贺国建
东莞乔锋机械有限公司
摘要：随着科学技术不断进步和发展，使得数控机床一定要与新型制造技术相结合，才能发展得更好。对此,国家和相关企业也提出了较高要求，对于数控机床在技术的引进和完善相关投入力度也在不断加大。而有相关研究表明，只有在充分了解机械自身结构特点的基础上,将其结构进行优化，并引进新制造技术，把握其发展方向,才能满足各个领域对数控技术的需求。
关键词：数控机床；结构设计；制造技术
引言
数控机床是新时代发展起来的一种自动化应用技术，其属于高度的机电一体化产品，伴随着科学技术的进步和发展，机械产品的机械结构设计变得越来越重要，设计的合理性和性能的优越性以及在工作运行过程中产品所具有的精度与效率都成为重要的研究内容，因此机械产品加工的过程中，做好机床性能的提升，满足自动化发展的科技要求。其中高刚性、高精度为基础的复合型精密数控卧式铣铣床是机械生产企业发展过程中的重要设备。
1床身设计与制造技术
数控机床机械设计中，床身设计需要从导轨角度出发，注意床身强度、热变形、抗震性以及刚度，并且床身设计所有铸件全部为封闭式截面，必须科学布置床身中的隔板、肋条，以箱体结构为主，合理设置床身载荷与结构，确保床身强度。床身隔板设计，选择倾斜隔板，进而保证排屑顺畅，为排水提供便利。数控机床机械结构中，机床导轨是关键基础，机床铸件设计科学，机床刚度与精度都得到明显提高。机床导轨横截面，为了制造维修便利，选择矩形，同时可以增加机床导轨承载力。贴塑导轨处理，是利用塑料基，在复合材料作用下，粘贴机床导轨上，并且搭配铸铁床身，解决床身导轨设计中存在的摩擦问题。
2数控机床机械手结构设计分析
2.1下料手爪结构设计
下料手爪结构，主要是用以工件装卸，根据适配的机床参数以及工作方式的不同，下料手爪结构发挥的作用也有所不同。有搬运、加工、测算三种功能，机械手爪结构其设计原则就是为了满足工作要求，要求整体结构尽可能地选用少连接部件，要求具有良好的适用性、通用性，可以适配多种机床环境。同时还要考虑机械手在运行过程中出现故障时，便于工作人员更换故障工件以及维修，设计上要考虑与智能计算机控制系统的兼容性。基于以上要求，机械手采用杠杆式的连接结构，以活塞推压实现各结构联动，采取这样的设计让机械手爪可以做出夹紧、放松的动作。
2.2下料手腕结构设计
对于手臂和手爪来说，下料手腕结构是实现两者连接的重要部分，也是机械手特定动作的最末端，应对手臂进行合理配合、对手抓进行有效控制，使特定工作得以最终完成。手腕是连接的部件，不但要求其符合工作的具体要求，还要遵循结构紧凑、体积领条等设计基本原则[1]。手腕活动自由度一般由实际机械手工作内容来决定。通常来讲，自由度数能够决定机械手手腕运动型和灵活性，若提高自由度数，那么便能提高手腕灵活性，可以选取的搬运行为变的更多，不过提高自由度会让腕部结构变得复杂化，制造成本、设计成本将大大增加。要想让机械臂在工作过程中传递不同力以及传递的连贯性得到保证，应让结构连接有一定的刚度和强度。要想增加运动时的精度，需要最大限度地将手腕不同关节连接复杂度降低，对构件所具有的刚度特性进行有效利用，设置结构运动的纤维，使机械手由于运动超限给工作人员带来的人身伤害与机械手给自身带来的损坏情况得到预防。经过分析、考察多种具体机床设计的机械手结构，使下料手腕结构工作的安全性和精确度得到保证，应按照结构紧凑、结构简单的设计基本原则，以作用要求得到满足为前提，对三个自由度进行设计，从而让下料手能够对不同工作的复杂需要进行满足。
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3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。
4数控机床机械结构优化的策略
4.1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。
4.2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。其中，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。
结语
我国的数控机床生产业主要面临的发展挑战是国内的市场占率不高，结合相关资料证明，国产数控机床只占据我国经济市场的38%左右，之所以会产生这一发展情况，主要是因为产品的质量远低于国外，产品生产过程中的运行可靠性不足。因此，为了提高国产市场占有率，就需要在进行机械制造工业发展的过程中，运用科学的技术手段来向着精密化、集成化、自动化、智能化发展。这是新时代发展过程中良好机遇，面对激烈的国际市场竞争，需要将生产质量作为主要研究内容，优化制造技术发展动态，提高数控机床机械结构设计的有效性。数控机床在生产线作业中具有重要的作用，对于提高生产效率具有重要影响。机械手作为数控机床的重要组成部分，在操作过程中受到各种外界因素影响，基于结构性的设计优化，可以有效提高机械手的结构稳定性，提高其应用价值，并可以保障数控机床操作的安全性，为数控机床自动、高效运行奠定良好的基矗
参考文献
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[3]吕振华，梁伟，上官文斌.汽车发动机液阻悬置动特性仿真与实验分析[J].汽车工程，2002(2)：105-111.
[4]徐得涛，辛忠权.数控机床中的机械手换刀装置故障及维修方法浅谈[J].科技创新导报，2018，15(9)：82+84.
论文作者:贺国建
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第21期
论文发表时间:2019/11/26
标签：数控机床论文; 机床论文; 结构论文; 机械手论文; 床身论文; 结构设计论文; 过程中论文; 《中国西部科技》2019年第21期论文;