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數(shù)控設備的選型論文
數(shù)控設備的選型論文【1】
摘 要：設備是企業(yè)生產中最重要的物質基礎，設備的選擇，是企業(yè)設備管理的第一個環(huán)節(jié)，包括新建企業(yè)選擇設備，老企業(yè)購置新設備和自行設計、制造專用設備，以及從國外引進技術裝備，合理地選購設備，可以使企業(yè)以有限的設備投資獲得最大的生產經濟效益。
這是設備管理的首要環(huán)節(jié)。
關鍵詞：數(shù)控;管理;設備
所謂設備選型：是企業(yè)管理的第一環(huán)節(jié)，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(guī)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(fā)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(xiàn)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(fā)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(xù)發(fā)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(huán)境和條件。
1.3 設備中涉及安全、環(huán)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(xié)議過程當中請專業(yè)部門全程參與。
2 設備選型的幾點要素(以數(shù)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(fā)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(guī)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(shù)控車床都可以加工軸類零件，但一臺滿足同樣加工規(guī)格的車削中心價格要比數(shù)控車床貴幾倍，如果沒有進一步工藝要求，肯定選擇數(shù)控車床風險較小。
同樣在經濟型和普通型數(shù)控車床中要盡量選擇經濟型數(shù)控車床;能夠用數(shù)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(shù)控機設備主要特征規(guī)格的選擇
機床特征規(guī)格包括：機床規(guī)格參數(shù)、機床主電機功率、主軸轉速等。
數(shù)控機床的規(guī)格參數(shù)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(guī)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(guī)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(guī)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(shù)控機床高速化的趨勢發(fā)展很快，在中小型數(shù)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(lián)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(shù)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(shù)控機床按照精度可分為普通型和精密型，一般數(shù)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(shù)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(wěn)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(guī)格相匹配。
目前全世界各國對這個指標的規(guī)定定義、測量方法、數(shù)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(tǒng)采用全閉環(huán)方式還是半閉環(huán)方式，關心使用監(jiān)測元件的精度及穩(wěn)定性。
例如，采用半閉環(huán)伺服驅動的精度穩(wěn)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(huán)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(shù)控機床的幾何精度也不能低于同級別的指標。
2.4 數(shù)控系統(tǒng)的選擇：在選購數(shù)控機床時，同一種機床本體可配置多種數(shù)控系統(tǒng)。
目前數(shù)控系統(tǒng)種類、規(guī)格極其繁多，進口系統(tǒng)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(shù)控系統(tǒng)針對不同的數(shù)控機床具有各自的優(yōu)越性。
比如西門子系統(tǒng)用于數(shù)控加工中心來講功能和強大;Fanuc系統(tǒng)用于數(shù)控車床界面很方便。
一般機床廠商提供的數(shù)控系統(tǒng)多數(shù)為主流數(shù)控系統(tǒng)，如西門子或Fanuc系統(tǒng)，主流數(shù)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(shù)控系統(tǒng)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(shù)控系統(tǒng)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(tǒng)。
應該以滿足主機性能為主，對系統(tǒng)的性能和價格進行綜合的分析，選用一個合適的系統(tǒng)。
比如數(shù)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(shù)控系統(tǒng)的種類、規(guī)格極其繁多，世界上比較著名的數(shù)控系統(tǒng)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(fā)的系統(tǒng)，針對他們的機床會更有優(yōu)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(fā)了一些數(shù)控系統(tǒng)，比如有華中理工大學、遼寧藍天集團、南京大方系統(tǒng)、北方凱奇系統(tǒng)、清華系統(tǒng)、KND系統(tǒng)等，但技術水平和穩(wěn)定性與國際水平相比還有一定的差距。
選擇數(shù)控系統(tǒng)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(yè)具體的生產情況、資金情況、技術情況和管理情況統(tǒng)籌兼顧、全面地權衡利弊才能更好的做好設備選型工作。
參考文獻
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[2]林欒鴻.機床數(shù)控技術及應用[M].機械工業(yè)出版社.
數(shù)控車床改造論文【2】
摘要：C6136型車床經濟型數(shù)控改造是改變機床進給量系統(tǒng)，主軸轉速等加工實現(xiàn)自動化。
以便提高加工速度和精度，實現(xiàn)現(xiàn)代加工要求。
本設計由于功能適宜，價格便宜，用它來改造車床，投資少、見效快。
經濟型數(shù)控系統(tǒng)功能強，可靠性穩(wěn)定，功率增大，結構簡單，維修方便，還大大提高生產效率，創(chuàng)造更大的經濟效益。
本次設計為機床進給伺服系統(tǒng)機械部分設計和數(shù)控系統(tǒng)硬件電路設計等。
經濟型數(shù)控是我國80年代科技發(fā)展的產物。
這種數(shù)控系統(tǒng)由于功能適宜，價格便宜，用它來改造車床，投資少、見效快，成為我國"七五"、"八五"重點推廣的新技術之一。
關鍵詞：自動化 伺服系統(tǒng) 硬件
一、為了滿足市場和科學技術發(fā)展的需要，為了達到現(xiàn)代制造技術對數(shù)控技術提出的更高的要求，數(shù)控未來仍然繼續(xù)向開放式、高速化和高精度化、智能化等方向發(fā)展
1、開放式。
為適應數(shù)控進線、聯(lián)網、普及型個性化、多品種、小批量、柔性化及數(shù)控迅速發(fā)展的要求，最重要的發(fā)展趨勢是體系結構的開放性，設計生產開放式的數(shù)控系統(tǒng)。
2、高速化。
機床向高速化方向發(fā)展，可充分發(fā)揮現(xiàn)代刀具材料的性能，不但可大幅度提高加工效率、降低加工成本，而且還可提高零件的表面加工質量和精度。
超高速加工技術對制造業(yè)實現(xiàn)高效、優(yōu)質、低成本生產有廣泛的適用性。
3、隨著高新技術的發(fā)展和對機電產品性能與質量要求的提高，機床用戶對機床加工精度的要求也越來越高，隨著現(xiàn)代科學技術的發(fā)展，對超精密加工技術不斷提出了新的要求。
新材料及新零件的出現(xiàn)，更高精度要求的提出等都需要超精密加工工藝，發(fā)展新型超精密加工機床，完善現(xiàn)代超精密加工技術，以適應現(xiàn)代科技的發(fā)展。
4、智能化。
隨著人工智能在計算機領域的不斷滲透和發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)的智能化程度將不斷提高，智能化的內容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個方面。
(1)應用自適應控制技術
數(shù)控系統(tǒng)能檢測過程中一些重要信息，并自動調整系統(tǒng)的有關參數(shù)，達到改進系統(tǒng)運行狀態(tài)的目的。
(2)引入專家系統(tǒng)指導加工
將熟練工人和專家的經驗，加工的一般規(guī)律和特殊規(guī)律存入系統(tǒng)中，以工藝參數(shù)數(shù)據庫為支撐，建立具有人工智能的專家系統(tǒng)。
(3)引入故障診斷專家系統(tǒng)
(4)智能化數(shù)字伺服驅動裝置
綜上所述，由于數(shù)控機床不斷采納科學技術發(fā)展中的各種新技術，使得其功能日趨完善，數(shù)控技術在機械加工中的地位也顯得越來越重要，數(shù)控機床的廣泛應用是現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢。
二、車床進行數(shù)控改造的必要性
1、微觀看改造的必要性
微觀上看，數(shù)控機床比傳統(tǒng)機床有以下突出的優(yōu)越性，而且這些優(yōu)越性均來自數(shù)控系統(tǒng)所包含的計算機的威力。
可以加工出傳統(tǒng)機床加工不出來的曲線、曲面等復雜的零件。
由于計算機有高超的運算能力，可以瞬時準確地計算出每個坐標軸瞬時應該運動的運動量，因此可以復合成復雜的曲線或曲面。
可以實現(xiàn)加工的自動化，而且是柔性自動化，從而效率可比傳統(tǒng)機床提高3~7倍。
由于計算機有記憶和存儲能力，可以將輸入的程序記住和存儲下來，然后按程序規(guī)定的順序自動去執(zhí)行，從而實現(xiàn)自動化。
數(shù)控機床只要更換一個程序，就可實現(xiàn)另一工件加工的自動化，從而使單件和小批生產得以自動化，故被稱為實現(xiàn)了"柔性自動化"。
加工零件的精度高，尺寸分散度小，使裝配容易，不再需要"修配"。
2、宏觀看改造的必要性
宏觀上看，工業(yè)發(fā)達國家的軍、民機械工業(yè)，在70年代末、80年代初已開始大規(guī)模應用數(shù)控機床。
其本質是，采用信息技術對傳統(tǒng)產業(yè)(包括軍、民機械工業(yè))進行技術改造。
由于采用信息技術對國外軍、民機械工業(yè)進行深入改造(稱之為信息化)，最終使得他們的產品在國際軍品和民品的市場上競爭力大為增強。
而我們在信息技術改造傳統(tǒng)產業(yè)方面比發(fā)達國家約落后20年。
如我國機床擁有量中，數(shù)控機床的比重(數(shù)控化率)到1995年只有1.9%，而日本在1994年已達20.8%，因此每年都有大量機電產品進口。
這也就從宏觀上說明了機床數(shù)控化改造的必要性。
三、數(shù)控化改造的優(yōu)缺點
1、減少投資額、交貨期短
同購置新機床相比，一般可以節(jié)省60%-80%的費用，改造費用低。
特別是大型、特殊機床尤其明顯。
一般大型機床改造，只花新機床購置費用的1/3，交貨期短。
但有些特殊情況，如高速主軸、托盤自動交換裝置的制作與安裝過于費工、費錢，往往改造成本提高2-3倍，與購置新數(shù)控機床相比，只能節(jié)省投資50%左右。
2、機械性能穩(wěn)定可靠，結構受限
所利用的床身、立柱等基礎件都是重而堅固的鑄造構件，而不是那種焊接構件，改造后的機床性能高、質量好，可以作為新設備繼續(xù)使用多年。
但是受到原來機械結構的限制，不宜做突破性的改造。
3、熟悉了解設備、便于操作維修
購買新設備時，不了解新設備是否能滿足其加工要求。
改造則不然，可以精確地計算出機床的加工能力;另外，由于多年使用，操作者對機床的特性早已了解，在操作使用和維修方面培訓時間短，見效快。
改造的機床一安裝好，就可以實現(xiàn)全負荷運轉。
4、可充分利用現(xiàn)有的條件
可以充分利用現(xiàn)有地基，不必像購入新設備時那樣需重新構筑地基。
5、可以采用最新的控制技術
可根據技術革新的發(fā)展速度，及時地提高生產設備的自動化水平和效率，提高設備質量和檔次，將舊機床改成當今水平的機床。
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