数控机床的机械结构设计要求与设计方式分析

唐凌志

广东鼎泰机器人科技有限公司广东东莞523000

摘要：在社会经济高速发展的背景下，我国机械行业得到了有效的发展，机床结构不断进行转型。尤其是机床机械结构方面，在科学技术的支持下，机电一体化发展成为了必然。如何对数控机床机械结构设计加以优化，成为了当前机械结构设计人员最为迫切的任务。本文首先阐述了数控机床相关内容，紧接着深入分析了数控机床机械结构设计要求，最后提出了数控机床结构优化设计方案，以此为数控机床机械结构设计人员提供具有参考价值的改良意见。

关键词：数控机床；机械结构；设计要求；设计方案

近年来，我国社会经济发展迅速，有效推动了机械行业的发展。在机械行业当中，数控机床最为主要的一部分，机床结构不断转型，尤其是机床机械结构方面。在科技迅速发展的背景下，机电一体化成为了必然的发展趋势，这就需要数据机床机械结构设计人员对子系统加以细化处理，优化其运行流程，才能有效优化数控机床机械结构设计，从而有助于满足机械行业发展实际需求。鉴于此，本文对“数控机床的机械结构设计要求与设计方式”进行深入分析具备一定的价值与意义。

1.数控机床概述

1.1数控机床组成

数控机床主要由三部分组成，分别是机床主体、数控装置以及伺服系统。具体而言，主要有输入输出设备、伺服单元以及电气控制装置等。数控机床相比普通机床，在结构方面显得更为复杂，但是指令执行更为精确，下面将详细介绍数控机床的操作，（1）操作人员分析系统数据，主要是通过数控系统计算机语言编写结构，其主要目的是为了确保加工程序能够按照项目零件操作工序按照预定的工序进行，从而有助于提升整体操作流程的规范度。（2）在装置运行过程中，控制模板就需要发挥编译作用，以此集中操作特殊零件与简单零件，有助于操作人员借助反馈系统掌握装置运行数据，可以加以实时监控。（3）装置的加工程序会直接操控指令控制结构，便于优化驱动装置的运行，从而有助于机床正常进行机械传动，有利于确保机床机械结构的正常运行[1]。此外，操作人员在检测结构过程中，需要利用反馈系统收集所检测对象的运动数据，并加以汇总，通过数据分析增强机床机械结构的闭环控制，有助于系统结构实用性与时效性的提高。

1.2机械结构特点

数控机床机械结构具有十分显著的特点，主要包括三方面的内容，分别是自动化特征、技术化特征以及智能化操作特征。（1）自动化特征，在机床发展的同时，我国自动化技术得到了迅速发展，将其应用在机床当中，促进了机床自动化发展，不仅仅能够优化机床传统结构的运行，还能确保指令的及时有效运行。（2）技术化特征，在机床发展过程中，最为主要的是技术化，能够促进机床的精度与稳定性的提高。（3）智能化操作特征，随着智能技术的发展，将其应用在机械结构当中成为了必然趋势，有助于数控机床在实现集成功能与复合功能要求的同时，能够实现无人操作的智能化，有助于提升加工效率[2]。

2.数控机床机械结构设计要求

数控机床结构设计要求，主要包括四个方面的内容，（1）静态刚度与动态刚度参数，机械加工是否稳定，关键在于生产参数与运行依据是否符合项目结构。但是在实际加工处理过程中，设计人员需要结合机床机械结构，加以控制部件的弹性形变，确保其控制在最小的响度范围内，有助于提升设备加工精度与质量。（2）降低机械结构中的热变形发生几率，在机床机械结构运行过程中，最为常见的问题便是由于温度上升造成的机械结构的变形，这将难以确保机械的正常运行。设计人员针对这种情况，就需要将机床机械结构主机控件当中的热源能拆分出来，有助于提升散热效果与冷却效果。此外，设计人员需要将机床一些发热情况较为突出的部位加以集中，以此确保部件的温度一致，避免了温度差造成的热变形[3]。（3）降低机械结构当中摩擦传动间隙，在机床机械结构当中，位移量与脉冲量是基本的参数结构，确保低速运动，就需要控制温度，但是温度过低的情况下，将会造成系统无法在短时间内准确相应。为此，设计人员需要通过一定手段减少摩擦传动间隙，充分融合滑动导轨等，有助于整体运行参数的契合度的提升。此外，对于传动链需要增强质量与加大验收力度，确保传动齿轮与滚珠丝杠加工误差控制在最小范围内，只有这样，才能确保机床机械结构的整体稳定性。（4）优化机械结构寿命与运行精度，机床在运行过程中，机床机械结构的精确度十分重要，主要原因在于其直接关系工序的正常进行。为此，设计人员需要注重项目运行参数与结构的分析，有助于机床零部件耐磨性的提高。针对机床导轨等部件在提升参数结构耐磨性的基础上，还需要确保机床机械结构润滑效果的提升，从而有助于减少运行对结构造成的损耗，进而有效提升了机床接卸结构的使用寿命[4]。

3.数控机床机械结构优化设计方案

3.1针对主传动变速系统进行优化升级

在加工处理过程中，设计人员可以集中选择大型的机床结构，利用变速齿轮传动方式能够有效提升机床运行效率，同时有助于扭矩参数数值的提升，能够满足不同项目加工需求。同时也可以采用皮带带动进行主传动，但是这种传动方式并不大型机床结构，通常情况下应用在小型机床结构当中[5]。此外，设计人员在设计主传动装置驱动方式时，可以采用调速电机，能够提升项目的具体数值，能够促进设备结构在原有基础上实现进一步的优化。值得注意的是在实际工序操作过程中，机床精度会受到受到因素的影响。

3.2针对机床主轴系统进行优化升级

机床主轴系统优化升级主要从以下三个方面入手，（1）机械的前支撑结构与后支撑结构需要选用不同轴承，以此提高主轴的综合刚度，确保实际工序操作能够按照加工要求进行，提升运行的可行性。此外，前支撑与后支撑结构作为机床机械结构当中尤为重要的一部分，前支撑结构主要采用的是双列短圆柱滚子轴承，并且保证60度的倾斜角，才能确保结构的完整度。后支撑结构主要采用成对的向心力推力球轴承结构，有助于配件的贴合程度的提高，从而有助于实现不同部件的优化。（2）选取有效的参数框架，确保单双圆锥滚子轴承结构的优化，通过选取有效的参数框架，能够在确保框架性能提升的基础上，进一步优化精度结构，同时利用单双列圆锥滚子轴承结构，能够进一步优化机床机械结构的优化。（3）前轴承项目精度升级过程中，主要采用的是高精度双列向心推力球轴承结构，不仅仅能够有效提升运行速度，还能够确保参数框架符合发展需求。

4.结语

综上所述，随着社会经济的迅速发展，机械行业得到了进一步发展，机床结构在不断转型，数控机床结构设计显得十分重要。为了确保机床运行的稳定性，就要对数控机床机械结构设计进行优化，在确保强度、刚度的基础上，全面考虑控制方式、使用特点以及机床生产率等。此外，设计人员还需要对机床加工操作流程与日常维护项目加以具体说明，以此确保机床机械设备精度与运行保持在最佳状态。

参考文献：

[1]刘世豪，张云顺，王宏睿.数控机床主轴优化设计专家系统研究[J].农业机械学报，2016，47（04）：372-381.

[2]张文博，李焱，高秀峰，于春明.几种数控机床回转进给机构的传动形式[J].机械传动，2011，35（05）：76-80.

[3]张虎，黄筱调，刘兴辉，方成刚.基于VERICUT的数控成形磨齿加工仿真[J].组合机床与自动化加工技术，2011，（10）：102-105+108.

[4]刘德刚，吴兴群，蒋威.导轨铣磨专用机床数控系统的设计与实现[J].组合机床与自动化加工技术，2014，（06）：90-92.

[5]刘辉，黄莹，赵万华，卢秉恒.多因素耦合条件下数控机床进给系统负载惯量比的综合分析与设计[J].机械工程学报，2014，50（09）：108-113.