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从数控系统方面进行分析

数控系统的选配

数控系统是数控机床的“大脑”，对机床控制信息进行运算及处理。根据数控系统的原理可分为经济型数控系统和标准型数控系统两大类。

1、经济型数控系统经济型数控系统从控制方法来看，一般指开环数控系统，具有结构简单、造价低、维修调试方便、运行维护费用低等优点，但受步进电机矩频特性及精度、进给速度、力矩三者之间相互制约，性能的提高受到限制。经济型数控系统常用于数控线切割及一些速度和精度要求不高的经济型数控车床、铣床等，在普通机床的数控化改造中也得到广泛的应用。开环数控系统是指数控系统本身不带位置检测装置，由数控系统送出一定数量和频率的指令脉冲，由驱动单元进行机床***。开环系统在外部因素影响的情况下，机床不动作或动作不到位，但系统已当机床到达了位置，此时机床的加工精度将大大降低。但因其结构简单、反应迅速、工作稳定可靠、调试及维修均很方便，加之价格十分低廉，因此目前在国内至今仍有Z大的市场。

2、标准型数控系统

标准型数控系统包括半闭环数控系统和全闭环数控系统。

半闭环数控系统一般指机床的伺服电机的位置信号（光电编码器）反馈到数控系统，系统能自动进行位置检测和误差比较，可对部分误差进行补偿控制，因此其控制精度比开环数控系统要高，但比全闭环的数控系统要低。

全闭环数控系统除包括机床的伺服电机的位置反馈外，还有机床工作台的位置检测装置（通常用光栅尺）的位置信号反馈到系统，从而形成全部位置随动控制，系统在加工过程中自动检测并补偿所有的位置误差。

全闭环数控系统的加工精度是Z高的，但这种系统的调试、维修极其困难，而且系统的价格很高，只适用于中、的数控机床上。

因为开环控制系统的价格比闭环控制系统要低得多，因此在选择数控系统时，要考虑数控系统占整台数控机床的价格成本比例，然后根据机床的配置情况及机床本身的要求，中、低档机床采用开环控制系统，中、机床采用闭环控制系统。

加工中心的丝杠与主轴

一、关于加工中心的丝杠

滚珠丝杆的螺距直接决定了机床的进给速度，大螺距和高速度相对应，但牺牲的是精度，有得必有失，上帝是公平的。一味的强调高进给速度、高转速、，没有什么实用意义，买机床是来用的不是当花瓶，适用的才是的。

滚珠丝杆在立加上的安装方式有两种：一种是一端固定，一端游动，通过游动端预拉伸滚珠丝杆消除滚珠丝杆的轴向间隙，避免因温升产生的热变形，这是***常见的安装方式；另一种是两端固定，适用于高转速机床，安装调试困难，但可解决预拉伸影响轴承寿命的问题。滚珠丝杆螺母座的结构对机床的刚性影响也很大，整体螺母座制造困难，刚性好，但损坏后需要更换整个工作台。

二、关于加工中心的主轴

高速加工中心厂家表示主轴是立加***关键的功能型部件，基本由主轴***生产厂家提供，有能力自行生产主轴的机床厂很少。机床主轴的技术含量很高，如果没有特殊能力的话，***的事情还是交给***的厂家去做吧。主轴按照传动结构一般分为四类。

1、齿轮传动主轴：高刚性，适合重切削场合，转速一般小于6000转/分。

2、同步带转动主轴：结构简单，制造容易，缓冲能力强，过载滑动保护可有效保护主轴。是主流的立加主轴结构之一。转速一般为6000-12000转。

3、直联主轴：伺服电机通过联轴器直接驱动主轴，扭矩大，能耗少，也是主流的立加结构。转速一般为8000-15000转。

4、电主轴：也叫主轴单元，台湾叫内胀式主轴。即电动机内置于主轴，电动机和主轴合二为一，把主传动链的长度缩短为零。转速一般为18000-40000转/分。国外使用磁浮轴承和空气静承的电主轴转速甚至可以高达10万转/分。

加工中心进给伺服系统导轨的选择

要实现高速切削，没有达到7.62~11.43m/min的进给速度就无法配合高速运动的主轴，而普通机床运用的滑动导轨虽然有着结构上简单，工艺加工容易，便于保证刚度的特点，但是在要求高进给速度的时候，摩擦因数大和磨损快的缺点就被无限放大了，这将造成使用寿命短和低速爬行这样严重影响精度的问题。为了解决这些问题就必须使用滚动导轨。在相互配合的两个导轨平面内放置滚动体，使得原先是滑动摩擦的导轨转为滚动摩擦，这将把摩擦因数下降到只有原来的1/20，这样的导轨就是滚动导轨。滚动导轨特点就是摩擦因素小了，一般是（0.0025~0.005），而且静摩擦因素和动摩擦因素相差不大，因为这样滚动导轨的运动灵敏度高，发热小，精度保持性好，重载低速时的运动也很平稳，没有爬行现象，对于移动精度要求高和***精度要求高的加工中心来说是必不可少的。而且滚动导轨安装和润滑都很简单，维护起来也很方便，所以对于高精密的高速加工中心，使用滚动导轨是必然的。为了保证传动的，以及为了保证导向的，必须确保从动侧的滚动滑轨与基准侧的滚动滑轨的平行度，所以要加上固定台阶和固定螺钉。

立式加工中心与卧式加工中心在结构上的差异

一、主轴结构不同

立式加工中心是主轴垂直于地面，主轴轴线方向和重力方向一致，主轴通过立柱上的滑台进行的轴线方向进给几乎不受重力影响，但主轴中心线离立柱毕竟有一定的距离，悬伸太多会造成主轴刚性不够导致加工振颤现象，因而立加主轴中心线离立柱的距离一般不会超过1200毫米；卧加是主轴平行于地面，主轴轴线方向和重力方向成九十度，重力直接对主轴沿轴线方向的进给造成影响，故卧加的Z向进给一般由工作台或者立柱来实现，即主轴本身只进行上下移动、不进行轴线方向的进给。

二、立柱构造不同

立式加工中心的立柱一般不移动，为了追求刚性一般造得尽可能的粗壮。也有动柱式立加，动柱立加工作台只做X或Y向运动，立柱相应会做Y或X向运动，这种设计方式对立柱的驱动电机有较大的功率要求。卧加的立柱一定是动柱式的，正T型的卧加立柱沿X向移动，倒T型的卧加立柱沿Z向移动。移动立柱的结构要求立柱必须在满足刚性的前提下尽可能的轻巧，国外机床往往用钢板焊接结构来解决这个问题。对于钢板焊接结构的利弊，老金会另外开主题讲述。

三、两者的工作台形式不同

立式加工中心工作台一般为十字滑台结构的T型槽工作台，有两套运动机构负责相互垂直方向的工作台移动，X向进给的工作台覆盖在负责Y向进给的导轨之上。卧加的工作台只做X或Y向运动，工作台形式一般为点阵螺孔台面的旋转式工作台，相对较容易选装交换式双工作台。

四、两者所使用的刀库不同

立式加工中心常用斗笠式刀库和圆盘机械手式刀库。卧加常用链式机械手刀库。

五、两者联动的轴数不同

常规立式加工中心为三轴联动，可以扩展为四轴或者五轴，卧加标配四轴三联动，可以扩展为五轴。