问题

如何评价一台数控磨床的性能,主要看哪些技术参数?

回答
评价一台数控磨床的性能是一个系统性的工程,需要综合考虑多个技术参数。这些参数直接反映了磨床的加工精度、效率、稳定性、可靠性以及操作的便捷性。下面我将详细阐述评价一台数控磨床性能时需要关注的关键技术参数,并进行深入的分析:

一、 精度类参数(核心竞争力)

精度是衡量磨床性能的首要标准,它直接决定了工件的加工质量。

1. 定位精度 (Positional Accuracy):
定义: 指数控系统控制移动轴(X、Z等)实际到达目标位置与指令给定位置之间的最大偏差。
评价:
单轴定位精度: 通常以微米(µm)为单位,越小越好。例如,0.002 µm 比 0.005 µm 更好。
重复定位精度 (Repeatability): 指在相同条件下,多次执行同一定位指令时,移动轴的实际位置变化范围,也以微米(µm)为单位,越小越好。重复定位精度通常比定位精度要求更严格,因为这关系到批量加工时零件的一致性。
综合评价: 关注数控系统和机床制造厂商提供的说明书中的具体数值。不同轴(例如,砂轮轴、工作台轴、进给轴)的定位精度可能不同。高精度意味着更少的校准和更好的零件质量。

2. 回转精度 (Rotational Accuracy):
定义: 主要针对砂轮主轴和工件主轴而言,指主轴旋转时,其回转轴线相对于其平均回转轴线的径向和轴向跳动。
评价:
径向圆跳动 (Radial Runout): 以微米(µm)为单位,越小越好。它直接影响砂轮的圆度和表面粗糙度。
轴向圆跳动 (Axial Runout): 以微米(µm)为单位,越小越好。它影响工件或砂轮的轴向定位和端面加工精度。
锥孔或筒夹的跳动: 如果是磨削内孔或外圆,这些配合面的精度同样重要。
重要性: 高回转精度是获得良好表面质量和加工精度的基础。

3. 表面粗糙度 (Surface Roughness):
定义: 指工件被磨削后表面微观几何形状的起伏程度,通常用 Ra (算术平均粗糙度) 或 Rz (十点平均粗糙度) 等参数表示。
评价: 以微米(µm)或纳米(nm)为单位,越小越好。例如,Ra 0.08 µm 比 Ra 0.2 µm 更精细。
影响因素: 与砂轮粒度、磨削速度、进给量、冷却液、磨床刚性、主轴回转精度以及操作者的技术等都有关。
重要性: 对于精密零件,如轴承、液压阀件等,对表面粗糙度有极高要求,直接影响零件的配合精度、耐磨性和寿命。

4. 几何形状精度 (Geometric Accuracy):
定义: 指加工后工件的圆度、圆柱度、直线度、平面度、平行度、垂直度等几何形状误差。
评价: 以微米(µm)为单位,越小越好。
重要性: 这是对机床综合加工能力的体现,例如:
圆度/圆柱度: 主要受砂轮主轴回转精度、工件主轴精度、磨床的直线度及工作台的平稳性影响。
直线度: 主要受X/Y轴导轨的精度、平稳性和机床整体刚性影响。
平行度/垂直度: 受多轴协调运动的精度和机床整体结构的稳定性影响。

5. 热稳定性 (Thermal Stability):
定义: 指机床在长时间连续运转或温度变化环境下,由于热膨胀引起的加工精度变化。
评价: 这通常不是一个直接的数值参数,而是通过机床的设计(例如,热对称结构、高导热系数材料、主动或被动冷却系统)和实际加工测试来体现。高热稳定性意味着在长时间生产中,加工精度能保持稳定。
重要性: 对于批量生产和高精度加工至关重要,可以减少因温度变化导致的工件报废。

二、 效率与生产力类参数

这些参数决定了磨床的生产能力和经济效益。

1. 最大转速 (Maximum Spindle Speed):
定义: 砂轮主轴或工件主轴能够达到的最高旋转速度,单位是 RPM (Revolutions Per Minute)。
评价: 转速越高,通常意味着可以使用更小的砂轮(更细的粒度)或在更高线速度下进行磨削,这可以提高磨削效率和改善表面质量。但同时对主轴的动平衡、刚性和散热要求更高。
重要性: 高转速对于高效磨削和精细磨削尤为重要。

2. 最大行程与工作台尺寸 (Maximum Travel and Table Size):
定义: 分别指机床各轴的最大移动距离以及工作台的尺寸和承载能力。
评价: 需要根据实际加工的工件尺寸和形状来选择。更大的行程和工作台尺寸意味着可以加工更大的工件或布置更多的工件。
重要性: 决定了机床的适用范围和生产能力。

3. 进给速度 (Feed Rate):
定义: 指砂轮或工件移动的速度,包括纵进给、横进给、垂向进给等,单位可以是 mm/min 或 mm/rev。
评价: 进给速度的范围和精度(步进精度)非常重要。合理的进给速度可以优化磨削效果,避免砂轮烧伤和磨削疲劳。数控系统对进给速度的精确控制是关键。
重要性: 影响磨削效率、表面质量和砂轮寿命。

4. 自动上下料能力 (Automatic Loading/Unloading Capability):
定义: 指机床是否配备了自动上下料系统(如机械手、多工位数控转盘等)。
评价: 直接影响无人化生产和提高生产效率。
重要性: 对于大批量生产,这是提高效率和降低人工成本的关键。

5. 砂轮更换速度与方式 (Wheel Changing Speed and Method):
定义: 指更换砂轮所需的平均时间,以及更换砂轮的自动化程度。
评价: 自动换刀装置(ATC)可以大幅缩短换刀时间,提高生产连续性。
重要性: 减少非生产时间,提高整体设备效率(OEE)。

三、 刚性与稳定性类参数

刚性是保证加工精度的基础,稳定性则决定了长期可靠性。

1. 机床刚性 (Machine Rigidity):
定义: 指机床在承受外力(如切削力、工件夹持力)时抵抗变形的能力。表现为加工过程中,主轴、导轨、床身等部件的微小变形量。
评价: 通常以机床的固有频率、动态刚度等来评估。高刚性意味着在切削力作用下,变形小,从而保证加工精度,减少振动,延长砂轮寿命。
重要性: 是实现高精度、高效率磨削的基石。通常床身结构、导轨类型(滚珠导轨、油膜导轨)、丝杠刚性等都影响机床刚性。

2. 床身与导轨结构 (Bed and Guideway Structure):
定义: 机床床身的材质(铸铁、钢结构)、导轨的类型(V型导轨、平导轨、燕尾导轨、直线电机驱动的导轨)及其精度。
评价: 铸铁床身通常具有良好的吸振性,高精度导轨能够保证平稳的运动。直线电机驱动的导轨由于无摩擦和高响应速度,在某些高端应用中表现更优。
重要性: 影响机床的刚性、精度保持性、运动平稳性和抗磨损性。

3. 主轴润滑与冷却系统 (Spindle Lubrication and Cooling System):
定义: 主轴的润滑方式(油润滑、脂润滑、强制润滑)和冷却方式(风冷、油冷、水冷)。
评价: 良好的润滑和冷却可以降低主轴温升,保证主轴的精度和寿命,并减少因热变形对加工精度的影响。
重要性: 保证主轴在高精度和高速度下稳定运行的关键。

四、 控制与智能化类参数

这些参数体现了数控磨床的先进性和易用性。

1. 数控系统 (CNC System):
定义: 机床的“大脑”,如西门子、发那科、三菱等品牌及型号。
评价:
控制轴数: 决定了机床能够实现的多轴联动能力。
插补功能: 包括直线插补、圆弧插补、螺旋插补、任意曲线插补等。
刀补与量补功能: 补偿砂轮磨损或刀具直径变化。
高精度进给控制: 如高精度容积补偿(lookahead)、平滑化处理等,能有效减少振动,提高表面质量。
操作界面友好性: 图形化界面、易于编程和操作。
诊断功能: 故障诊断和报警功能。
重要性: 高性能数控系统是实现高精度、高效率、复杂形状加工的基础。

2. 砂轮修整与补偿功能 (Wheel Dressing and Compensation Function):
定义: 指数控系统自动进行砂轮修整(轮廓修整、补偿修整)和砂轮磨损补偿的功能。
评价: 自动化的砂轮修整可以保持砂轮的锋利度和形状,而磨损补偿则能确保加工过程中的尺寸精度。
重要性: 极大地提高了加工效率和加工精度的一致性。

3. 在线测量与反馈系统 (Online Measurement and Feedback System):
定义: 机床是否配备了激光干涉仪、接触式测量探头等在线测量设备,并能将测量结果实时反馈给数控系统进行自动调整。
评价: 能够实时监控加工过程和工件尺寸,实现闭环控制,大幅提高加工精度和良品率。
重要性: 对于超精密加工至关重要,是实现“一次合格”的关键技术。

4. 编程与操作的便捷性 (Programming and Operation Convenience):
定义: 机床的编程方式(手工编程、CAM编程、图形化界面编程)和操作系统的直观性。
评价: 易于学习和操作的系统能减少操作人员的培训成本,提高生产效率。
重要性: 影响生产的灵活性和效率。

五、 可靠性与维护类参数

这些参数关系到机床的长期运行和使用成本。

1. 机床可靠性与稳定性 (Machine Reliability and Stability):
定义: 指机床在长期运行过程中发生故障的频率和时间间隔,以及其工作状态的稳定性。
评价: 通常通过MTBF(平均无故障时间)、MTTR(平均修复时间)等指标来衡量。良好的设计、制造工艺和选用高质量的零部件是保障可靠性的关键。
重要性: 直接影响生产的连续性和成本。

2. 易损件寿命与维护便捷性 (Wear Parts Lifespan and Maintenance Convenience):
定义: 机床上易损件(如导轨副、轴承、丝杠、油封)的寿命以及维护和更换的难易程度。
评价: 易于维护和备件易于获取,可以降低使用成本。
重要性: 影响机床的长期运行成本和停机时间。

3. 电气与液压系统的稳定性 (Electrical and Hydraulic System Stability):
定义: 机床上电气元件(伺服驱动器、编码器、传感器)和液压元件(油泵、阀)的质量和稳定性。
评价: 高质量的电子和液压元件能确保机床的稳定运行,减少故障。
重要性: 是机床正常工作的基础。

如何综合评价?

1. 明确需求: 首先要清楚自己加工的工件类型、精度要求、产量需求、预算等。
2. 对比关键参数: 针对性地对比不同机床在精度、效率、刚性、控制系统等方面的关键技术参数。
3. 参考用户评价与行业口碑: 了解同类型用户的使用体验和机床品牌的行业口碑。
4. 实地考察与试磨: 如果条件允许,最好到制造商那里进行实地考察,了解机床的制造工艺,并进行试磨,以直观地评估其性能。
5. 考虑售后服务: 良好的售后服务和技术支持对于保证机床的长期稳定运行同样重要。

总之,评价一台数控磨床的性能,需要围绕其加工精度、生产效率、设备刚性与稳定性、控制智能化程度以及长期可靠性这几个核心维度,深入分析各个相关的技术参数。只有全面、细致地考察这些方面,才能选购到最适合自己需求的数控磨床。

网友意见

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一直以来,我都想写一篇如何验收一台数控机床的文章,今天借着这个话题,来说明一下如何评价一台数控机床的性能,虽然我的主业是做数控铣床的,但是曾经也研发过一台数控磨床,相应的验收标准也都在,所以就接着这个话题展开说明一下。

1、看用途是否合适。

其实数控磨床分很多种类型的,有数控平面磨床,数控外圆磨床,数控内圆磨床,数控坐标磨床等多种类型,而作为一个用户,最重要的就是根据各种数控磨床的加工特性来选择适合自己使用的设备,具体的数控磨床使用特性在这里就不赘述了,有兴趣的朋友可以自己去百度一下,如果连这点付出都不想去做的话,那还是别干这一行了。

在设备的选择上,本人有一个建议,不要去选择那些功能太多,结构太过复杂的产品,不要以为这样子很牛逼,中国有句老话“多个庙就多个鬼”,功能太多的产品并不见得就是好产品,尤其是在频繁长期使用的设备上,很多功能其实很少有使用的机会,但是一些山寨厂家为了给自己的产品创造所谓的“亮点”,画蛇添足的增加了很多附加功能,如此不仅没有提升设备的使用效率和价值,反而影响其主要功能的精度和稳定性,有一种得不偿失的错位。

就拿曾经满大街流行的山寨手机来说,什么功能都有,乱七八糟一堆,看起来很牛逼的样子,实际上手机真正的电话功能却做得差强人意,更甚者为了一堆附加功能,而牺牲了通话功能的稳定性,虽然他们曾经满足了一部分“没品味”人群的“傻X”式需求,但是最终还是统统都销声匿迹了。

所以机械设备的选择也讲究“专业化”、“通用化”、“专注化”、“简单化”等特点,只要把它最主要的功能做好就是好设备,只要把精度做好,把稳定性做好,把产品服务做好的产品就是好产品,这个世界上没有万能的设备,只有专一的好设备。

2、看产品的结构是否合理

其实现在很多机械设备已经做得几乎没有什么准入门槛了,什么样的人都可以做,什么样的人都在做,但是真正做得好的并没有看到几家,这是我们国家制造业的尴尬,也是一个机械人的尴尬,尤其是设备光机出现后,更是极大的降低了这个行业的准入门槛,一个机械设计工程师加一个电气设计工程师就可以完成一台数控机床的设计、制造、销售、售后等一系列环节,对于一些行业深度从业者来说,这已经是很司空见惯的事情,这也导致了国内设备厂家的恶性竞争,不断的降价,再降价,有时候为一个订单,甚至可以做一些赔本赚吆喝的买卖,尤其是一些大厂,他们很明确的拿出一个机型来抢占市场,这个机型他们是不赚钱的,甚至是亏本销售的,要的就是吸引消费者,很多人还将这种经营方式联系到互联网销售上,什么狗屁先占领市场,培养消费者习惯,然后在通过消费习惯来赚钱,狗屁不通,这个行业根本就不是这么玩的。

当然很多小厂也是不要命的玩低价销售策略,只要有个“酸菜鱼”的利润就敢接单子生产,更甚者为了拿到订单也学着大厂拼价格,赔本赚吆喝,最后受不了了的时候,就给机床“减配”,不要以为只有汽车行业有“减配”这个说法,其实在机械设备行业,“减配”这种猥琐的事情也是广泛的存在,因为对于很多消费者来说,数控机床的配置始终是一个很专业的问题,大部分人对如何界定一个机床的配置是否合理,是否合乎价值是没有经验和判断标准的,所以很多时候,消费者以为自己能低价买到一个数控设备就是占了大便宜,须不知“羊毛出在羊身上”,你最后还是要为你的贪婪与愚蠢买单。

我们今天就来谈一下,有哪些位置是容易让机械设备厂家“减配”的地方,你是否曾经注意过这些地方。

1)、设备的结构与材料上的减配

一个合格而规范的产品设计,在产品的结构处理,材料的选择、零件的壁厚、热处理方式等方面都存在很考究的步骤,是需要经过严格的核算材料受力,计算抗拉强度,计算材料变形量,核算零件稳定性等的,但是这个“保险系数”就是他们做手脚的地方,举个例子,假如我们将设备零件的抗拉强度设定为该设备零件使用状态的屈服强度的2倍,也就是说在结构设计,材料选择、零件壁厚等诸多参数里,一定要满足大于等于零件屈服强度的两倍才算是合格,但是有的厂家为了节约成本,可能只是把这个零件的抗拉强度只做到了理论屈服强度的1.5倍,从实际使用情况来说,肯定是可以用的,因为零件的屈服强度都是按极端使用条件来计算的,但是从零件的稳定性和可靠性来说,1.5倍和2倍就存在很大的差距,因为保险系数不同了。但是这对很多用户来说,他们是看不到这个东西。

再例如材料,很多厂商为了以次充好,他们在选择材料的时候也是费尽心机,例如我们设备基体经常采用的HT250灰口铸铁来说,很多人在关键部位使用的可能是参有大量杂质的铁水来浇铸的零件,如此势必导致零件存在夹砂、气孔、疏松等铸造缺陷,这在很大程度上会影响零件的使用强度和加工稳定性,从而影响机床的加工精度和加工稳定性,但是对于大部分用户来说,他们依然看不出来。

还有热处理方式,通常一个设备所有的铸件,从铸造翻砂到加工完成至少要经过两次时效处理,如此才能最大限度保证消除零件的铸造应力和加工应力,在还是计划经济的时代,通常的铸造大件,会在铸造好后暴露在自然条件下放置半年以上再进入机械加工工序,经过这样放置的铸件可以最大限度的释放铸造应力,从而保证零件的加工稳定性,从而极大的保证机床设备的加工精度和稳定性,但是市场经济高度发展的今天,这种自然时效处理显然已经不合适了,因为生产周期已经不允许这样的操作,很多厂家就采用加热来进行时效处理,去除铸件种的铸造应力和加工应力,正规的做法是在铸件翻砂后进行一次时效处理,去除铸造过程中的热应力,然后零件进行粗加工处理,粗加工后再将零件时效处理一次,去除加工过程中产生的应力,然后放置几天再进行半精加工工序,然后在放置几天,再进行精加工工序,这都是有严格规定,但是现在很多小厂,甚至大厂都没有严格的执行这些零件加工程序,试问有如何能够保证零件的质量,如何能够保证机床的质量。

如何判断?下面教大家几个方法,首先看结构,看主体零件的结构布局是否合理,如果是外行,就看外观是否对称均匀,是否看起来顺眼,然后看零件的内腔是否具备了足够的加强筋,加强筋的交错是否具有结构对称,布局均匀等特性,再检查一下零件的板筋厚度是否够,也可以通过机床的整机重量来判断,相同类型的机床,一定要选择重一点的,这绝对不是几斤铁那么简单的事情,因为加工设备作为工业母机,加工的精度和稳定性大部分来自于结构和零件自身的可靠性和稳定性,有时候,多几斤铁带来的价值远远超过那几斤铁本身的价值,还有几十看没有刮腻子的零件(非加工面)是否光滑而均匀,这是判断材料是否合格的一个重要标志。如果材质不均匀,铸件的表面会存在很多夹砂、崩塌、气孔等,如果是导轨面和工作台面,还要注意是否有气孔和疏松得出现,这也是判断机床是否具有高品质的一个很重要的标准。

2)在数控系统上的减配

首先是数控系统的品牌的选择,现在市面上比较流行和广泛使用的有三个梯队的数控系统产品,他们分别是:(1)第一梯队:发那科、西门子等;(2)三菱、力士乐等;(3)华中数控、广州数控等;还有一些不入流的我们就不在这里说明了,当然也还有很多是一些牛逼的数控机床厂家自带的系统,也很不错,但是我们今天来讨论一下市面上比较普遍的这些系统。

如果你购买的数控机床在和市面上主流机床做比较的时候,一定要注意比较数控系统的品牌,因为不同的数控品牌,几万块钱的差距随便都有了,更重要的是,数控系统的品牌直接决定了数控机床的加工精度和稳定性,更甚者决定了你购买机床的损坏频率,这个事情也是需要特别注意的。

同时,即使是相同的数控系统品牌,也要注意是否存在“减配”的现象,因为相同的数控系统品牌也存在高端、终端和低端的区别,也存在很多功能模块是否开放和购买的区别,这个需要用户自己去做一些横向的对比,尤其是把一下看起来性价比很高的机床和主流厂商的机床去做一个参数的对比,这样就很容易发现其中的奥妙,也很容易看到其中的差距。

我个人最推荐的数控系统是:日本发那科,我爱祖国,但我更爱好产品,就这么简单。

3、看数控磨床的出厂精度

通常每台数控磨床在出厂前都会有一份产品检验证书,这份产品检验证书上有该型号数控磨床的各项国家规定的必检的磨床精度,下面就以我做的那台数控精密磨床的检验证书来做一个说明。




从上面的精度检验项目中我们可以大致看出,这台数控磨床的检验标准和检验项目,也能够知道你说购买的那台数控磨床的实际检验精度。

同时你也可以核对一下国家标准规定的磨床出厂检验精度,通常的规则是,设备生产厂家的检验标准要高于国家规定的行业标准,实际的磨床出厂精度要高于或者等于生产厂家的检验标准,如果有任何出入的地方,则可以判定这台数控磨床不合格。

并在这台数控磨床从厂家发出到达你指定的位置后,你可以要求厂家的调试人员在安装现场对数控磨床的精度进行再次检测,这是很正当的要求,他们也有义务配合你的这个要求,因为数控磨床经过一路的“颠簸劳顿”,在如此浮躁的市场经济的影响下,难免有个别检验项目出现不合格的现象,这时候你可以要求调试人员对该磨床的精度进行调整,如果调整不能解决问题,你可以提出换货或者退货要求。

因为我所设计的这台磨床并不是传统意义上的磨床,是一台具有特殊用途的磨床,所以在很多检验标准和结构方式上和普通的平面磨床有很大的差异,所需要检验的项目也有非常大的不同,所以针对平面磨床的检测并不适合套用本检验标准,你可以直接在机床设计手册上查出磨床的检验标准,也可以通过国家标准中心来购买相应的磨床检验标准来核对。当然最好是结合设备供应的出厂标准来检验。

4、我国数控磨床行业发展

略。。。。我不是这个行业的,没有发言权,也没有做个相应的调研,不好说。你可以去看一些国家发布的行业统计资料,但是从我使用的情况来看,国内的数控磨床,可以用,但是一些精密的磨床还是普遍使用国外的居多,不知道是国人独有的“崇洋媚外”思想作祟,还是真的国外的磨床就是高出我们很多也就不得而知了。

5、国内的骨干企业

略。。。。原因同上,不了解,不评论。

。。。。。。。。分割线。。。。。。。。

一篇实用文章;

写到头昏脑涨;

回头一看点赞;

心都凉了大半;

是我论述无力;

还是专业惨淡;

再看娱乐八卦;

一片繁荣景象;

顿时泪如雨下;

工业振兴何望?

我虽心怀理想;

无奈人孤势单;

更蒹才疏学浅;

能力更是一般;

期望后生可畏;

复我大国央央。

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    这篇《一名非典型985毕业生的大学简史》着实引人入胜,也让人忍不住想仔细说道说道。作者的叙述方式相当有意思,他很聪明地避开了那种流水账式的毕业总结,而是选择了一条更具个人色彩,也更能引发共鸣的路子。首先,从题目就能看出作者的“不一般”。“非典型985毕业生”这个标签一抛出来,就立刻抓住了读者的好奇心.............

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