精密加工機床設計思路探討

賴柯

(西南科技大學應用技術學院，四川 綿陽 621000)

精密加工機床設計思路探討

賴柯

(西南科技大學應用技術學院，四川 綿陽 621000)

摘要：我國低產高耗能產業結構當前已經嚴重阻礙我國社會整體經濟的發展，已經不能滿足我國提高社會經濟生產效益的要求，實行產能結構轉型已經迫在眉睫。要實現產能就夠轉型，制造業是重中之重，尤其是在高精密加工技術領域，我國處于劣勢地位，還有很大的差距需要追趕。在加工機床這一領域更是被歐、美、日強國進行技術封鎖，只要靠自力更生才能有出路，為此本文的寫作主要對高精密加工機床的設計思路提出自己的看法，希望能起到一定的促進作用。

關鍵詞：高精密加工；機床結構；設計思路

機床主要用于金屬部件的加工，其核心就在于機床本身和機床立柱以及整體框架等基本構造件在配置上的運動控制，在下達指令后各個部件與刀具產生的相對運動對被加工部件的的磨削作用和過程，實現的產品成型過程。機床結構配置設計時機床功能的總體規劃，對于機床的加工生產能力有著決定性影響，是機床生產制造的核心工作，掌握機床結構本身設計原理也是進行機床創新的關鍵所在。

1現代機床設計目標要求

1.1更高的切削速度。有利于提高機床的生產能力，縮短生產周期，降低生產成本，提高生產經濟效益。

1.2更精準的切削精度?，F代高科技產品對于部件要求更為細致、精確，復雜且細化，這就要求加工機床能夠做到高精度加工，對于加工部件的切削精度要求非常高。

1.3更適用的加工范圍。雖然現在高精密加工越來越有專門化的趨勢，但是基于成本考慮復合化加工機床更符合大部分企業的生產需要。一套完整機床能夠最有效地加工企業產品的各種需要部件，加工完成之后只需要進行簡單組裝即可，同一套機床加工的部件，在標準尺度和加工精密度方面的協調性更好，產品更符合要求。

2機床結構設計原則

根據加工機床的運動原理，可以將機床的運動大致分為橫向、縱向和環向移動三個方向。機床結構設計可以基本遵循以下原則：

2.1輕量高密度原則。機床移動部分部件的重量越輕部件之間的摩擦就越小，對于不見得損傷程度也就越低，無論是提高機床使用壽命還是維持機床切削精度獨有很大幫助。高密度即要求部件材質更緊密，耐用性能更良好，切割部件的準確性能更好。

2.2重心穩定驅動原則。部件在移動過程需要保持在一定約束范圍之內，否則會造成生產部件的誤差值過大，對于生產合格率和產品使用均會造成不良影響，因此需要將移動部件控制在中心軸上移動以保證驅動力的正常運行，盡可能地減小誤差值。

2.3對稱不偏移原則。由于機床本身也是由各個部件組成的，構件之間難免結合處會留有空隙，現代機床基本上都是大型設備，由于重力的影響，如果機床不能保持受力均勻分擔很容易造成受理失衡，導致機床產生形變。同時機床在運轉過程中也會產生大量的熱量，如果機床不對稱，在受熱變形時很容易造成機床形變不均勻產生偏轉力矩，導致機床加工的精準度下降。

2.4短作用路徑原則。機床刀具對加工部件的作用距離越短，誤差越小，生產的品質就越高，相反如果刀具對加工部件作用的距離越長，作用時間也就越長，刀具在受熱作用下產生的變化越久越明顯，產生偏差和誤差的可能性就越大。

3機床部件材料選擇

綠色環保已經成為世界主流意識，在機械加工領域同樣追求生態友好型發展思路，高加工精度、高生產效率和環境友好型加工機床成為當前機床設計的總體目標。要實現這一目標不僅需要有優良的設計思路，同時也對機床材質提出了更高要求。

目前機床結構件設計要求必須要有良好的剛度質量比，使用得較多的就是鋼和鑄鐵兩種，兩者在剛性方面均符合要求，而且成本也經濟劃算。但是對于高精密加工機床的材質，就需要更高性能和標準的材質。高精密加工機床最顯著的特點就是加工時穩定性要求高，部件與部件之間的阻尼系數要求高，容易滑動的材質不適合于做高精密加工機床部件。

在選擇高精密加工機床部件材料時應當注意材料本身的物理特性，因為在機床運轉過程中影響最明顯的就是部件材料受力的物理性變化。材料受熱膨脹系數值越小對機床越有利，結構件的熱容量大，則機床對環境溫度變化敏感程度低，對機床受熱形變的影響程度越小，熱導率高的材料在啟動后能夠迅速使機床達到熱均勻狀態，可以有效避免局部受熱不均勻造成的不對稱形變，高阻尼材質對機床動態性能有較好的保護作用，在一定程度上能夠減小機械運轉產生的振動影響。

4高精加工機床設計新概念

4.1倒置加工生產新概念。倒置式加工對于縮短加工輔助時間，提高生產速度方面有很好的作用，其加工方式為保持加工件裝夾在主軸上固定，使切削刀具從上面移向并完成兩個方向的進給方式。在對加工部件進行倒置加工時，切削運動是由夾持件主軸來完成，切削產生的廢渣和冷卻液能在第一時間內進入到收集器，對于排除廢渣影響和移除熱量均有很好的效果。對于縮短加工時間，提高了生產效率效果顯著。

4.2高精密復合型磨削、車削機床

此種復合型加工機床是將精密圓柱面磨削和硬車削兩種加工技術進行整合，使一次夾裝能完成兩種任務的加工方式，具有生產效率高，加工精度高的特點。具有可近距離操作性，減振效果明顯，熱穩定性良好，加工廢棄物良好的排除性，可以有效的縮短加工時間提高生產效率。

5未來發展趨勢展望

現在機床設計部件已經市場化，對于機床的價值判定取決于是否具有獨特性和無可替代性，并能為客戶體驗帶來新價值。結合本文對機床設計思路的闡述，機床設計可以總結為以下幾個發展趨勢：

5.1機床移動部件的輕量化越來越成為必然趨勢，可以有效降低部件移動慣性力影響，降低驅動功率，提高能耗使用率。

5.2復合加工方式越來越成為主流，將復雜的加工件在一臺機床上實現完整加工，有利于縮短加工周轉期，相同的加工標準有利于提高加工精度。

5.3機床構件模塊化，使用模塊化的機床構建設計，可以針對不同用戶的需求對機床配置進行適時更換，可以實現定制原則，提高機床的適用性。

5.4新型復合材料在機床結構件中的大量使用，對于大阻尼系數材料的廣泛使用，能夠有效地減小運行產生的振動，最大可能地增大機床工作穩定性。

中圖分類號:TG659

文獻標志碼：A

文章編號：1671-1602(2016)12-0053-01