数控机床功能部件的特点与发展

数控机床功能部件的特点与发展

陈亮 刘涛 朱建国 张海见

冈田精机丹阳有限公司 丹阳市 212300

摘要：机床的功能部件是机床的重要组成部分，当前社会数控机床领域要求功能部件兼具高速、高效、准确、多功能等特点。本文基于此，对数控机床功能部件的发展情况加以概述，并探究了数控机床功能部件的特点及未来发展趋势，以期为相关从业人员提供指导和帮助。

关键词：数控机床；功能部件；特点；发展

一、数控机床发展概述

18世纪，起源于欧洲的工业革命为机床发展注入了新鲜的动力，在19世纪，各种基础类型的机床在欧洲已经投入到诸多行业声场当中，此时为其提供动力的是蒸汽机。机床通过三角形皮带轮和背轮机构相互连接，实现变速转动，将材料运输至主轴、刀架、床身等部件时完成切削等加工操作。综合来说，机床的结构可以分为三种类型，分别是提供动力的动力机，材料传输和变速调整的配力机以及实施切削加工的出力机。到上世纪30年代，机床开始通过电动机来提供动力进行驱动，使得动力机和机床集成为一体。上世纪中期，随着电子技术的发展和成熟，美国研制出了首个数字控制机床，使作为配力机的控制装备焕然一新，并由此产生了机床的驱动传动系统、运动轨迹及支撑结构等部件的重大改革。研究人员以此为基础，研制出诸多结构紧凑、功能众多的独立部件，有效应对制造业快速发展背景下机床高效、高速、准确、柔性及多功能性的发展要求。

二、数控机床功能部件的特点

2.1机电一体化

数控机床的出现，意味着机电一体化产品已经融入到人们的日常生活和工作当中。和传统机床功能部件相比，数控机床功能部件具有如下特点：首先，各功能部件的联系不是单纯的机械耦合，而是借助数字化控制系统以及电子程序指令来完成；其次，各个部件都具备不同程度的反馈控制的能力，保障数控机床工作时的准确性。上述特点都充分彰显了在电子信息时代数控机床的机电一体化特性，使之能够有效适应快节奏下的机械生产。

2.2运行可靠及协调

功能部件的发展和其功能详细划分为机床生产商提供了功能完善、质量上乘、运行稳定、结构标准且价格低廉的部件选择余地，这样机床生产商能够在缩短新产品开发周期的基础上进一步提升数控机床的运行精确性和稳定性，实现数控机床的产业链生产，这对于进一步提升现代工业化水平以及降低数控机床的价格具有显著意义。

数控机床的功能部件还能够扩展数控机床的功能，使得其具备多功能的特点，显著拓宽其工作范围。因此，和不同的配套件以及附件相比，当前数控机床的功能部件不仅需要满足数控机床整体结构相契合的要求，同时还要求其能够彰显出数控机床的个性化特征。举例来说，将应用电机和主轴一体化的电主轴应用于数控机床，能够显著降低机床转子转动惯量，同时提升传动强度，实现数控机床的高速化运转。但是现阶段有相当一部分电主轴商品尽管采用铝合金作为原材料，并且用模具型面对其加工，但是在进行钢件和铸铁件的加工时由于主轴最大扭矩不足，导致金属切除率下降，导致机床尽管具备高速转动能力，却无法实现切割的高效。针对这一情况，研究人员需要从机床系统的整体角度入手，探究出和生产要求相匹配的电主轴转速、功率及扭矩等参数，同时研发出高速小惯量的内置变速装置等多样化结构的数控机床，从而满足不同生产领域的加工需求。

当主轴转速和进给速度的提升会产生一些负面影响，它会使得机床结构和热变形以及装置控制的跟踪误差随着转速的不断提升而增大，因此能够用于高速运转的数控系统不仅需要能提升数据的处理能力，同时还应具备热误差补偿单元的功能。

综合上述内容可知，在进行数控机床功能部件的研发时，需要给予其足够的重视，将其看成是一项系统工程，通过赋予其多重功能、提升其运行性能以及运行稳定性等指标，切实保障数控机床发挥其应用的价值。

三、数控机床功能部件的未来发展

由上文可知，现代化数控机床的功能部件是一个具备机电一体化特征的电子系统，在信息控制方面，它和上位数控系统相互补充，形成逻辑上的分布式数控体系，而在物理结构上，又可以将其看作是执行机床系统的多功能独立单位。因此，数控机床功能部件的各项运行参数、承载能力、理化特性以及精确度等都需要和数控机床的主系统相匹配。想要切实提升功能部件的市场竞争能力，研发人员需要从提升其质量、加强其服务方面入手。

首先，需要切实提升功能部件的科技含量，提升其附加价值，通过拔高附加价值的措施来获取消费者的认可以及更高的经济效益。一个先进的功能部件不仅仅通过批量生产、降低成本来占据市场，同时更以来其设计和功能的独树一帜、远远领先其他同类型功能部件来赢得消费者的认可和青睐。在未来设计过程中，需要树立精益求精的主导思想，大胆创新，形成强势的拳头产品。

其次，建立机电一体化功能部件的集成设计技术。上文提到了，当前数控机床的功能部件本身就是一个具备机电一体化特性的集成子系统，和数控机床对应的主系统相辅相成，它集合了动能、广义机械执行装置以及动力反馈控制三个系统，不仅使得三者有效结合，同时还配备了和外部系统连接的接口，如驱动装置，只有在对伺服电机的动力特性以及负载能力进行调节后才能够使得该装置的功能最大化。

第三，有利于促进数控机床朝着个性化、可重构化方向发展。功能部件具备个性化及可重构化等特性是其区别于一般配套件的重要特性。作为数控机床的重要子系统，功能部件需要实现提升数控机床效率和质量的目标，而该目标的实现离不开更加优质的售前服务。相关人员不仅需要为用户推荐合适的产品，还需要根据消费者的实际使用情况来对数控机床的功能部件进行效应的改进。为了实现这一目标，实现功能部件结构的模块化设计非常有必要。在进行功能部件的生产时，需要通过定制化生产的方式来提升其功效，同时降低生产成本。

四、结语

综合全文，在当前我国经济快速发展的大环境下，数控行业的研究人员需要在做好市场调研、把握市场风向的基础上来加速研发更加先进的功能部件，并且实现批量化生产，切实推动我国数控机床产业又好又快发展，迈向世界一流水平。

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