跟着现代制造技术的展开，企业选用数控设备已是大势所趋。现在 市面上的数控设备可谓琳琅满目，怎样才华既经济又合理地选择到适合本企业的数控设备，一直是人们重视 的论题。本文彻底从技术的角度对选型中应留心的问题进行了全面的论说。
对一个制造企业来说，前进出产才干往往从出产处理、制造工艺、 出产设备等方面下手进行技术改造，而这几部分内容又是互为影响和束缚的。在技改中对出产设备、数控机 床的更新、修补、收买等的选择上有必要考虑到要在什么样环境下运用、怎样处理、怎样能抵达最好的经济 作用等问题。
选择制造设备是要为制造某一些产品效力的，选择的设备或许用于 产品零件的一部分工序加工、也或许用于全部工序加工。制造水平的凹凸首要取决于工艺进程的规划，它将 抉择用什么办法和办法来加工，然后也抉择了对运用设备的底子要求，这也是对出产进行技术组织和处理的 根据。设备选择的底子要求承认后还要根据商场上能供应什么样技术水平的装备来选择，针对大部分中小批 量出产的制造企业，选择数控机床来代替旧机床或增强出产才干已是展开趋势。
比较一般和数控两类机床的功用，数控机床具有加工凌乱形面零件 才干强、习气多种加工方针（柔性强）；加工质量、精度和加工功率高；习气CAD/CAM联网、适合制造加工信 息集成处理；设备的利用率高、正常运行费用低一级特征。
选择数控机床是一个概括性技术问题，现在无论国内仍是国外，都 能出产供应多种多样的设备。数控机床经几十年展开已演变出一个庞大家族群，能结束各种各样的加工制造 要求。怎样从品种繁复、价格贵重的设备中选择适用的设备，怎样使这些设备在制造中充分发挥作用而且又 能满足企业往后的展开，怎样正确、合理地选购与主机配套的附件、东西、软件技术、售后技术效力等，使 收买的设备能抵达较好的投入比……这些问题都是广大收买者有必要考虑，并逐一要处理好的问题。
一、承认典型加工工件“族”
承认加工什么样零件是选择设备的第一步。企业根据技术改造和出 产展开需求，承认有哪些零件、那些工序预备用新的加工设备来结束，要考虑到产品展开的远景规划。用成 组技术把这些零件进行分组归类，承认预备首要加工方针的典型零件族。在归类中往往会遇到零件标准大小 相差许多、零件形状相差较大、各类零件加工工时大大超越设备满负荷工时等问题，因此，要进一步选择确 认出产纲要又比较挨近要求的典型工件族。典型工件族按外型可以分为菱形类（箱体类）、板类、反转体类 （盘、套、轴、法兰）和异形类等；按加工精度要求又可分一般级和精密级等。典型零件分类清楚了，底子 加工设备也就比较明确了。
二、典型零件族的工艺规程规划
在承认加工零件后还有必要用数控加工工艺的学观念对工艺流程进 行新的规划规划，这儿包括对原工艺出产流程的改造、探求实现新工艺办法的可行性、探求实现现代出产办 理和物流处理可行性、探求运用先进刀具工装大幅度前进出产功率的可行性、探求在出产线上数控设备和其 他设备（一般的、专机的）的合理制造工艺等，意图是希望得到运用数控机床后的最佳工艺制造流程。下面 是几个典型类零件的合理加工工艺。
☆轴类零件：铣端面打中心孔→数控车床（粗加工）→数控磨床 （精加工）；
☆法兰和盘类件：数控车床（粗加工）→车削中心（精加工）；
☆型腔模具零件：一般机床加工外形及基面→数控铣床加工型面→ 高速数控铣精加工→抛光或电腐蚀型面；
☆板类零件：双轴铣床或龙门铣床加工大平面→立式加工中心上加 工各类孔；
☆箱体零件：立式加工中心上加工底面→卧式加工中心上加工四周 面各工艺面。
在组织工艺流程中考虑下列要素：
（1）选择最短的加工工艺流程。
（2）数控机床有相当大习气性，但也不是万能的，从经济观念考 虑，典型工件族中每一种零件都有一个经济批量，应在经济批量基础上运用比较先进的工艺办法。
（3）尽量发挥机床的各种工艺特征，寻求最大限度地发挥数控机床 的概括加工才干特长（多工序会合的工艺特征），应在出产流程中装备最少的机床数量、最少的工艺装备和 夹具。
（4）要考虑出产线或出产车间的各种设备才干的平衡。作为单台数 控机床的选择或一条出产线的装备，单一的设备不或许彻底包下一个工件的全部加工工序，必定有和其他设 备的工序转接，各设备之间的出产才干要平衡，满足出产节拍的概括要求，所以组织每台设备上的工序数 量、加工工序次序等既要发挥各台数控机床的特长、满足精度要求，还要进一步应考虑各台机床上工件转序 时工艺基准的合理运用。
（5）在组织数控加工工艺中常常碰到的问题是工序会合与工艺加工 渐精原则的敌对。在数控机床的运用上，人们广泛选用将多工序会合在一台机床上结束的工艺会合原则，以 此来寻求前进出产率，缩短零件加工周期，乃至希望工件在一次装卡中全部加工结束。但实践上对一些凌乱 的、精度要求较高的工件，因为在加工进程中的热变形、内应力引起的工件变形、工夹具夹紧变形、热处理 要求时效等工艺要素和程编者操作要素等，很难一次装卡结束全部加工。底子工艺原则中对加工零件的逐渐 精化要求束缚着工序会合的数量，妥善处理这两者敌对是数控加工工艺的重要内容。
（6）在对典型工件族工艺流程的组织中，应妥善组织各台机床和出 产线的手工调整和检测等作业，即人工干预的影响。企业要根据本身的技术装备才干、技术水平缓技术改造 投入的力度，承认在工艺流程中人工干预的程度，这抉择了对选择数控机床的自动化水平缓功用要求。应客 观考虑恰当选用手工调整来补充企业要抵达彻底自动化的才干，对企业的工艺才干和设备水平确切定位。
三、数控机床首要特征标准的选择
机床特征标准应包括机型、机床标准参数和机床主电机功率等。在 承认工艺内容的前提下，机型选择就较明确了。例如，反转体零件加工首要可供选择设备有车床、车削中 心、数控磨床等；箱体的加工则应以立式或卧式加工中心为主。
数控机床已展开成品种繁复、可供广泛选择的产品，在机型选择中 应在满足加工工艺要求的前提下越简略越好。例如，车削中心和数控车床都可以加工轴类零件，但一台满足 相同加工标准的车削中心价格要比数控车床贵几倍，假设没有进一步工艺要求，选数控车床应是合理的。在 加工型腔模具零件中，同标准的数控铣床和加工中心都能满足底子加工要求，但两种机床价格相差20%—— 50%，所以在模具加工中要选用常替换刀具的工艺可组织选用加工中心，而固定一把刀具长时间铣削的可选用 数控铣床。
数控机床的最首要标准是几个数控轴的行程规划和主轴电机功率。 机床的三个底子直线坐标（X、Y、Z）行程反映该机床容许的加工空间，在车床中两个坐标（X、Z）反映容许 反转体的大小。一般情况下加工工件的概括标准应在机床的加工空间规划之内，例如，典型工件是450 mm ×450 mm ×450 mm的箱体，那么应选取作业台面标准为500mm×500 mm的加工中心。选用作业台面比典型工 件稍大一些是出于设备夹具考虑的。机床作业台面标准和三个直线坐标行程都有必定的比例关系，如上述作 业台（500 mm ×500 mm）的机床，x轴行程一般为（700——800）mm、y轴为（500——700）mm、z轴为（500—— 600）mm左右。因此，作业台面的大小底子上承认了加工空间的大小。单个情况下也容许工件标准大于坐标行 程，这时有必要要求零件上的加工区域处在行程规划之内，而且要考虑机床作业台的容许承载才干，以及工 件是否与机床沟通刀刀具的空间干与、与机床防护罩等附件发生干与等系列问题。
数控机床的主电机功率在同类标准机床上也可以有各种不同的配 备，一般情况下反映了该机床的切削刚性和主轴高速功用。例如，轻型机床比标准型机床主轴电机功率就或 许小1——2级。现在一般加工中心主轴转速在（4000——8000）r/min，高速型机床立式机床可达（20000—— 70000）r/min，卧式机床（10000——20000）r/min，其主轴电机功率也成倍加大。主轴电机功率反映了机床的 切削功率，从另一个周围面也反映了切削刚性和机床全体刚度。在现代中小型数控机床中，主轴箱的机械变 速已较少选用，往往都选用功率较大的沟通可调速电机直联主轴，乃至选用电主轴结构。这样的结构在低速 中扭矩遭到束缚，即调速电机在低转速时输出功率下降， 为了确保低速输出扭矩，就得选用大功率电机，所 以同标准机床数控机床主轴电机比一般机床大好几倍。当运用单位的一些典型工件上有许多的低速加工时， 也有必要对选择机床的低速输出扭矩进行校核。轻型机床在价格上必定廉价，要求用户根据自己的典型工件 毛坯余量大小、切削才干（单位时间金属切除量）、要求抵达的加工精度、实践能装备什么样刀具等要素归 纳选择机床。
近年来数控机床上高速化趋势展开很快，主轴从每分钟几千转到几 万转，直线坐标快速移动速度从（10——20）m/min上升到80m/min以上，当然机床价格也相应上升，用户单位 有必要根据自己的技术才干和配套才干做出合理选择。例如，立式加工中心上主轴最高转速可达（50000—— 80000）r/min，除了一些加工特例以外，一般相配套的刀具就很贵重。一些高速车床都可以抵达（6000—— 8000）r/min以上，这时车刀的装备要求也很高。
对少量特别工件仅靠三个直线坐标加工不能满足要求，要其他增加 反转坐标（A、B、C）或附加工坐标（U、V、W）等，现在机床商场上这些要求都能满足，但机床价格会增加 许多，尤其是对一些要求多轴联动加工要求，如四轴、五轴联动加工，有必要对相应配套的编程软件、测量 办法等有全面考虑和组织。
四、机床精度的选择
典型零件的要害部位加工精度要求抉择了选择数控机床的精度等 级。数控机床根据用途又分为简易型、全功用型、超精密型等，其能抵达的精度也是各不一样的。简易型现 在还用于一部分车床和铣床，其最小运动分辩率为0.01mm，运动精度和加工精度都在（0.03——0.05）mm以 上。超精密型用于特别加工，其精度可达0.001mm以下。这儿首要谈论运用最多的全功用数控机床（以加工中 心为主）。
按精度可分为一般型和精密型，一般数控机床精度查验项目都有20 ——30项，但其最有特征项目是：单轴定位精度、单轴重复定位精度和两轴以上联动加工出试件的圆度。
定位精度和重复定位精度概括反映了该轴各运动部件的概括精度。 尤其是重复定位精度，它反映了该轴在行程内任意定位点的定位安稳性，这是衡量该轴能否安稳可靠作业的 底子方针。现在数控系统中软件都有丰盛的过失补偿功用，能对进给传动链上各环节系统过失进行安稳的补 偿。例如，传动链各环节的间隙、弹性变形和接触刚度等改变要素，它们往往跟着作业台的负载大小、移动 距离长短、移动定位速度的快慢等反映出不同的瞬时运动量。在一些开环和半闭环进给伺服系统中，测量元 件往后的机械驱动元件，受各种偶然要素影响，也有相当大的随机过失影响，如滚珠丝杠热伸长引起的作业 台实践定位方位漂移等。总之，假设能选择，那么就选重复定位精度最好的设备！
铣削圆柱面精度或铣削空间螺旋槽（螺纹）是概括点评该机床有关 数控轴（两轴或三轴）伺服跟随运动特性和数控系统插补功用的方针，点评办法是测量加工出圆柱面的圆 度。在数控机床试切件中还有铣斜方形四边加工法，也可判别两个可控轴在直线插补运动时的精度。在做这 项试切时，把用于精加工的立铣刀装到机床主轴上，铣削放置在作业台上的圆形试件，对中小型机床圆形试 件一般取在Ф200——Ф300，然后把切完的试件放到圆度仪上，测出其加工表面的圆度。铣出圆柱面上有明显 铣刀振纹反映该机床插补速度不安稳；铣出的圆度有明显椭圆过失，反映插补运动的两个可控轴系统增益不 匹配；在圆形表面上每一可控轴运动换方向的点位上有停刀点痕迹（在连续切削运动中，在某一方位停止进 给运动刀具就会在加工表面上构成一小段多切去金属的痕迹）时，反映该轴正反向间隙没有调整好。
单轴定位精度是指在该轴行程内任意一个点定位时的过失规划，它 直接反映了机床的加工精度才干，所以是数控机床最要害技术方针。现在全国际各国对这方针的规矩、界 说、测量办法和数据处理等有所不同，在各类数控机床样本资料介绍中，常用的标准有美国标准（NAS）和美 国机床制造商协会引荐标准、德国标准（VDI）、日本标准（JIS）、国际标准化组织（ISO）和我国国家标准 （GB）。在这些标准中规矩最低的是日本标准，因为它的测量办法是运用单组安稳数据为基础，然后又取出 用±值把过失值紧缩一半，所以用它的测量办法测出的定位精度往往比用其他标准测出的相差一倍以上。
其他几种标准虽然处理数据上有所区别，但都反映了要按过失统计 规矩来分析测量定位精度，即对数控机床某一可控轴行程中某一个定位点过失，应该反映出该点在往后机床 长时间运用中不计其数次在此定位的过失，而咱们在测量时只能测量有限次数（一般5——7次）。
五、数控系统的选择
跟着商场需求多样化，机床制造商往往供应同一种机床可装备多种 数控的选择或数控系统中多种选择功用的选择。
机床制造商供应的机床装备的数控系统分为干流系统及可习气的体 系，干流系统相对来说技术老练性好一些，但对运用用户应还有要求，例如对名牌系统的质量寻求、希望在 国内有较好的售后技术条件、在用户单位运用的数控系统相对会合在几家等要求，以便运用掌握和修补配件 预备，所以用户单位都乐意装备自己信得过或比较了解的数控系统。
在可供选择的系统中功用凹凸差别很大，直接影响到设备价格构 成，因此不能片面寻求高水平、新系统，而应以满足主机功用为主，对系统功用和价格等作一个概括分析， 选用适宜的系统。现在国际上比较出名的数控系统有日本的FANUC、德国的SINUMERIK、法国的NUM、意大利的 FIDIA、西班牙的FAGO和美国的A-B等。各大机床制造厂商也有自己的一些系统，如MAZAK、OKUMA等。国内也 有航天集团、机电集团、华中理工大学、辽宁蓝天、南京大方集团、北方凯奇等数控系统供货商，每家公司 也都有一系列的各种标准的产品。
用户选择系统的底子原则是：功用价格比要高、购后的运用保护要 便当、系统的商场寿数要长（不能选选择系统，否则运用几年后将找不到修补备件）等。
数控系统中除底子功用以外还有许多可供选择的功用。对配在机床 上的系统，因为机床运用底子要求所需的数控系统选择功用已由制造商选配，用户可以根据自己的出产办 理、测量要求、刀具处理、程序编制要求等，额外再选择一些功用列入订货单中，如DNC接口联网要求等。
六、自动换刀装备（ATC）、自动沟通作业台（APC）和刀柄的选择 装备
1.ATC的选择
在具备概括加工才干的一些数控机床上，如加工中心、车削中心和 带沟通冲头的数控冲床等，自动沟通设备是这些设备的底子特征附件，它的作业质量直接关系到整机的质 量，也是构成设备出资中的重要组成部分（经费占整机本钱的10%——30%）。因此，在选择主机设备时有必要 得重视所配ATC自动换刀设备的作业质量和刀具储存量。现在加工中心自动换刀设备的配套较为标准，以下以 加工中心的ATC设备为例来阐明其选择原则。
现场经历标明，在加工中心的运用毛病中有50%左右与ATC设备有 关，但ATC又是前进设备加工功率的底子部件，因此建议用户应在满足运用要求的前提下，尽量选用结构简略 和可靠性高的ATC，这样也可以相应地降低整机价格。
下面介绍与ATC设备相关的首要技术参数。
（1）刀柄类型
刀柄类型取决于机床主轴装刀柄孔的标准。现在绝大部分加工中心 机床主轴孔都是选用ISO规矩的7:24锥孔，常用的有40号、45号、50号等，单个的还有30号和35号。机床标准 越小，刀柄标准也应选小的，但小标准刀柄对加工大标准孔和长孔很倒霉，所以对一台机床假设有大标准的 刀柄可选择时，应该尽量选择大的，但刀库容量和换刀时间都要遭到影响。近年来加工中心和数控铣床都向 高速化方向展开，许多试验数据标明：当主轴转速超越10000r/min以上时，7:24锥孔因为离心力作用会有必 定涨大，影响刀柄的定位精度。为此，一种观念是建议选用德国VDI引荐的短锥刀柄HSK系列，其他，在日本 已有部分产品的锥面和端面一起接触的过定位锥面刀柄，但在定心精度和重复定位精度方面，HSK系列要好一 些，现在在国内还很罕见厂家出产。
对同一种锥面标准的刀柄有日本BT标准、美国CAT标准、德国VDI规 范等，他们规矩机械手爪夹持的标准不一样，刀柄的拉紧钉标准也不一样，所以选择时有必要考虑彻底，对 现已拥有必定数量数控机床的用户或行将收买一批数控机床的用户，应尽或许选择互相能通用的、单一标准 的刀柄系列。
（2）换刀时间
换刀时间是指刀柄沟通时间，即从主轴上换下用过的刀具、装上新 的刀具的总时间。细分又有两种规矩办法，即刀对刀时间（Tool to tool）和总换刀时间（Chip to chip），总换刀时间包括了旧刀具加工结束脱离加工区域到刀具沟通结束主轴上装上新刀具进入新的加工前 之间的时间。现在最快的纯换刀时间可达0.7s左右，总换刀时间在3——12s之间，立式机床换刀时间一般比卧 式的短。换刀时间短意味着机床出产功率高。
（3）最大刀具重量
最大刀具重量是指在自动刀具沟通情况下容许的最大刀具重量，锥 度40号左右刀柄最大容许重量在7——8kg，50号刀柄在15kg，一些重型刀具可达25——30kg，但这时换刀速度要 减慢。最大刀具直径和长度首要受刀库标准空间的束缚。
（4）刀库容量
一些加工中心机床上装备的刀库容量往往有几种标准供选择，有十 几把到40、60、100把等，一些柔性加工单元（FMC）装备中央刀库后刀具储存量可达近千把，刀库的容量只 要能满足底子需求，一般不宜选得太大，因为容量大，刀库本钱高，结构凌乱，毛病率也相应增加，刀具办 理也较为凌乱。在单台机床运用中，当替换一种新的工件时，操作者要根据新的工艺资料对刀库进行一次整 理，刀库中无关的刀具越多，收拾作业量也就越大，也就越容易呈现人为的过失。所以用户一般应根据典型 工件的工艺分析，算出需用刀具数量，进而承认刀库的容量。假设不是按柔性加工单元或柔性制造系统来考 虑，一般机床的刀库以满足一种工件一次装夹所需的全部刀柄数量作为选择根据。根据国外对中小型加工中 心加工典型工件的工艺分析，以为中小型机床刀具储存量应在4——48把之间。
在归入柔性制造单元的机床中，考虑到习气多工件、多工序一起加 工的要求，需求装备大容量的刀库，此刻应增加相应的刀具处理办法。
2.刀柄和刀具的选择
在主机和自动换刀设备（ATC）承认后，要选择所需的刀柄和刀具 （刃具）。数控机床所用刀柄系列底子都已标准化，尤其是加工中心所用刀柄，如美国的CAT、日本的BT和我 国的JT等。数控机床加工工件终究要靠的是切削刃具，但刃具和机床的衔接、在自动沟通刀具时供应给机械 手的夹持部位等都要靠刀柄来处理，所以选择刀具实质上是包括刃具和刀柄的装备。刃具选择取决于加工工 艺要求，刃具承认后还有必要装备相应刀柄，例如，工艺要求钻一个直径6mm的小孔，则刃具选用直径6mm直 柄麻花钻头，然后还要选用一个能夹持钻头的刀柄。现在有一部分刀柄本身也装备专用的刃具，如精镗刀柄 等。总之，这些附件绝大部分都已标准化，由专业化出产厂供货，机床用户要根据详细加工方针合理选用。 因为刀柄可供选择的规划很广，但选多了将加大出资，选少了将影响机床的开动率，所以应慎重对待。
对一些总批量超越几千件、重复投产的工件加工来说，在工艺组织 中可以考虑选用复合刀具，即利用数控机床主切削功率较大、机床刚度较好的特长，选用复合刀具进行多刀 多刃的强力切削，可前进出产率和缩短出产节拍。但一把复合刀具价格要贵得多，而且变成专用东西，有必 要考虑工件有满足数量时才经济。
近年在数控机床运用的刀具上开发出了许多新的产品，大大丰盛了 数控机床的加工工艺，例如，万能垂直铣头、反刮刀具、去毛刺刀具、增速头、铣螺纹刀和内冷刀具等（详 见产品样本）。
3.自动沟通作业台
自动沟通作业台是在主机上装备的附件，装备的数量有2、4、6、10 个等，除双沟通作业台以外，首要用柔性制造单元装备。双沟通作业台的装备可以大大节省凌乱零件装卸定 位夹紧的辅佐时间，前进机床开动率，但增加该功用设备，出资至少要加10万元以上。多数量沟通作业台用 于柔性制造单元，适用于24小时少人或无人化处理，习气多品种工件替换投产加工，这儿应留心增加质量检 查办法，否则出资增加20%——50%是不经济的。
七、机床选择功用及附件的选择
在选购数控机床时，除满足底子要求的功用及底子件外，还应充分 考虑选择件选择功用及附件。选择原则是：全面装备，充分发挥主机的最大潜力，远近期效益概括考虑。对 一些价格增加不多，但对运用带来许多便当的，应尽或许装备彻底。附件配套要保证机床到现场后能立即投 入运用，切忌花几十万元乃至几百万购买的一台机床，到货后因短少一个几十元或几百元的附件而长时间不能 运用的情况的发生。
对数控系统选择功用应以有用为主，不必定选太多，尤其是归入批 量出产线中的设备，应越简略越好，对多品种、小批量出产办法的机床要加强编程功用的选择，如随机程序 编制（后台编程）、运动图形显现、人机对话程序编制（GPS）、宏程序编程等，虽然可加快程序编制速度， 但费用也要相应增加。另一种装备计划是简化装备数控系统程序编制的功用，独自其他装备自动编程机及与 数控系统的通讯接口，程序处理都事前在编程机上做结束使命，然后花几分钟时间，送入数控系统，这样做 能进一步前进机床开动率。
在前进加工质量和作业可靠性上也展开了许多附件，如自动测量设 备、接触式测头及相应测量软件、刀具长度和磨损检测、机床热变形补偿软件等附件，这些附件选用原则是 要求作业可靠、不片面寻求新颖。对一些辅佐功用附件，如冷却、防护和排屑等设备首要根据往后在现场运 用要求和工艺要求而定，例如，考虑往后加工大裕量铸铁件的要求，则要选用高密封防护罩、大流量淋浴式 冷却办法、纸质冷却液过滤器设备等。总之，要选择与出产才干相习气的辅件。
八、技术效力
数控机床作为一种高科技产品，包括了多学科的专业内容，对这样 凌乱的技术设备，要运用好、修补好单靠运用单位本身尽力是远远不够的，而且也很难做到，有必要依托和 利用社会上的专业部队。因此，在选购设备时还应概括考虑选购其环绕设备的售前、售后技术效力，其主旨 就是要使设备从速尽量地发挥作用。
对一些新的数控机床用户来说，最困难的不是短少资金购买设备， 而是短少一支高素质的技术部队，因此新用户从开端选择设备时起，包括往后的设备到货设备查验、设备操 作、程序编制、机械和电气修补等，都需求人才和技术支持。这些条件在短时间内由用户处理是很困难的， 当时，各机床制造商已广泛重视产品的售前、售后效力，帮助用户对典型工件作工艺分析、进行加工可行性 工艺试验以及承当成套技术效力，包括工艺装备研制、程序编制、设备调试、试切工件，直到全面投入出产 后快速响应保修效力，为用户举行各类技术人员培训等。
总之，凡重视技术部队建设、重视员工素质前进的企业，数控机床 就能得到合理运用。所以在选择机床时，建议用户花一部分资金选购针对自己短缺的技术效力，使设备从速 发挥作用。