数控机床机械结构设计的运用

数控机床机械结构设计的运用

吕彭晖

浙江日发精密机械股份有限公司，浙江省312530

摘要：随着我国机械工业的发展，航天制造业等高科技产业也取得了进步。为了保障市场的稳定性，需要对相关企业大型模具加工中心应用的加工功能进行优化和改善，实现高速加工的目的，满足市场需求量。为了全面提高数控机床所的应用性能，就需要在进行技术制造的过程中，以科学有效的方式来设置好机械结构。文章主要探讨了数控机床机械结构设计的主要内容，并以此为基础提出了制造技术发展的新动态，希望能够为今后的数控机床发展和进步提供有力基础。

关键词：数控机床；机械结构设计；运用

引言

随着高性能无级变速主轴和传动系统的应用，数控机床的机械结构也发生了重大的变化：其传动链进一步缩短，机械传动结构进一步简化。同时数控机床机械结构的刚度以及阻尼精度，都有很高的要求，只有这样，才可以适应长时间的自动加工。另外，高效传动部件像滚动导轨、消隙齿轮传动副等的大量应用，也进一步减小了机床的摩擦，从而提高了数控机床的加工精度。数控机床机械结构的研究与优化是非常必要的。在进行相关的科研工作中，首先应熟知数控机床机械结构的特点，详细了解其主轴、支承、机械传动等部件的功能及特性，只有这样才可以增强机械结构设计的可靠性，从而确保其加工精度，继而保证数控机床的整体性能。同时，在设计的过程中，也要考虑其动静刚度、精度、抗震性能等，还要考虑到传动、变速系统是否搭配合理，才能保证数控机床的自动化操作既稳定又可靠，也可以为数控制造技术的进一步升级奠定一定的实践基础.

1数控机床机械结构特点

1.1自动化

数控机床可以进行自动化的操作，生产效率相对较高。除切割、成型的生产过程可以由工作人员进行控制以外，大多情况下都不需要人力的参与。而通过自动化，能够准确生产出所需要的工业产品，能够在保证生产安全性和高效性的同时，避免人力、物力、财力的浪费。

1.2高技术化

数控机床通过操作计算来进行工作，其优点主要体现在运作相对稳定、安全、精准等，通过高技术应用，使生产过程变得更加简单。这就要求数控操作人员的技术随之提升，确保熟练掌握操作方式方法。企业可以聘请专家学者给操作人员讲解最先进的技术知识，使操作人员能够适应数控机床结构上的变化、升级、创新。

1.3智能化

在生产产品过程当中，数控机床直接在机械内部设计相关生产程序，只要掌握操作程序就能够进行智能化的操作，使数控机床的集成功能得以充分发挥。通过将产品加工程序进行升级，逐渐使人力脱离数控机床操作。智能化也能够适应高科技经济的快速发展，但是智能化的操作需要与相关高技能人才相匹配，只有在两者有机结合的情况下才能给数控机床提供有力支持。

2数控机床机械结构设计的运用

2.1床身设计与制造技术

在设计数控机床时，床身设计要考虑的影响因素较多，像强度、热变性、抗震性、刚度等都要考虑在内，而且数控铸件也应为封闭式截面，像床身中的隔板、肋条也要合理的安排，这样才能保证床身载荷分布均衡，从而确保数控机床强度的稳定。为了保证排屑、排水的顺畅，床身尽量要选用倾斜隔板。机床导轨作为床身的关键部件，为了维修方便，可以选择矩形，当然矩形也可以增加机床导轨的承载力，使其更加的结实耐用。其中，有的导轨是需要贴塑处理的，贴塑后可以解决床身导轨的摩擦问题。

2.2主轴部件

在数控机床机械结构设计时，必须注意主轴部件的设计，因为这是机床控制能力高低的关键部件。主轴部件可以分解为八大部分，其中主电机是实现数控机床无极调速的关键部分。通过主电机能控制机床在一定范围内实现无极调速。同时还可以提高机床的抗震性、热稳定性。而主传动系统能提高刀具的切削功率，使机床均匀输出功率，进而使机床的切削速度变快。而主轴部件则可以使机床的机械操作不变形，从而进一步的提高数控操作的刚度、精度、稳定性，从而提高机床的整体工作效率。

2.3进给设计与制造技术

进给设计其实就是与X、Y、G轴有关的设计，能直接影响机床的整体质量，这是设计的核心步骤。1）X轴进给。X轴进给主要由伺服电机、连轴器等七大部分组成。其中，伺服电机是数控机床动力的主要来源，并能实现无极调速；同时利用滚珠丝杠使数控机床保持直线运动，最终确定其运动轨迹。2）Y轴进给。Y轴进给与X轴进给在组成上是没有多大区别的，也是由七部分组成，这其中伺服电机与无极调速关联密切，电机工作后，联轴器工作，螺杆旋转，就开始直线运动，也就带动Y轴运动。在设计时，要掌握好滚珠丝杆的固定和游动状态，调整好轴承支撑座，这样就可以使数控机床在设计时的复杂度降低[3-4]。3）Z轴进给。Z轴进给相比于X、Y轴进给的数控机床组成少了一部分，Z轴进给只有六部分组成，在无极调速基础上，可以带动联轴器、螺杆旋转的同时，丝杠螺母座也开始直线运动。当然在这其中，滚珠丝杆依然有固定、自由两种模式。这种方式在简化设计的同时，还可以降低数控机床的复杂性。

3数控机床机械结构优化的策略

3.1提高数控机床的稳定性

从机床运转和结构设计方面来看，数控机床由于长时间的运行，往往会受到损害，导致在后期生产过程当中产生不稳定的因素，影响产品质量和标准。在了解内部结构设计的基础之上，通过合理的方式减小运行过程中所产生的惯性和不必要的波动。可以采用新型材料将其内部升级，对于提高稳定性有很大帮助。例如，可以采用刚性结构设计，减轻相关材料的重量，对于机械自身则可以选用防震效果较好的材料，从而增加数控机床的稳定性。

3.2引进新技术

为了使数控机床得到更好发展，企业要大胆引进新技术。其中，三维稳定性仿真技术能够有效提升机床的操作技术，通过产品模型的具体测算和设计，建立信息电路的操作流程。通过贪婪算法能够准确快速的计算出所需要产品的相关数据，从而有效减少工作当中存在的不足，为机床的具体操作流程提供有效指导，使其在高效运转当中达到理想的生产目标。

4制造技术新动态

制造技术的新动态就是数控机床功能的复合化，复合型机床的含义主要指的是能够在一台机床上尽可能地完成从产品毛坯到成品的各种设计阶段加工要素。并且结合其产品的具体结构特点，来进行工艺的复合性生产和工序的复合性生产，其中工艺的复合性铣床。主要类型有，镗铣钻复合机床加工中心，车铣复合机床加工中心，车削加工中心，铣镗钻车复合加工中心，工序复合型机床加工中心，工具型复合铣床主要是通过多面多轴的联动加工形式来进行双主轴车削中心的建立，通过复合机床来进行产品加工，尽可能减少装卸问题，节约更换时间，能够自动的调整刀具减少人为操作过程中所产生的误差，全面提高零件的加工精度和质量，缩短了产品的制造周期，全面提高了机械制造业的生产效率。

结语

我国的数控机床生产业主要面临的发展挑战是国内的市场占率不高，结合相关资料证明，国产数控机床只占据我国经济市场的38%左右，之所以会产生这一发展情况，主要是因为产品的质量远低于国外，产品生产过程中的运行可靠性不足。因此，为了提高国产市场占有率，就需要在进行机械制造工业发展的过程中，运用科学的技术手段来向着精密化、集成化、自动化、智能化发展。

参考文献

[1]葛建伟.数控机床机械结构设计与制造技术的发展新动态[J].工业设计,2016(7):152-152+154.

[2]安汝伟,王廷猛,张太勇,等.数控机床机械结构设计和制造技术新动态的探讨[J].内燃机与配件,2019(3):77-78.