一般數控機床的精度檢驗都有20～30項，這些項目包括定位精度、重復定位精度、幾何精度、試加工精度等；機床的定位精度和重復定位精度綜合反映了機床各運動部件綜合精度，定位精度是指在行程范圍內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，所以是數控機床最關鍵的技術指標；重復定位精度反映出機床的制造特性，是保證機床穩定可靠工作的基本指標，因此機床精度的確定既要考慮需要加工零件的精度要求，同時要和機床的水平、檔次、規格相匹配。目前全世界各國對這個指標的規定定義、測量方法、數據處理方式各有不同，常用的標準有美國標準、德國標準（VDI），日本（JIS）、國際標準化標準（ISO）、中國標準（GB），在這些標準當中最嚴格的是德國標準（VDI）、最低的是日本標準。

為了提高和改進機床的定位精度級重復定位精度，必須關注它的進給伺服系統采用全閉環方式還是半閉環方式，關心使用監測元件的精度及穩定性。例如，采用半閉環伺服驅動的精度穩定性要受到一些外界因素的影響，因此機床的精度及精度保持性比全閉環的要差一些。

機床的幾何精度與定位精度是匹配的，如精密級的定位精度的數控機床的幾何精度也不能低于同級別的指標。

2.4 數控系統的選擇：在選購數控機床時，同一種機床本體可配置多種數控系統。目前數控系統種類、規格極其繁多，進口系統主要有日本FANUC、德國SINUMERIK、日本MITSUBISHI、法國 NUM、意大利 FIDIA、西班牙FAGOR、美國A-B等。不同的數控系統針對不同的數控機床具有各自的優越性。比如西門子系統用于數控加工中心來講功能和強大；Fanuc系統用于數控車床界面很方便。一般機床廠商提供的數控系統多數為主流數控系統，如西門子或Fanuc系統，主流數控相對來說技術成熟性好一些，在國內有較好的售后服務體系，因此用戶選擇數控系統相對于集中幾家，以便于使用掌握和維修配件準備。在可供選擇的數控系統中性能高低差別很大，直接影響到設備的價格組成，因此不能片面追求高水平、新系統。應該以滿足主機性能為主，對系統的性能和價格進行綜合的分析，選用一個合適的系統。比如數控立車、臥車選用Siemens802D就可以滿足使用要求，高一點最多配置到Siemens810D，而配置Siemens840D就完全沒有必要，造成功能的浪費，且價格高出十多萬元。目前數控系統的種類、規格極其繁多，世界上比較著名的數控系統有日本的FANUC，德國的西門子，法國的NUM，意大利的FIDIA，英國的海登漢。有一些機床制造商堅持使用自己研發的系統，針對他們的機床會更有優越性。比如：日本的MAZAK，德國的IGM，美國PAR等公司，目前國內市場也研發了一些數控系統，比如有華中理工大學、遼寧藍天集團、南京大方系統、北方凱奇系統、清華系統、KND系統等，但技術水平和穩定性與國際水平相比還有一定的差距。

選擇數控系統的原則是：性能價格比要高、使用和維修方便、市場的壽命要長。

以上是選擇設備時要考慮的主要因素。對這些因素要結合企業具體的生產情況、資金情況、技術情況和管理情況統籌兼顧、全面地權衡利弊才能更好的做好設備選型工作。

[1] 張倫玠.數控系統[M].機械工業出版社.

[2] 林欒鴻.機床數控技術及應用[M].機械工業出版社.