数控机床的主要性能指标

数控机床的主要性能指标

一、数控机床的精度

精度是数控机床的重要技术指标之一。精度主要指加工精度、定位精度和重复定位精度。

1、定位精度和重复定位精度

定位精度是指数控机床工作台等移动部件实际运动位置与指令位置的一致程度，

其不一致的差量即为定位误差。

定位误差包括伺服系统、检测系统、性进给系统等误差，还包括移动部件导轨的几何误差等。定位误差将直接影响零件加工的位置精度。

重复定位精度是指在同一台数控机床上，应用相同程序相同代码加工一批零件，所得到的连续结果的一致程度。

重复定位精度受伺服系统特性、进给系统的间隙与刚性以及摩擦特性等因素的影响。

一般情况下，重复定位精度是成正态分布的偶然性误差，它影响一批零件加工的一致性，是一项非常重要的性能指标。

2、分度精度

分度精度是指分度工作台在分度时，实际回转角度与指令回转角度的差值。分度精度既影响零件加工部位在空间的角度位置，也影响孔系加工的同轴度等。

3、分辨率与脉冲当量

分辨率是指可以分辨的最小位移间隔。对测量系统而言，分辨率是可以测量的最小位移；对控制系统而言，分辨率是可以控制的最小位移增量，即数控装置每发出一个脉冲信号，反映到机床移动部件上的移动量，一般称为脉冲当量。脉冲当量是设计数控机床的原始数据之一，其数值的大小决定数控机床的加工精度和表面质量。

脉冲当量越小，数控机床的加工精度和加工表面质量越高。

4、加工精度

近年来，伴随着数控机床的发展和机床结构特性的提高，数控机床的性能与质量都有了大幅度的提高。中等规格的加工中心，其定位精度普通级达到(±0.005∽

±0.008)mm/300mm，精密级达到±0.001∽±0.003mm／全程；普通级加工中心的加工精度达到±1.5μm ，超精密级数控车床的加工圆度已经达到0.1μm ，表面粗糙度为Ra0.3 μm 。

二、数控机床的可控轴数与联动轴数

可控轴数是指数控系统能够控制的坐标轴数目。该指标与数控系统的运算能力、运算速度以及内存容量等有关。目前，高档数控系统的可控轴数已多达24轴。

数控机床的联动轴数是指机床数控装置控制的坐标轴同时达到空间某一点的坐标数目。目前有两轴联动、三轴联动、四轴联动、五轴联动等。三轴联动数控机床可以加工空间复杂曲面；四轴联动、五轴联动数控机床可以加工宇航叶轮、螺旋桨等零件。

三、数控机床的运动性能指标

数控机床的运动性能指标主要包括主轴转速、进给速度、坐标行程、回转轴的转角范围、刀库容量及换刀时间等。

1、主轴转速

目前，随着刀具、轴承、冷却、润滑及数控系统等相关技术的发展，数控机床主轴转速已普遍提高。以中等规格的数控机床为例，数控车床从过去的1000∽2000r/min提高到4000∽6000r/min ，加工中心从过去的2000∽3000r/min提高到现在的10000r/min以上。在高速加工的数控机床上，通常采用电动机转子和主轴一体的电主轴，可以使主轴达到每分钟数万转。这样对各种小孔加工以及提高零件加工质量和表面质量都极为有利。

2、进给速度和加速度

数控机床的进给速度和切削速度一样，是影响零件加工质量、加工效率和刀具寿命的主要因素。目前国内数控机床的进给速度可达10～15m/min，国外一般可达15～

30m/min 。

进给加速度是反映进给速度提速能力的性能指标，也是反映机床加工效率的重要指标。国外厂家生产的加工中心加速度可达2g。

3、坐标行程

数控机床坐标轴X 、Y 、Z 的行程大小，构成数控机床的空间加工范围，即加工零件的大小。

4、刀库容量和换刀时间

刀库容量是指刀库能存放加工所需要的刀具数量。目前常见的中小型加工中心多为16～60把，大型加工中心达100 把以上。

换刀时间指有自动换刀系统的数控机床，将主轴上使用的刀具与装在刀库上的下一工序需用的刀具进行交换所需要的时间。目前国内生产的数控机床的换刀时间可达到4∽5s。

刀库容量和换刀时间对数控机床的生产率有直接影响。

数控机床的规格指标

¡规格指标是指数控机床的基本功能，主要有以下几方面。

¡ 1.行程范围

¡行程范围是指坐标轴可控的运动区间，它是直接体现机床加工能力的指标参数，一般指数控机床坐标轴X、Y、Z的行程大小构成的空间加工范围。

¡ 2. 摆角范围

¡摆角范围是指坐标轴可控的摆角区间，数控机床摆角的大小也直接影响加工零件空间部位的能力。

¡ 3.主轴功率和进给轴扭矩

¡主轴功率和进给轴扭矩反映数控机床的加工能力，同时也可以间接反映该数控机床的刚度和强度。

¡ 4. 控制轴数和联动轴数

¡控制轴数是指机床数控装置能够控制的坐标数目。联动轴数是指机床数控装置控制的坐标轴同时达到空间某一点的坐标数目，它反映数控机床的曲面加工能力。

¡ 5. 刀具系统

¡刀具系统主要指刀库容量及换刀时间，它对数控机床的生产率有直接影响。

¡ 1.6.2 数控机床的精度指标

¡ 1. 分辨率和脉冲当量

¡分辨率是指两个相邻的分散细节之间可以分辨的最小间隔。脉冲当量是指数控控制系统每发出一个脉冲信号，机床机械运动就产生一个相应的位移量，通常称其为脉冲当量。

¡ 2. 定位精度和重复定位精度

¡定位精度是指数控机床工作台等移动部件所达到的实际位置的精度。

¡重复定位精度是指在相同的条件下，采用相同的操作方法，重复进行同一动作时，所得到结果的一致程度。

¡ 3. 分度精度

¡分度精度是指分度工作台在分度时，理论要求回转的角度值和实际回转的角度值的差值。

¡数控机床的运动指标

¡ 1. 主轴转速

¡数控机床的主轴一般均采用直流或交流主轴电动机驱动，选用高速精密轴承支承，保证主轴具有较宽的调速范围和足够高的回转精度、刚度和抗振性。目前，数控机床主轴转速已普遍达到（5000~10000）r/min，甚至更高。

¡ 2. 进给速度

¡数控机床的进给速度是影响零件加工质量、生产效率以及刀具寿命的主要因素。目前国内数控机床的进给速度可达（10~15）m/min，国外为（15~30）m/min。

¡ 1. 平均无故障时间（Mean Time Between Failures，MTBF）

¡MTBF是指一台数控机床在使用中平均两次故障间隔的时间，即数控机床在寿命范围内总工作时间和总故障次数之比