机床机械结构的设计要求

关键　赵书礼

【摘 要】随着全球经济的到来暴力利润的时代已经结束，只有高附加值的产品才能带来较高的利润。对于产品来说高附加值主要体依赖科技含量。高科技含量的产品必然就对其加工设备有着较高的要求，为使这些科技产品从图纸走向实体，对加工制造设备有了更高的要求。机床是当前社会最重要的加工设备，从机械结构入手来满足客户对机床性能新的要求，成为当前机床设计的基本方向。

【关键词】机床；机械结构；机床性能

1 数控机床的组成

数控机床系统结构复杂，首先，由操作人员根据数控系统的计算机语言编写加工零件的加工程序，通过输入装置传输至数控装置。数控装置通过编译，反馈参数至输入装置供操作者观测。一般还配有辅助控制装置，以便特殊及简单零件的加工。数控装置将加工程序变成指令控制伺服驱动装置，并通过伺服驱动装置控制机床的机械传动。通过检测反馈装置监控测量机械部件的运动状态以数据的形式反馈至数控装置，来实现机床的闭环控制。

2 数控机床的机械结构

现代数控机床主要由实现主切削运动的主传动系统、实现进给运动的进给系统、保证各传动运动系统在运动或静止时平稳的床身基础部件以及液压、冷却、排削等辅助系统、实现工件回转分度定位的工作台、 自动换刀装置（ATC）、自动托盘交换装置 （APC） 等基础装置构成。

根据客户和实际的需要还可以安装自动上下料机械手，自动监控系统，远程操作系统，破损及精度检测等特殊功能装置。

数控机床本体组成部件与传统机床本体的组成部件十分相似，但由于在控制系统、总体布局、机械机构、传动结构、加工能力上的特殊设计，使得数控机床功能对传统机床有着巨大的优势。

3 数控机床对机械结构的要求

3.1 在传动和静止时保持较高的刚度和良好抗震性

数控机床在加工精度上较传统机床有更高的要求，在加工零件的过程中若机床部件由于刚度较低产生变形而导致加工的误差，很难通过调整和补偿的方法予以彻底的解决。因此通过对部件的结构特殊设计提高刚度使具有较高的抵抗变形的能力，进而保证了数控机床加工的精度。如π型截面隔板，其在水平和垂直方向的刚度均比较好，在大中型机床中得到广泛的应用。

机床的振动主要由于内部旋转部件动态不平衡以及切削的单边力所导致。提高数控机床抗振性的主要措施有：对机床高旋转部件进行动平衡，减小或去除传动部件的间隙，提高部件的固有频率避免共振。除以上措施外，目前通常的做法是在机床较大部件空隙中充填阻尼材料，在表面喷涂阻尼涂层抑制振动。如封沙床身、混凝土支撑件以及天然大理石床身等。

3.2 减小机床的热变形

机床热变形的主要原因有：机床内部热源发热如电机、变频器等电力器件、摩擦和切削发热。通过采用高效伺服电动机甚至电主轴，高效电机控制系统使得电控部分整体发热量降低；减少齿轮等传动部件，采用较低摩擦系数的导轨和轴承、改善部件的散热条件等方式来降低机床热源。在结构上采用对称结构使得受热均匀降低对热变形对加工精度的影响。

在布局上使热源部件置于易散热的位置，使机床主轴的热变形发生在刀具切入的垂直方向上

4 结语

机床机械机构的设计要求均是围绕着高精度、高速、无人智能以及柔性化而来。随着新材料、新工艺以及底阻力传动技术的不断发展，直线旋转驱动技术的不断更新。数控机床在传动、驱动方面的技术可选性大为改善。

机床的机械结构也在随着新技术的引入而发生的变化，在满足传统结构要求的基础上较好的集成这些新的技术必将成为今后机床技术的关键点。

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[责任编辑：薛俊歌]