摘要：目前，我国数控机床利用率比较低，对比西方国家来说起步晚、技术不完善，使得生产出来的产品质量与标准还有一定差距。为了适应经济发展，数控机床一定要引进新技术，并对结构上的优化予以高度重视。
关键词：数控机床；机械结构设计；制造技术；新动态
1数控机床的组成及各部分功能
数控机床的主要组成部分包括五点，即输入输出系统、伺服系统、机床本体、测量反馈系统及数控装置系统。不同的模块发挥不同的作用，各模块之间相对联系又相互独立，对发挥数控自动化具有重要作用。输入输出系统的主要作用是对于数控机床的基础程序进行编辑，实现程序代码以及数据信息的输入和输出，还能够实现数据的存储、显示及打印等功能。伺服系统主要是负责驱动，该部分包括伺服电机以及电路，系统会根据数控装置下达的操作指令，进行机床的驱动操作执行。机床本体的作用作为数控装置的载体，为相应的加工工件提供场所，能实现产品在其中进行有效的加工处理。测量反馈系统主要负责机床的速度以及位移情况的检测工作，并将监测到的相关信息传达给数控装置系统，便于数控装置系统按照收到的反馈信息，对机床运动操作进行适当的调整。数控装置系统的主要作用是对输出输入的信息进行接收，并根据相关程序要求进行相应的计算和分析。
2数控机床机械结构设计要点
2.1床身设计
本文选择某工厂某型号的数控外圆磨床床身为研究对象，机床床身内部由6块横隔板组成，后床身由3块横隔板与3块纵隔板组成井字形的结构方式，床身外部框架厚度为30mm，内部筋板厚度为30mm，机床床身的底部是由10块垫铁支撑，前床身平导轨下方均匀分布4个垫铁，V导轨下方在角点上有两个垫铁，后床身垫铁分布于四个角点位置。工况取作台处于左中右三个位置时这三种工况处理。（1）机床床身垫铁位置优化设计。根据研究对象床身结构以及材料特征构建有限元模型及弹性模型，基于上述研究计算模型，迭代计算得到最优垫铁位置，根据垫铁位置，及时调整垫铁位置，确保在机床使用过程中垫铁能够发挥最大价值。从优化前后使用效果来看，优化后垫铁位置自由移动度更大，更适合根据工况变化而施加载荷约束。（2）筋板布局优化。在确定垫铁位置之后，接下来需要对筋板布局进行优化，根据上述研究中得到的数学计算模型，对模型进行优化设计，优化部分主要是板筋承重部分。在实际工况中，承重部分所起到的作用比其他部分所起到的作用更大，因此对承重部分进行优化有利于模型材料效果判断，查看其是否需要采用镂空结构，使整个机床使用更符合工况条件。（3）构件尺寸优化。在进行构件尺寸优化设计过程中，首先要对板筋材料布局和床身板筋布局设计进行分析，在此基础上选择最佳尺寸，从而满足工况条件要求。在确定最终优化方案过程中，主要以初始设计模型为参考，经过迭代计算得到质量更轻、刚度更高的机床床身尺寸。
2.2进给设计
（1）X轴进给。进阶部分中的X轴，包括床身、轴承座、轴承、伺服电机、Y滚珠导螺杆、连轴器、轴承支撑座。伺服电机主要为数控机床提供动力，帮助数控机床实现无极调速，这样就能够扩大数控机床调速范围。进给运行依靠电机驱动，利用滚珠丝杠的方式完成数控机床操作，确定数控机床坐标方向。伺服电机旋转情况下会直接带动联轴器，促使数控机床运行，螺杆协助数控机床导杆进行直线运动，确定运动轨迹，达到数控机床机械运行稳定的目的，由此可见X轴进给的重要性。（2）Y轴进给。Y轴进阶组成与X轴进给组成相同，都包括床身、轴承座、轴承、伺服电机、Y滚珠导螺杆、连轴器、轴承支撑座。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆数控机床机械结构设计过程中，滚珠丝杆必须处于固定与游动状态，特别是轴承支撑座的调整，帮助螺母能够同轴支撑两端，这样既可以降低数控机床机械结构设计的复杂度，还能够简化数控机床机械操作。滚珠导螺杆与机床始终保持同轴度，这样既能够避免滚珠导螺杆因为热膨胀影响出现计算误差，还可以拓展Y轴进给范围，对卧式滚珠导螺杆同样适用。（3）Z轴进给。Z轴进给包括Z、Y轴导丝杠螺母座、伺服电机、联轴器、Z电机座、支架以及立轴上盖板等。无极调速基础上，联轴器转动，螺杆随之旋转，螺杆旋转的同时丝杠螺母座开始进行直线运动。滚珠丝杆依然需要设定为固定、自由模式，及时调整Z、Y轴导丝杠螺母位置，简化设计的同时，降低其复杂性。
3数控机床机械结构设计优化策略
首先，提高数控机床的稳定性。从机床运转和结构设计方面来看，数控机床由于长时间的运行，往往会受到损害，导致在后期生产过程当中产生不稳定的因素，影响产品质量和标准。在了解内部结构设计的基础之上，通过合理的方式减小运行过程中所产生的惯性和不必要的波动。可以采用新型材料将其内部升级，对于提高稳定性有很大帮助。例如，可以采用刚性结构设计，减轻相关材料的重量，对于机械自身则可以选用防震效果较好的材料，从而增加数控机床的稳定性。其次，提高数控机床的精准性。企业生产出来的产品，有时候并不符合标准。产生这一现象的主要原因是机床在生产过程当中的精准性逐渐下降。影响精准性的因素有内部因素、外部环境因素、自身结构因素等。对此，相关技术人员一定要从机床的自身情况出发，通过定期检查、维修、养护工作，提高机床精准性。最后，引进新技术。为了使数控机床得到更好发展，企业要大胆引进新技术。例如三维稳定性仿真技术能够有效提升机床的操作技术，通过产品模型的具体测算和设计，建立信息电路的操作流程。通过贪婪算法能够准确快速的计算出所需要产品的相关数据，从而有效减少工作当中存在的不足，为机床的具体操作流程提供有效指导，使其在高效运转当中达到理想的生产目标。
4制造技术新动态
制造技术的新动态就是数控机床功能的复合化，复合型机床的含义主要指的是能够在一台机床上尽可能地完成从产品毛坯到成品的各种设计阶段加工要素。并且结合其产品的具体结构特点，来进行工艺的复合性生产和工序的复合性生产，其中工艺的复合性铣床。主要类型有，镗铣钻复合机床加工中心，车铣复合机床加工中心，车削加工中心，铣镗钻车复合加工中心，工序复合型机床加工中心，工具型复合铣床主要是通过多面多轴的联动加工形式来进行双主轴车削中心的建立，通过复合机床来进行产品加工，尽可能减少装卸问题，节约更换时间，能够自动的调整刀具减少人为操作过程中所产生的误差，全面提高零件的加工精度和质量，缩短了产品的制造周期，全面提高了机械制造业的生产效率。相关企业的市场反应能力也随之得到提升，相对于传统的工序分散式的生产方式来讲，具有明显的应用优势。通过加工完成的复合化，能够助力于机床生产形势向着模块化、多轴化发展，其中德国公司最新推出的车削加工中心就是以模块化为主要结构的，该加工模式能够自动的由统一机床完成车削、滚齿、磨光以及激光热处理等多种生产工艺，将复杂的零件加工变得简单化，符合现代化机械加工发展要求，在市场上显著的发展优势。
5结束语
综上所述，准确掌握数控机床机械结构设计与制造技术新动态计算，尤其是科学技术发展基础上，数控机床机械操作不断朝着自动化方向发展，必须对数控机床进行系统化调整与优化，这样才能规范数控机床操作，增加其稳定性与系统性。
参考文献
[1]徐一楠.提高数控机床机械加工效率的方法研究[J].科技创新与应用,2018,No.227(7):92-93.
[2]葛建伟.数控机床机械结构设计与制造技术的发展新动态[J].工业设计,2016(7):152-152+154.
论文作者:宋晓洁
论文发表刊物:《知识-力量》2019年10月41期
论文发表时间:2019/9/11
标签：数控机床论文; 床身论文; 机床论文; 结构设计论文; 滚珠论文; 螺杆论文; 机械论文; 《知识-力量》2019年10月41期论文;