1.4 數(shù)控機床的主要性能指標(biāo)

1.4.1 數(shù)控機床的精度

數(shù)控機床的精度主要是指加工精度、定位精度和重復(fù)定位精度。精度是數(shù)控機床的重要技術(shù)指標(biāo)之一。

1．定位精度和重復(fù)定位精度

定位精度是指實際位置與數(shù)控指令位置的一致程度。不一致量表現(xiàn)為誤差。

定位誤差包括伺服系統(tǒng)、進給系統(tǒng)和檢測系統(tǒng)的誤差，還包括移動部件導(dǎo)軌的幾何誤差等。定位誤差直接影響加工零件的尺寸精度。

重復(fù)定位精度是指同一臺數(shù)控機床上，應(yīng)用相同程序、相同代碼加工一批零件，所得到連續(xù)結(jié)果的一致程度。重復(fù)定位精度受伺服系統(tǒng)特性、進給系統(tǒng)的間隙、剛度以及摩擦特性等因素的影響。一般情況下，重復(fù)定位誤差是呈正態(tài)分布的偶然性誤差，它影響批量加工零件的一致性，是一項非常重要的性能指標(biāo)。

表1-2所示為GB/T16462—1996《數(shù)控臥式車床精度檢驗》中規(guī)定的數(shù)控車床位置精度指標(biāo)。

2．分度精度

分度精度是指分度工作臺在分度時，指令要求回轉(zhuǎn)的角度值和實際回轉(zhuǎn)的角度值的差值。分度精度既影響零件加工部位在空間的角度位置，也影響孔系加工的同軸度等。

表1-3所示為幾種加工中心的精度指標(biāo)。

1.4.2 數(shù)控機床的控制軸數(shù)與聯(lián)動軸數(shù)

數(shù)控機床的控制軸數(shù)通常指機床數(shù)控裝置能夠控制的進給軸數(shù)。數(shù)控機床控制軸數(shù)與數(shù)控裝置的運算處理能力、運算速度及內(nèi)存容量等有關(guān)。數(shù)控機床完成的運動越多，控制軸數(shù)就越多，對應(yīng)的功能就越強，同時機床結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度與技術(shù)含量也就越高。

聯(lián)動軸數(shù)是指數(shù)控機床同時控制多個坐標(biāo)軸協(xié)調(diào)動作的進給軸數(shù)目。它反映數(shù)控機床的曲面加工能力。數(shù)控機床聯(lián)動軸數(shù)越多，控制系統(tǒng)就越復(fù)雜，加工能力就越強。

1.4.3 數(shù)控機床的運動性能指標(biāo)

數(shù)控機床的運動性能指標(biāo)主要包括主軸轉(zhuǎn)速、進給速度、坐標(biāo)行程、回轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)角范圍、刀庫容量及換刀時間等。

1．最高主軸轉(zhuǎn)速和最大加速度

最高主軸轉(zhuǎn)速是指主軸所能達到的最高轉(zhuǎn)速，它是影響零件表面加工質(zhì)量、生產(chǎn)效率以及刀具壽命的主要因素之一。隨著刀具、軸承、冷卻、潤滑及數(shù)控系統(tǒng)等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，使中等規(guī)格的數(shù)控機床的主軸轉(zhuǎn)速都有了很大的提高，如數(shù)控車床從過去的2000r/min提高到6000r/min，加工中心從過去的3000r/min提高到現(xiàn)在的10000r/min以上。在高速加工的數(shù)控機床上，通常采用電動機轉(zhuǎn)子與主軸一體的電主軸，可以使主軸達到每分鐘數(shù)萬轉(zhuǎn)。最大加速度是反映主軸速度提速能力的性能指標(biāo)，也是加工效率的重要指標(biāo)。

2．最高快移速度和最高進給速度

最高快移速度是指進給軸在非加工狀態(tài)下的最高移動速度，最高進給速度是指進給軸在加工狀態(tài)下的最高移動速度，它們也是影響零件加工質(zhì)量、生產(chǎn)效率以及刀具壽命的主要因素。這兩個指標(biāo)受數(shù)控裝置運算速度、機床動態(tài)特性及工藝系統(tǒng)剛性等因素的限制。統(tǒng)計資料表明，數(shù)控機床的最高進給速度已從過去的12m/min提高到60m/min。

此外，進給加速度是反映進給速度提速能力的性能指標(biāo)，也是反映機床加工效率的重要指標(biāo)。

3．行程

行程是指移動坐標(biāo)軸可控制的運動區(qū)間，它反映該機床允許的加工空間，一般情況下工件輪廓尺寸應(yīng)在機床坐標(biāo)軸行程允許的范圍之內(nèi)。

4．回轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)角范圍

轉(zhuǎn)角范圍是指回轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸可控制的擺角區(qū)間，也反映該機床的加工空間。

5．刀庫容量和換刀時間

刀庫容量和換刀時間會影響機床的加工效率。

刀庫容量是指刀庫內(nèi)所能存放刀具的數(shù)量。它反映該機床能加工工序內(nèi)容的多少。大容量的刀庫相對于小容量的刀庫，在選刀時占用的時間長。一般中小型加工中心的刀庫容量多為16～60把，大型加工中心達100把以上。

換刀時間是指具備自動換刀系統(tǒng)的數(shù)控機床，其刀具交換機構(gòu)將主軸上刀具與刀庫中下一個工步需用的刀具進行交換所用的時間。目前國內(nèi)加工中心的換刀時間由過去的10～20秒，縮短為1～5秒。