立式鏜銑類加工中心在機械制造、模具生產等應用十分普遍。但是，如何選擇一臺適合自己使用的機床很重要，在選購加工中心時單純地考慮機床規格型號或系統類型等是不夠的。在此，根據多年立式鏜銑類加工中心機床的應用實踐，談談立式鏜銑類加工中心選型時需要考慮的問題。

    一、數控系統的選擇

    數控系統是立式鏜銑類加工中心選購時需要考慮的首要問題，主要有以下幾方面。

    1．控制軸數和最大聯動軸數
    控制軸數和最大聯動軸數是兩個不同的概念，一臺加工中心的硬件配置有幾個軸，相應地控制軸數就有多少。但是最大聯動軸數必然≤控制軸數，三軸二聯動（俗稱二軸半）或四軸三聯動（俗稱三軸半）等都是常見的。

    2．最小指令單位
    數控系統的最小指令單位即系統脈沖當量，常見的有0.005mm、0.001mm、0.0001 mm等多種，一般選用0.001mm的居多。因為0.005mm對加工中心而言不夠精密，而0.0001mm對一般的硬件又很難響應。

    3．顯示界面及圖形功能
    數控系統顯示界面通常有CRT彩色顯示器和TFT液晶顯示屏兩種，TFT液晶顯示屏是發展趨勢，建議采用TFT液晶顯示屏；圖形功能即數控系統程序校驗圖形模擬顯示功能，能使工件誤切削率大大降低。

    4．后臺編輯及直接數字控制（DNC）功能
    后臺編輯功能使數控機床在自動執行程序的情況下，同時可以進行NC程序編輯操作，具有后臺編輯功能的數控系統可以減少零件加工的輔助時間，提高機床生產率；當數控系統內存容量不大，而數控加工程序過大時，只有借助機床外圍設備存程序。如較復雜曲面加工時，由專用CAM軟件生成的G代碼褚序通常較大，機床需邊加已立接受外圍設備傳來的后繼程序，此時機床必須具備DNC功能。

    5．系統I/O功能
    所謂I/O功能，即數控系統與其他外圍設備之間的通信理能，目前常見的通信介質主要有軟盤驅動器、異步串行RS23:接口、以太網絡接口等。軟盤驅動器的應用比較便捷，但軟盤百靠性不高且容易攜帶病毒損害數控系統，不宜頻繁使用；異步4行RS232接口通信不夠方便，需要專門在機床附近配置PC機，且其數據線不宜過長（一般不超過5m），否則會影響程序傳輸速度及可靠性，但當程序過大系統內存容量不夠需要進行DNC加工時，RS232就顯示其獨特優勢了，所以當前異步串行RS232接口通信的應用較普遍；以太網絡接口最大特點就是可以充分體現網絡的優勢，可以進行遠程程序傳輸，這也是目前數控系統發展的一大趨勢。
    對于數控系統的其他功能，通常都是常規配置，用戶在選購時可以不必過多考慮。

    二、主軸功能選擇

    主軸是加工中心的主要部件，選擇時主要考慮的因素有主軸功率和調速性能。

    1．主軸功率選擇
    數控機床的主電機功率在同類規格機床上有不同的配置。目前一般立式鏜銑類加工中心主軸轉速在4000～8000r/min，主軸功率7.5kW；高速型立式加工中心主軸轉速可達10000～60000r/min，主軸電機功率11.5kW或者更高。主軸電機功率反映了機床的切削效率、切削剛性和機床整體剛度。在中小型數控機床中，都采用功率較大的交流可調速電機直聯主軸，甚至采用電主軸結構。這樣的結構在低速中轉矩受到限制，為確保低速輸出轉矩，就采用大功率電機，所以數控機床主軸電機比同規格普通機床大好幾倍。故當較多采用低速加工時，必須對擬選擇機床的百氏速輸出轉矩進行校核。

    2．主軸調速性能
    交流電機變頻調速比直流電機調速優越，也比調壓調速、變極調速，串級調速方式優越。其調速平滑、調速范圍寬、效率高、特性好、結構簡單、機械特性硬、保護功能齊全，運行平穩安全可靠，在生產過程中能獲得最佳速度參數，一般能節電30%，是理想的調速方式。在變頻調速中使用最多的是電壓型變頻調速器，先將三相交流電經橋式整流為直流電，脈動的直流電壓經平滑濾波后在微處理器的調控下，用逆變器將直流電再逆變為電壓和頻率可調的三相交流電源，輸出至需要調速的電機上。通過變頻器可任意改變電源輸出頻率從而任意調節電機轉速，實現平滑的無級調速。

  三、驅動、伺服單元選擇

    進給軸電機通常有步進電機和伺服電機兩種，相應地也有兩種對應的驅動器。兩者在控制方式上相似，但使用性能和應用場合存在著較大的差異。

    1．控制精度
    兩相混合式步進電機步距角一般為3.6°、1.8°，五相混合式步進電機步距角一般為0.72°、0.36°；而交流伺服電機的控制精度由電機軸后端的旋轉編碼器保證，對于帶標準2500線編碼器的電機，由于驅動器內部采用了4倍頻技術，其脈沖當量為360°/10000=0.036°。對于帶17位編碼器的電機，驅動器每接收217=131072個脈沖電機轉一圈，即其脈沖當量為360°/131072=9.89s，是步距角為1.80的步進電機的脈沖當量的1/655。

    2．低頻特性
    步進電機在低速時易出現低頻振動，振動頻率與負載情況和驅動器性能有關，一般認為振動頻率為電機空載起跳頻率的一半。這對于機器的正常運轉非常不利，當步進電機工作在有田時，采用在電機上加阻尼器，或驅動器上采用細分技術等來克服低頻振動現象；而交流伺服電機運轉非常平穩，在低速時不會出現振動，交流伺服系統具有共振抑制功能，可涵蓋機械的剛性不足，并且系統內部具有頻率解析機能（FFT），可檢測出機械的共振點，便于系統調整。

    3．矩頻特性
    步進電機的輸出力矩隨轉速升高而下降，且在較高轉速時會急劇下降，其最高工作轉速為300～600r/min。交流伺服電機為恒力矩輸出，在額定轉速（一般為2000r/min或3000r/min）以內，都能輸出額定轉矩，額定轉速以上為恒功率輸出。

    4．過載能力
    步進電機不具有過載能力；交流伺服電機的速度和轉矩過載能力則較強。其最大轉矩為額定轉矩的三倍，可用于克服慣性負載在啟動瞬間的慣性力矩。步進電機因無過載能力，在選型時，往往需要選取較大轉矩的電機，而機器在正常工作期間又不需要那么大的轉矩，便出現了力矩浪費的現象。

    5．運行性能
    步進電機的控制為開環控制，啟動頻率過高或負載過大時易出現丟步或堵轉，停止時轉速過高易出現過沖，為保證其控制精度，應處理好升、降速問題。交流伺服驅動系統為閉環控制，驅動器可直接對電機編碼器反饋信號進行采樣，內部構成位置環和速度環，一般不會出現丟步或過沖，控制性能更為可靠。

    6．速度響應性能
    步進電機從靜止加速到工作轉速（一般為每分鐘幾百轉）需要200～400ms。交流伺服系統的加速性能較好，以松下MSMA40OW交流伺服電機為例，從靜止加速到額定轉速3000r/min僅需幾ms，可用于要求快速啟停的控制場合。

    四、機床導軌選擇

    數控機床導軌通常有硬軌和線軌兩種。硬軌能較好地保證機床工藝系統的剛性，線軌是目前高檔數控機床的首選。線軌即滾動直線導軌副，是由導軌、滑塊、鋼球、返向器、保持架、密封端蓋及擋板等組成。滾動直線導軌副使各軸運動精度大大提高，所需驅動功率大幅度下降，只相當于普通機械的1/10，并且線劃心王適應高速直線運動，其瞬時速度比滑動導軌提高數倍。

    五、滾珠絲杠的選用

    數控機床均已采用滾珠絲杠，常用的滾珠絲杠副結構有內循環反向器式和外循環插管式。其中內循環反向器式滾珠絲杠徑向及軸向安裝尺寸小，安裝簡便，單螺母預緊、綜合誤差小，但如果用于高速滾珠絲杠副，由于導程較大，反向器尺寸較長，承載的鋼球數減少，且鋼球高速時流暢性差，是不適合的；而外循環插管式結構簡單、承載能力大、不受導程的限制，因此，外循環插管式滾珠絲杠被選作高速滾珠絲杠副的結構。

    六、自動換刀（ATC）的選用

    根據現場統計數據表明，在加工中心的使用故障中有50%左右與ATC裝置有關，但ATC又是提高設備加工效率的基本部件，因此建議用戶應在滿足使用要求的前提下，盡量選用結構簡單和可靠性高的ATC，這樣也可以相應地降低整機價格。
    當然，用戶在選擇加工中心時需要考慮的問題是多方面的，如機床外觀、外型尺寸、人機工程要求、機床價格、售后服務等。