數控機床機械結構設計與制造技術分析

劉斐

摘要：二十一世紀以來，伴隨著我國的科學技術的不斷地進步和發展，制造業中數控機床的機械結構設計與制造技術發展迅速。以下我們主要以研究數控機床的實際技術應用和結構設計分析為主，以PCB數控鉆孔技術為例，對其機械結構設計與制造技術以及PCB數控鉆孔做出全面的分析和研究，在數控機床機械應用的各個層面的優缺點上提出相應的改進措施。我們希望可以通過對數控機床的具體結構設計工作來實現更高效率的生產需求和目標，使機床在實際應用中提到人類勞動效率，提高生產力，促進社會的不斷進步與發展。

關鍵詞：數控;機械結構;制造技術;技術分析

引言：伴隨這著工業的發展以及科學技術的融入，現在的工業生產的發展離不開數控機床的使用，這是由于數控機床的機械生產效率高的特點所致。從數控機床機械結構設計與制造技術入手，并結合實際生產對技術發展創新，最終促進數控機床機械結構設計與制造技術的發展是我們的目的。只有對數控機床機械結構設計與制造技術的研究分析加強和完善，才能促進我國經濟的不斷發展。

一、對數控機床的介紹與分析

現在在科學技術的發展下的一大重要產物-數控機床，它是機械與信息技術的巧妙結合，它使科學運用到實際生產生活中，與操作系統現結合，使得生產實現信息化、可控化及科技化。數控機床主要是由兩部分構成，就是機械和信息技術，其中最核心的部分就是信息或者說數據，因為機械受到系統控制，數控機床的準確高效工作的基礎就是正確的數據錄入，只有將數據準確的錄入機床中才能保證產品的準確性。其次，在操作過程中還需要人員對數控機床的監控，機器和人的完美配合才能使生產的效率和質量達到最高，其中機械的維護和系統的升級也是提高生產效率和質量的不可忽略因素。PCB指的是印刷電路板所用到的鉆孔設備，是眾多數控機床中有代表性的一種，它作用就是在絕緣材料上根據先前設計進行鉆孔來實現電路板的印刷生產，這種機床鉆孔和激光鉆孔相比有最根本的優點就是成本低，缺點就是材質不好的絕緣材料容易被鉆壞，但價格低廉的它還吸引著大多數廠家的使用。

二、對數控機床機械結構設計與制造技術發展的討論

工業的發展推動著科技的進步和經濟的發展，在二十一世紀這個信息技術不斷發展的時代，數控技術和機械生產技術也不斷地進步和發展，現在的數控技術受到信息網絡的影響發生的巨大的變化，數字控制技術和系統正朝著精確化、智能化方向發展。正確的數控機床技術能夠提高生產效率促進生產力，精確的數控信息錄入能使生產出的產品更加精密，形如高精度設備零件的生產。數控機床的主要部分是主軸，它的作用就是和其他部分相互配合實現機械傳動，最終達到數據系統控制機床的目的，主軸部分的不斷地改進和創新可以從根本上增加數控機床的質量和運行速度，它和信息技術的完美配合則會提高機床的總體質量[4]。這些表明，實際的工業生產需要較高的效率來提高機床的穩定性和完整性。還是以PCB鉆孔技術分析研究為主，它的具體工作原理就是利用x、y、z空間直角坐標系，在電腦中和實際電路板上成比例精確對應，當我們在計算機上設計的電路板鉆孔圖數據傳入到數控鉆孔機上時，機床就遵循計算機發出的指令執行精密的鉆孔操作[1]。其中高精度高轉速是它的特點，計算機技術的飛速發展，數控機床發展也十分迅速，數控機床的數控部分需要增加高效的算法，使其具備高精度高轉速，這對PCB鉆孔生產的質量有著決定性的影響。

其次可靠性也是評判數控機床好壞的重要指標，我們國家的數控機床的可靠性標準是數控系統的平均無故障時間達到10000小時，平均故障間隔時間是6000小時，但是我們國家在這方面能做到的很少，所以我們應該加強對數控機床可靠性的研究，利用現代的科學技術與數控機床相結合，對電路、系統、抗干擾等多方面進行研究，爭取超過國家可靠性標準。實現數控機場的智能化也是當今社會中各種產品發展的趨勢[3]。以PCB鉆孔機床為例，這種鉆孔技術在早期非常簡單，相當于半機械化，其中有數控但跟多的是人為的控制，隨著社會的進步，PCB鉆孔技術逐漸發展，知道現在出現的各種創新點，比如數控中機械的精度監控，運行速度的成倍增長及系統的可升級性等。我們所要求的智能化功能包括系統的自我更新修復，網絡實時監控以及硬件故障定期自查等。分析討論表明，控制系統的小型化會方便機床的實際操作以及增多更廣泛的應用領域，創新能力也需要不斷提高，只有考慮的綜合，才能全面的發展。

三、數控機床機械結構設計與制造技術的優化策略

優化機械結構設計和制造技術的策略主要有五種，它們分別是優化機床穩定性、優化主軸的精度和速度、采用穩定性三維仿真技術、采用只適應跟蹤控制器、優化算法功能。首先提高在系統的加速度控制方面提高機場的穩定性，比如PCB數控，可以通過提高運動位移和起止時間間隔來優化它的定位，使其定位更準操作精度更高。對于穩定性的增強我們還可以使用剛性結構設計、加大靜態物體質量，使用防震材料等措施[2]。其次在主軸的精度和速度方面在前面已經提到，它也能使衡量PCB機床的性能和質量得基礎，在數控機床運行過程中，主軸精度和速度直接影響機械加工的精密，為此我們可以采用靜壓空氣軸承主軸，使用這種技術在主軸轉速達到一定程度，它的精度也會跟著提升，直到納米級的程度，因此這種技術可以加工較小的精密儀器。如果PCB采用三維仿真技術，則減少鉆床在運行中由于高速產生的偏離度，提高鉆頭的穩定性和準確性。還要說的是自使用跟蹤控制器的使用，如PCB的精度衡量主要是鉆孔精度，而電氣有是影響鉆孔精度的因素，所以采用自適應控制器（摩擦補償器，位置反饋器，前后反饋器等）可以減小鉆頭的鉆距，減少摩擦，提高精度。優化數控系統的算法也是優化的重要方法之一，采用GA貪婪算法能解決鉆孔數量多造成的行程空閑問題，優化后運行速度和生產效率成倍提高。

總結：數控機床是工業生產效率的基礎，數控機床機械結構設計與制造技術的完善是保持機床運行速度和精度的不可缺少過程。根據對PCB數控鉆孔技術的的研究和探討，我們知道了數控機床的速度、精度和穩定性等特點都是提高機床實際工作效率的關鍵，我們也不同問題提出了不同的優化手段，像機械本身上的優化和數字控制系統的優化等。只有不斷地研究分析和優化后，才能促進我國數控機床機械結構設計與制造技術的發展，最終促進我國工業的不斷進步。

參考文獻：

[1]周建剛，沈麗娟.數控機床的機械結構設計要求與設計方式探討[J].科技風，2017（23）：152.

[2]姚杰.數控機床機械結構設計與制造技術的研究探討[J].中國設備工程，2017（15）：202-203.

[3]白國慶.數控機床的機械結構設計要求與設計方式分析[J].太原學院學報（自然科學版），2016，34（03）：25-27.