淺談對數控機床機械結構的要求

高健 高廣超

上汽通用(沈陽)北盛汽車有限公司 遼寧沈陽 110000

數控機床機械結構設計是一項綜合性較強的工作，在滿足其剛度和強度的基礎上，也要對控制方式、使用特點、生產效率等進行全方位的思考，這樣才能夠實現數控機床機械結構運行參數統計和處理的統一性。

1 數控機床機械結構概述

數控機床是用數字信息來控制機床進行自動加工的。機械結構（如機床床身、導軌、工作臺、刀架和主軸箱等）的幾何精度與變形產生的定位誤差在加工過程中不能人為地調整與補償，為保證所要求的加工精度與表面質量。就必須提高數控機床的靜、動剛度。提高數控機床主軸的剛度，采用三支撐結構，且選用剛性很好的雙列短圓柱滾子軸承和角接觸向心推力球軸承，以減小主軸的徑向和軸向變形：提高機床大件的剛度。采用封閉界面的床身。并采用液力平衡減少移動部件因位置變動造成的機床變形：提高機床各部件的接觸剛度。增加機床的承載能力，采用刮研的方法增加單位面積上的接觸點，并在結合面之間施加足夠大的預加載荷，以增加接觸面積。有效地提高接觸剛度。為了充分發揮數控機床的高效加工能力，并能進行穩定切削。在保證靜態剛度的前提下。還必須提高動態剛度。常用的措施主要有提高系統的剛度、增加阻尼以及調整構件的自振頻率等。試驗表明。提高阻尼系數是改善抗振性的有效方法：采用鋼板焊接結構的床身、立柱、橫梁和工作臺既可增加靜剛度、減輕結構重量，又可以增加構件本身的阻尼，封砂鑄件也有利于振動衰減。對提高抗振性也有較好的效果。

2 數控機床機械結構設計要求

2.1 機械結構中靜態剛度和動態剛度參數

機床機械結構在運行的過程中，通過數據系統輸入的指令進行運行操作，為了提高加工的穩定性，必須要確保生產參數以及相關數據符合運行的結構，合理的控制變形的參數確保能夠符合要求。在處理過程中，設計人員要對結構部件彈性變形變進行控制，盡可能的減小影響的范圍，提高加工的質量，以及設備的精確度。

2.2 降低機械結構中熱變形的發生幾率

一些機床機械結構在運行過程中，可能會急速的升溫或者是由于溫差較大出現了變形，針對這種情況，設計人員要分離出熱源，從而確保機床能夠穩定的運行。提高散熱效果優化冷卻效果。降低熱源結構的時候，一些部位發熱情況比較嚴重，可能會影響到其他的元部件所以要確保所有的元部件溫度相同，這樣不會因為過大的溫差導致一些元部件出現了翹曲變形[1]。

2.3 降低機械結構中摩擦傳動間隙

機床的機械結構內部最基本的參數就是脈沖量和位移量，在運行過程中，要以最低的速度，但如果溫度比較低，可能會影響到響應的速度。要盡可能的減少摩擦帶來的傳動間隙，把滾動導軌以及滑動導軌項目融合在一起，確保整體的運行參數符合要求。

2.4 提高機床的壽命和精度保持性

但使用機床的過程中為了提高運行的質量，以及使用壽命，要針對內部的零部件進行具體的設計提高耐磨性，一些容易出現磨損的地方，要提高精確度，比如機床的導軌以及主軸部件等等。系統在運行過程中，導軌是重要的環節，也是組成機床的基本結構。提高機床的加工精確度以及使用的壽命的過程中，導軌的質量是重要的影響因素。要提高導軌的精確度，確保能夠運行平穩，減少摩擦，提高靈敏度，這樣才能夠延長壽命。當前使用較多的就是滾動導軌，在運行過程中產生的摩擦系數比較小，而且十分輕便，無論是哪方面的精確度都非常高，一些重型的機床，選擇的是靜壓導軌，不會受到負載以及速度的限制，擁有較強的承載能力，抗壓性抗震性比較好，在摩擦過程中發熱比較小。

3 數控機床機械結構設計方案的相關分析

3.1 對主傳動變速系統不斷的優化

在項目的處理中，設計人員可以選擇大型的數控機床結構，運用變速齒輪的主傳動來促進其運行效率的不斷提升，在此基礎上對輸出扭矩的參數數值進行提升，就能夠符合項目的實際需求。與此同時，也可以利用皮帶來實現主傳動，但是這種方法在大型的數控機床結構中不太合適，在小型數控機床結構中，能夠將其噪聲和振動情況加以改善。此外，設計人員也可以運用調速電機的形式來驅動主傳動裝置，進而提高項目的數值，保證設備結構基礎的不斷優化，也實現了主軸箱和主軸結構的便捷性。在提升剛度系數的基礎上，對主傳動項目的升級也有促進的作用。但是要特備注意的是，在工序操作期間，機床的精準度會受到相應的影響[2]。

3.2 對機床主軸系統的不斷優化

主傳動項目在升級期間，設計人員要根據兩個方面來進行升級。首先，要對機械的前、后支撐結構來進行軸承的不同選擇，對主軸的綜合剛度進行不斷的提升，這樣才能夠確保在操作過程中根據施工需求來進行，從真正意義上來促進參數結構的提升。此外，針對機床機械結構而言，前支撐結構材質在選擇上主要是雙列短圓柱滾子軸承，而且還要與雙列向心推力球軸承保持60°的傾角，這樣才能夠實現項目運動參數的升級，保證結構更加完整。機床機械結構后支撐裝置的選擇，一般是選用成對的向心力推力球軸承結構，只有將配件的貼合度得到提升，才能夠實現部件的優化和升級。其次，選擇的參數框架要具有有效性，保證單雙圓錐滾子軸承結構的不斷優化，提升參數框架性能的基礎上，來促進精度結構和參數的升級。利用這種結構在結構的運行中，能夠保證整體參數的上升，對結構功能也能夠實現優化，促進軸承定位以及主軸的荷載。

4 結語

由數控機床通過編好的程序來指導工作的原理決定，數控機床在工作過程中，進行外界的調整是不容易實現的，這就要求我們對數控機床自身的性能進行不斷的改進和調整。從機械結構和性能兩方面進行不斷的優化，能夠保證數字機床進行長期和精準的工作。