1.4 数控机床的主要性能指标

1.4.1 数控机床的精度

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

1．定位精度和重复定位精度

定位精度是指实际位置与数控指令位置的一致程度。不一致量表现为误差。

定位误差包括伺服系统、进给系统和检测系统的误差，还包括移动部件导轨的几何误差等。定位误差直接影响加工零件的尺寸精度。

重复定位精度是指同一台数控机床上，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、刚度以及摩擦特性等因素的影响。一般情况下，重复定位误差是呈正态分布的偶然性误差，它影响批量加工零件的一致性，是一项非常重要的性能指标。

表1-2所示为GB/T16462—1996《数控卧式车床精度检验》中规定的数控车床位置精度指标。

2．分度精度

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

表1-3所示为几种加工中心的精度指标。

1.4.2 数控机床的控制轴数与联动轴数

数控机床的控制轴数通常指机床数控装置能够控制的进给轴数。数控机床控制轴数与数控装置的运算处理能力、运算速度及内存容量等有关。数控机床完成的运动越多，控制轴数就越多，对应的功能就越强，同时机床结构的复杂程度与技术含量也就越高。

联动轴数是指数控机床同时控制多个坐标轴协调动作的进给轴数目。它反映数控机床的曲面加工能力。数控机床联动轴数越多，控制系统就越复杂，加工能力就越强。

1.4.3 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．最高主轴转速和最大加速度

最高主轴转速是指主轴所能达到的最高转速，它是影响零件表面加工质量、生产效率以及刀具寿命的主要因素之一。随着刀具、轴承、冷却、润滑及数控系统等相关技术的发展，使中等规格的数控机床的主轴转速都有了很大的提高，如数控车床从过去的2000r/min提高到6000r/min，加工中心从过去的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与主轴一体的电主轴，可以使主轴达到每分钟数万转。最大加速度是反映主轴速度提速能力的性能指标，也是加工效率的重要指标。

2．最高快移速度和最高进给速度

最高快移速度是指进给轴在非加工状态下的最高移动速度，最高进给速度是指进给轴在加工状态下的最高移动速度，它们也是影响零件加工质量、生产效率以及刀具寿命的主要因素。这两个指标受数控装置运算速度、机床动态特性及工艺系统刚性等因素的限制。统计资料表明，数控机床的最高进给速度已从过去的12m/min提高到60m/min。

此外，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。

3．行程

行程是指移动坐标轴可控制的运动区间，它反映该机床允许的加工空间，一般情况下工件轮廓尺寸应在机床坐标轴行程允许的范围之内。

4．回转轴的转角范围

转角范围是指回转坐标轴可控制的摆角区间，也反映该机床的加工空间。

5．刀库容量和换刀时间

刀库容量和换刀时间会影响机床的加工效率。

刀库容量是指刀库内所能存放刀具的数量。它反映该机床能加工工序内容的多少。大容量的刀库相对于小容量的刀库，在选刀时占用的时间长。一般中小型加工中心的刀库容量多为16～60把，大型加工中心达100把以上。

换刀时间是指具备自动换刀系统的数控机床，其刀具交换机构将主轴上刀具与刀库中下一个工步需用的刀具进行交换所用的时间。目前国内加工中心的换刀时间由过去的10～20秒，缩短为1～5秒。