浅析数控机床的机械结构

蔚小芬

呼和浩特市机械工程职业技术学校 内蒙古呼和浩特市 010051

摘要：数控机床的机械结构，是机床稳定性最主要的指标。如果数控机床机械结构满足生产需求，并且其误差小，变形小，将有利于提高设备的生产性能，保证设备能够按照工序完成切削等工作，大大提升自动化的水平，保证生产的产品能够达到设计的要求。本文浅析了数控机床的机械结构，主要分析了数控机床机械结构的组成、特点、基本要求和提高结构性能的措施。

关键词：数控机床；机械结构；组成；特点；措施

1.数控机床机械结构的组成

数控机床的组成结构一般包含以下几个部分：

一是主转动系统。它主要实现主切削运动，由动力源、传动件及主运动执行件组成，主要通过驱动装置的运动完成执行件的操作。

二是进给转动系统。实现系统的进给运动，主要将伺服驱动装置的运动和动力传给执行件。

三是基础支承件。基础支承件，结构功能简单，主要为了固定和支撑主要工作部件，使主要部件能够处于相对静止或者主要部件在运动时，保持相对稳定和正确的位置。

四是辅助装置。辅助装置灵活多样，一般时机床运动的辅助装置，一般包含润滑装置、液压气动装置及其自动换刀装置等。

五是包含其他辅助设备。例如回转工作台主要实现工件分度定位、实现工件回转，同时还包括附件等。

2.数控机床机械结构的主要特点

2.1结构简单、操作方便、自动化程度高

数控机床与普通机床相比，结构更为简单，特别是齿轮、轴承的数量减少很多，因此在结构上更为简单化。同时数控机床自动化高，都是通过程序控制指令进行操作，并且需要人员劳动力比较低，人员只需要关注设备的运行状态，不用对基础的整个处理过程进行控制，许多数控机床都没有手动操作系统，大大减少了人为操作的控制。

2.2广泛采用高效、无间隙传动装置和新技术

数控机床更重视的是自动化程度更高、精度更为精确，因此在设计上对产品要求更为严格，对技术要求更高。新产品的使用可以解决设计上的许多缺陷，并且设计的精度可以满足生产的要求，在主轴转速和快进速度上都给予了最大程度的阀块，这些性能的提升，很好的弥补了普通机床的缺陷，也为数控机床的推广奠定了坚实的基础。

2.3无人化、柔性化加工技术使用更宽广

数控加工工艺的功能集成化和工艺复合化是未来数控技术的发展新趋势。特别是一些特殊的机械部位，例如自动润滑装置、自动换刀装置、动力刀架等无操作和柔性化加工技术就得到了广泛的推广和应用。

2.4机械结构、零部件的要求更高

虽然数控机床得到了大量的普及，并且运行效率和精度更高，但是这些技术的提升，离不开机械机构整体性能的提升，数控机床自动操作、智能化生产必须要求机械结构整体水平要更高，零部件配套设备更为先进。同时自动化水平的提升，运转速度和速率更为快速和高效，因此对控制系统的可靠性要求也更为严格。

3.数控机床对机械结构的基本要求

3.1具有较高的静、动刚度和良好抗震性

机床的误差是数控机床必须高度重视的问题，要想确保机床加工的精度要求，必须要求机械结构要具有足够的静、动刚度，如果机械结构的静、动刚度可以保证需求，那么机床的抗变形能力就会得到有效控制。同时要求机械结构应该具有良好的抗震性，这样就可以使机械在切削时避免产生共振和颤振，减小机械结构震动产生的误差，提高机械结构的精度，减少切削带来的不确定误差。

3.2具有较好的热稳定性

机械结构受热一般会产生变形，影响机床的加工精度，那么为了确保机床受热变形，一定要保证所加工机械结构应该具有较高的热稳定性。机械结构受热主要来于机床运转时，电动机、轴承等连续工作，并且加上切削受热，使得热变形比普通机床更严重。因此数控机床对机械结构的热变形也要比普通机床更为严格。

3.3具有较高的运动精度和良好的低速稳定性

进给系统对最小的移动量要求更高，一般要求精度达到0.001mm，有的要求甚至更小，同时最低进给速度更低，一般仅有1mm/min，有的比这个速度还低。在这种情况下，就要求进给系统要具有更为严格的运动精度，并且对位置的移动也要求更为严格，才能保证工件的精确度。因此需要机械结构要具有良好的运动精度和良好的低速稳定性，来提升整体质量，满足生产的需要。

3.4具有良好的操作、安全防护性能

数控机床自动化程度高，高速运动部件较多，并且由于系统机械化程度高，要求数控机床要比普通机床更具有良好的操作性能，同时对安全性能的要求更好。另外，数控机床有许多是高压作业，许多具有良好的冷却系统，这样为了防止液体的飞溅，经常要求存储液体的容器安全性更高，防护性能更加优良。

4.提高数控机床性能的措施

4.1合理选择数控机床的总体布局

合理选择数控机床布局有助于提升整体工作效率，机床的总体布局直接影响到机床的结构和性能。总的说来，不同布局应该根据需求，制作不同的尺寸和重量，选择合适的形状来达到机床的功能。合理选择数控机床的总体布局，有利于机床发挥出最大的功能。

4.2提高结构件的刚度抗振性能

结构的刚度是机床最为关键的动态特性，直接对机械系统的质量、固有频率有直接的影响。提升刚度的措施也有许多，主要措施有以下几方面，一是提升机械部分的整体质量，选用合适的材料。二是选用合适的连接方式，保证结构与结构之间的连接满足设计的要求。三是合理利用平衡机构，使机械能够补偿部件变形。四是适当加大传动轴，缩短传动链，对轴承和滚珠丝杠等传动部件进行预紧等等。

4.3减少机床的热变形

热变形主要由于机械结构受热而引起。当前减少构件热变形的措施主要包含以下几种：一是在电动机和发动机的选用上，尽量选择低功耗的进行执行元件，使热量尽量最低。二是尽量减少构件和构件之间的摩擦。三是加强散热处理，使热量被其他物质吸收；四是对一些关键切削构件，采用高压和大流量冷却系统，使构件处于低热量状态。

4.4提高机床寿命和精度保持性

提高机床寿命，主要防止机床的磨损和加强部件之间运动的灵活性，因此在实际工作中主要通过增强零部件的耐磨性和增加机床运动部位之间的润滑作用来提升机床的寿命和提高机床的精度。

4.5安全防护和宜人的造型

数控机床在造型上，一定要选用合适的造型，造型首先要选用比较安全的，安全系数较高的布局进行，同时也要选用适宜操作的，并且尽可能选用自动化程度高的造型。

结束语

数控机床的机械结构的选用对于机床的使用非常重要，所以根据机床的使用性能，选用合适的结构尤为重要。在实际应用中，一定要综合机械的刚度要求，并且选用变形小，热量系数低的设备来提升数控机床的性能，同时要保证机床使用的寿命，加强机床的安全性，保证机床在使用中平稳运行。

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