数控机床的结构特征与性能优化策略探讨

储善谦

宁波市凯博数控机械有限公司

摘要：本次研究对数控机床结构的主要特征加以研究，发现主要存在驱动并联化、功能复合、智能控制、机床配件等方面的结构特征。然后对数控机床性能完善措施实行刍议，可以不同的角度进行优化处理，如：零部件刚度、韧性、机械抗震性能和机械结构等角度，进而不断完善数控机床的结构、提高设备性能。

关键词：数控机床；结构特征；性能；优化策略

社会经济的快速发展下，机床制造行业获得了较好的发展前景，这就需要实行加工装备制造满足实际需要，从零部件刚度、零部件韧性，以及机械抗震性能、机械结构等方面进行优化，以便提高我国数控机床生产加工的效率。

一、数控机床结构的主要特征研究

（一）驱动并联化结构特征

驱动并联化，即为数控机床主轴、机座间配置多杆保持并联联接机的状态，数控装置可对中间杆系中杆长度加以控制，以此使得整个平台运行稳定。值得一提的是，并联运动机可很好的处理机床串联移动部件质量问题，确保系统刚度的同时，利于加大刀具运动导轨进给的范围，如此一来能够确保机台作业的效率、加工设备的灵活性。不仅如此，并联驱动机在数控机床应用符合不同型号、类型零件加工方面的相关标准，而且并联机智能化程度高，可以提高运行的整体速率。

（二）功能复合结构特征

功能复合多样，作为未来数控机床日后发展的主要趋势，可进行人性化操作，功能复合数控机床指的是1台机床进行多工序加工，能够完成原料——成品加工^[1]。按数控机床功能复合形式划分，主要包括工序复合、工艺复合2个类型，其中工序复合为生产工序整合在1台机床；工艺复合可以使得产品生产不同工艺技术整合于1台机床。功能复合数控机床的运用，在降低零部件装卸程序、装载程序，以及减少更换刀具时间方面的优势突出，可降低设计操作中的误差，提高整体加工的精度。此外，采用功能复合数控机床在降低人工操作、工作人员压力，及提升整体生产效率方面的作用较强，能够秉持人性化的原则对系统进行操控。

（三）机床配件结构特征

坚持科技化、精度的原则选择机床所有的配件，可转变以往关于几何精度的理念，明确数控机床的精度相关标准，涉及运行、热变形及抗震等多方面内容。CNC系统控制精度中数控机床精度控制时，可使用高速插补技术处理，借助数控程序 的作用加以有效控制，逐渐精确CNC控制单位。同时建议使用高分辨率传感器，确保检测、元件测量精准性，在数控机床加工中心中应用网格解码检测技术，以此提高运动轨迹精度，究其原因和实行三维仿真预测数控机床加工有关，故而有助于明确数控机床各种加工条件下相关规格、类别等加工状况^[2]。

（四）智能控制结构特征

科学技术的快速发展下，数控机床自动化、智能化程度加深，主要体现在以下方面，（1）加工智能化，数控机床实时监测加工主轴、进给电机，以及电流和电压等相关数据信息，然后使用智能算法对刀具受力、磨损、机床运行等相关情况加以评判，合理调整加工期间的相关参数；（2）故障诊断、修复智能化，数控机床通过对之前故障信息加以分析确定故障位置，及时制定修复故障问题的相关对策。

二、数控机床性能完善措施刍议

数控机床操作人员需在短时间内准确掌握相关操作技能、加工技能，和以往机床进行比较，数控机床具有加工精度高、质量佳、生产下来高等特点，可以确保加工工艺、刀具管理大大相关标准，借助计算机的作用辅助生产控制的效果理想，利于实现加工自动化的效果。

（一）零部件刚度、韧性的优化

数控机床零部件刚度，直接关系到机床运行速率、安全性方面，零部件刚度会受到零件自重、固定频率、阻尼等因素影响，为确保所有零部件的刚度、韧性，建议科学设计机床内零部件结构，避免零部件负载过度所致弯曲/扭转。与此同时，应对零部件截面、筋板放置部位进行有效设置，选择性能达标的焊接部件，并做好零部件连接工作，目的为严格控制连接轴承数量、齿轮数量。

（二）机械抗震性能的优化

数控机床运转控件数量较多，旋转部件运行时会不同幅度振动，趋于该种状态下会对机床整体运行构成直接影响，且会产生一定的噪声。这时为降低旋转部件振动，可使用平衡处理法确保旋转部件抗震方面的功能，减小传动部件孔隙、提高部件的刚度，如果必要可以在机床不同部件中加入适量的阻尼材料，旨在降低振动作用^[3]。

（三）机械结构的优化

为保证数控机床的性能，需对机床不同部件作以合理配置、布设，比如：不同的子系统、零部件，这个过程应该保证机械结构简化、认真做好数控机床布局工作，进而更好的维护机床热稳定系统，使得数控机床受力稳定^[4]。

结语：数控机床应用优势较多，所以需明确数控机床的主要结构特征，不断完善数控机床的性能，从而使得数控机床的生产质量、加工质量得到有效保障，充分发挥出数控机床的功能，维护机床制造企业的经济效益、社会效益，促进该行业的整体发展。

参考文献：

[1]梅雪峰，高瑞芳.机床床身结构优化设计方法研究[J].现代制造技术与装备，2019，266(01):22-23.

[2]李典伦、黄华、邓文强.数控机床液体静压导轨结构的优化设计[J].工程设计学报，2020，27(04):48-55.

[3]汪垚，杨荣强.数控机床刀架故障诊断及快速设计方法[J].南方农机，2019，050(004):124-124.

[4]李海滨，彭晋民，胡高尚，等.三轴重叠立式加工中心结构优化研究[J].制造业自动化，2020，42(01):103-107+126.