機床機械結構的設計要求

關鍵　趙書禮

【摘 要】隨著全球經濟的到來暴力利潤的時代已經結束，只有高附加值的產品才能帶來較高的利潤。對于產品來說高附加值主要體依賴科技含量。高科技含量的產品必然就對其加工設備有著較高的要求，為使這些科技產品從圖紙走向實體，對加工制造設備有了更高的要求。機床是當前社會最重要的加工設備，從機械結構入手來滿足客戶對機床性能新的要求，成為當前機床設計的基本方向。

【關鍵詞】機床；機械結構；機床性能

1 數控機床的組成

數控機床系統結構復雜，首先，由操作人員根據數控系統的計算機語言編寫加工零件的加工程序，通過輸入裝置傳輸至數控裝置。數控裝置通過編譯，反饋參數至輸入裝置供操作者觀測。一般還配有輔助控制裝置，以便特殊及簡單零件的加工。數控裝置將加工程序變成指令控制伺服驅動裝置，并通過伺服驅動裝置控制機床的機械傳動。通過檢測反饋裝置監控測量機械部件的運動狀態以數據的形式反饋至數控裝置，來實現機床的閉環控制。

2 數控機床的機械結構

現代數控機床主要由實現主切削運動的主傳動系統、實現進給運動的進給系統、保證各傳動運動系統在運動或靜止時平穩的床身基礎部件以及液壓、冷卻、排削等輔助系統、實現工件回轉分度定位的工作臺、 自動換刀裝置（ATC）、自動托盤交換裝置 （APC） 等基礎裝置構成。

根據客戶和實際的需要還可以安裝自動上下料機械手，自動監控系統，遠程操作系統，破損及精度檢測等特殊功能裝置。

數控機床本體組成部件與傳統機床本體的組成部件十分相似，但由于在控制系統、總體布局、機械機構、傳動結構、加工能力上的特殊設計，使得數控機床功能對傳統機床有著巨大的優勢。

3 數控機床對機械結構的要求

3.1 在傳動和靜止時保持較高的剛度和良好抗震性

數控機床在加工精度上較傳統機床有更高的要求，在加工零件的過程中若機床部件由于剛度較低產生變形而導致加工的誤差，很難通過調整和補償的方法予以徹底的解決。因此通過對部件的結構特殊設計提高剛度使具有較高的抵抗變形的能力，進而保證了數控機床加工的精度。如π型截面隔板，其在水平和垂直方向的剛度均比較好，在大中型機床中得到廣泛的應用。

機床的振動主要由于內部旋轉部件動態不平衡以及切削的單邊力所導致。提高數控機床抗振性的主要措施有：對機床高旋轉部件進行動平衡，減小或去除傳動部件的間隙，提高部件的固有頻率避免共振。除以上措施外，目前通常的做法是在機床較大部件空隙中充填阻尼材料，在表面噴涂阻尼涂層抑制振動。如封沙床身、混凝土支撐件以及天然大理石床身等。

3.2 減小機床的熱變形

機床熱變形的主要原因有：機床內部熱源發熱如電機、變頻器等電力器件、摩擦和切削發熱。通過采用高效伺服電動機甚至電主軸，高效電機控制系統使得電控部分整體發熱量降低；減少齒輪等傳動部件，采用較低摩擦系數的導軌和軸承、改善部件的散熱條件等方式來降低機床熱源。在結構上采用對稱結構使得受熱均勻降低對熱變形對加工精度的影響。

在布局上使熱源部件置于易散熱的位置，使機床主軸的熱變形發生在刀具切入的垂直方向上

4 結語

機床機械機構的設計要求均是圍繞著高精度、高速、無人智能以及柔性化而來。隨著新材料、新工藝以及底阻力傳動技術的不斷發展，直線旋轉驅動技術的不斷更新。數控機床在傳動、驅動方面的技術可選性大為改善。

機床的機械結構也在隨著新技術的引入而發生的變化，在滿足傳統結構要求的基礎上較好的集成這些新的技術必將成為今后機床技術的關鍵點。

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[責任編輯：薛俊歌]