白國慶

（太原學(xué)院，山西 太原 030032）

1 數(shù)控機床概述

1.1 組成

數(shù)控機床主要由機床主體、數(shù)控裝置和伺服系統(tǒng)三大部分組成，一般包括輸入輸出設(shè)備、CNC（computerized numerical control）裝置、伺服單元、驅(qū)動裝置（或稱執(zhí)行機構(gòu)）及電氣控制裝置、輔助裝置、機床本體、測量反饋裝置等。數(shù)控機床相對普通機床結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，動作執(zhí)行也更加精確:第一，在操作人員對系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行分析的過程中，主要借助的是數(shù)控系統(tǒng)計算機語言編寫結(jié)構(gòu)，確保加工程序按照項目零件操作工序依次進行，提升整體操作流程的規(guī)范度[1]。第二，在裝置運行過程中，利用控制模塊進行編譯，實現(xiàn)對特殊零件以及簡單零件進行集中操作，確保操作者能通過反饋系統(tǒng)進行有效的數(shù)據(jù)觀測。第三，裝置的加工程序會直接操控指令控制結(jié)構(gòu)，以實現(xiàn)驅(qū)動裝置的優(yōu)化運行，從而帶動機床進行機械傳動，確保機床機械結(jié)構(gòu)的正常運行。在檢測結(jié)構(gòu)中，操作人員利用反饋裝置能對監(jiān)控測量項目以及具體的機械部件進行運動數(shù)據(jù)的收集和匯總，提升機床機械結(jié)構(gòu)的閉環(huán)控制，提高系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的實效性。

1.2 機械結(jié)構(gòu)特點

數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)具有非常明顯的特點。其一，機床機械自動化特征。在機床發(fā)展的過程中，自動化特征越來越明顯，不僅能優(yōu)化提升機床的傳動結(jié)構(gòu)運行特征，也能在數(shù)據(jù)系統(tǒng)發(fā)出指令后實現(xiàn)有效的運行，不僅能在運行速度以及刀具運行軌跡方面實現(xiàn)數(shù)據(jù)控制結(jié)構(gòu)的升級，也能確保主軸轉(zhuǎn)速和輔助機能結(jié)構(gòu)的優(yōu)化操作。另外，在機床機械系統(tǒng)中，伺服系統(tǒng)在應(yīng)用路徑中，支持項目的主軸運行，能實現(xiàn)機床結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)的升級，確保系統(tǒng)操作的最優(yōu)化。其二，機床機械高新技術(shù)化特征。機床機械發(fā)展中最重要的就是技術(shù)化，能有效提升機床精度和穩(wěn)定性。例如，在實際項目運行中，強化靜態(tài)剛度和動態(tài)剛度能提高機床自動化的實效性，確保運行水平有效升級，在提高設(shè)備耐磨性能的同時，利用無間隙傳動裝置以及基礎(chǔ)元件進行機床機械操作，包括靜壓導(dǎo)軌以及滾珠絲鋼副等，在降低系統(tǒng)阻力后，優(yōu)化升級系統(tǒng)的運行效率，也能在確保設(shè)備穩(wěn)定性能的同時，提升設(shè)備的實際精度[2]。其三，機床機械智能化操作特征。在機床機械結(jié)構(gòu)發(fā)展過程中，數(shù)控機床成為時代發(fā)展的必然趨勢，在數(shù)控機床發(fā)展過程中，要實現(xiàn)集成功能和復(fù)合功能要求的同時，利用一次性裝料機制升級加工工序的實效性，確保在有效調(diào)整參數(shù)解構(gòu)的同時，實現(xiàn)設(shè)備生產(chǎn)柔性化和無人操作的智能化[3]。

2 數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)設(shè)計要求

2.1 機械結(jié)構(gòu)中靜態(tài)剛度和動態(tài)剛度參數(shù)

在機床機械結(jié)構(gòu)運行和發(fā)展過程中，最重要的特性就是數(shù)據(jù)系統(tǒng)的輸入指令，只有確保生產(chǎn)參數(shù)以及運行依據(jù)符合項目結(jié)構(gòu)，才能提升機械加工過程的穩(wěn)定性，確保項目幾何精度以及變形參數(shù)結(jié)構(gòu)符合控制要求。在實際項目處理過程中，設(shè)計人員要按照機床機械結(jié)構(gòu)對部件的彈性形變進行控制，保證其在最小的響度范圍內(nèi)，真正提升設(shè)備加工表面的質(zhì)量以及精確度。在設(shè)備操作過程中，主軸剛度、接觸剛度、動態(tài)剛度等采納數(shù)是需要著重關(guān)注的，要實現(xiàn)其數(shù)據(jù)的升級，才能確保機床機械結(jié)構(gòu)發(fā)揮最大的功效，實現(xiàn)三支撐結(jié)構(gòu)的優(yōu)化[4]。

2.2 降低機械結(jié)構(gòu)中熱變形的發(fā)生幾率

在機床機械結(jié)構(gòu)操作運行的過程中，由于溫度堆積而產(chǎn)生的熱變形較為常見，設(shè)計人員針對這種情況要提升機床的運行效率，就要確保熱源能從機床機械結(jié)構(gòu)的主機控件中分離出來，實現(xiàn)散熱效果和冷卻效果的優(yōu)化，確保設(shè)備的最優(yōu)化運行。另外，在降低熱源結(jié)構(gòu)的過程中，設(shè)計人員要集中關(guān)注機床發(fā)熱情況最為突出的部位，確保其能和機床機械結(jié)構(gòu)的其他元件相同溫度，才能在升級機床結(jié)構(gòu)的同時，減少由于溫差產(chǎn)生的翹曲變形。也可以通過機床機械結(jié)構(gòu)的優(yōu)化改良，提升其熱源處理能力，減少熱變形的總量，減少主軸變形導(dǎo)致傾斜問題。

2.3 降低機械結(jié)構(gòu)中摩擦傳動間隙

在機床機械結(jié)構(gòu)中，位移量以及脈沖量是基本的參數(shù)結(jié)構(gòu)，要保證以最低速度進行運動，但是溫度過低會導(dǎo)致無法準(zhǔn)確快速響應(yīng)，因此要確保利用有效的措施減少摩擦傳動間隙，充分融合滑動導(dǎo)軌、滾動導(dǎo)軌等項目，提升整體運行參數(shù)的契合度，有效的利用滾珠絲杠傳動裝置。另外，要提升對于傳動鏈的關(guān)注度，加大制作質(zhì)量和驗收力度，確保傳動齒輪和滾珠絲杠加工誤差控制在最小，并利用脈沖補償裝置對不良誤差進行有效的填補，提高整體參數(shù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，從而提高機床機械結(jié)構(gòu)的時效價值[5]。

2.4 降低機械結(jié)構(gòu)中輔助時間框架

在項目運行框架內(nèi)，設(shè)計人員要針對機床機械結(jié)構(gòu)加工過程給予充分重視，提升加工質(zhì)量的認(rèn)知，確保在單件加工的過程中升級管理效果，主要是減少輔助時間的比重，例如，非切削時間。設(shè)計人員要根據(jù)實際操作過程建立有效的管控措施，確保機床機械生產(chǎn)效率得到優(yōu)化提升，壓縮無謂的輔助處理時間。針對輔助時間的問題，相關(guān)部門和研究人員利用多主軸以及多刀架結(jié)構(gòu)進行項目升級，或者是利用自動換刀裝置進行處理，從而減少機床機械結(jié)構(gòu)的換刀時間，確保主營工作任務(wù)都集中在機床機械加工程序上。另外，在實際項目處理過程中，針對切削用量較大的數(shù)控機床，部分企業(yè)開始應(yīng)用的措施就是在床身機構(gòu)加裝輔助配件，便于排屑。

2.5 優(yōu)化機械結(jié)構(gòu)壽命以及運行精度

在實際工序運行過程中，主要的目標(biāo)就是提高機床機械結(jié)構(gòu)的精確度，因此要著重分析項目運行參數(shù)和結(jié)構(gòu)，提高機床零部件的耐磨性，從而順利推進整個運行結(jié)構(gòu)的完整性，針對機床導(dǎo)軌、進給伺服驅(qū)動項目以及主軸的相應(yīng)部件進行集中的精度控制，提升參數(shù)結(jié)構(gòu)耐磨性的同時，確保機床機械結(jié)構(gòu)潤滑效果的升級[6]。另外，在實際分析過程中，設(shè)計人員要對其熱源溫度控制進行必要的認(rèn)知，可以利用一些措施減少溫度對控件的影響，確保機床主軸結(jié)構(gòu)的熱變形可以發(fā)生在刀具切入的垂直角度上，確保減少損耗，從而提高機床機械結(jié)構(gòu)的使用壽命。

3 數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方案

3.1 針對主傳動變速系統(tǒng)進行優(yōu)化升級

在實際項目處理過程中，設(shè)計人員可以集中選擇大型的機床結(jié)構(gòu)，利用變速齒輪主傳動方式提升項目的運行效率，并且提升輸出扭矩的參數(shù)數(shù)值，滿足具體項目要求。同時，也可以利用以皮帶進行傳動的主傳動措施，但是，這種方式不適合用于較大型的機床結(jié)構(gòu)，在小型機床結(jié)構(gòu)運行時，能大大改善設(shè)備本身的噪聲以及振動情況。另外，設(shè)計人員也可以利用調(diào)速電機進行直接驅(qū)動主傳動裝置，提升項目的具體數(shù)值，確保在原有設(shè)備結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上實現(xiàn)優(yōu)化，真正推進了主軸箱體和主軸結(jié)構(gòu)的便捷化進程，從而在提升剛度系數(shù)的同時，升級主傳動項目的影響。特別要注意的是，在實際工序操作中，機床精確度會受到一定的影響[7]。

3.2 針對機床主軸系統(tǒng)進行優(yōu)化升級

在對主傳動項目進行升級的過程中，設(shè)計人員要從以下三方面進行升級，第一，要對機械的前支撐結(jié)構(gòu)和后支撐結(jié)構(gòu)選用不同軸承，提升主軸的綜合剛度，確保實際操作過程能按照施工要求順利進行，真正提升項目的實際參數(shù)結(jié)構(gòu)，提升優(yōu)質(zhì)運行的可行性。另外，對于機床機械結(jié)構(gòu)來說。前支撐結(jié)構(gòu)的材質(zhì)主要選用的是雙列短圓柱滾子軸承，并且要和雙列向心推力球軸承保持60 度的斜角，才能一定程度上升級項目的運行參數(shù)，確保結(jié)構(gòu)的完整度。而對于機床機械結(jié)構(gòu)的后支撐裝置，主要選擇的是成對的向心力推力球軸承結(jié)構(gòu)。只有提高相應(yīng)配件的貼合程度，才能順利推進不同部件的優(yōu)化升級。第二，選取有效的參數(shù)框架，確保單雙圓錐滾子軸承結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，在提高參數(shù)框架性能的同時，升級精度結(jié)構(gòu)和速度參數(shù)，利用單/雙列圓錐滾子軸承結(jié)構(gòu)在機床機械運行中，能確保整體參數(shù)項目的有效提高，并且對機床機械結(jié)構(gòu)也具有一定的優(yōu)化功能，確保主軸承項目中卡盤以及刀架參數(shù)運行完整，提升軸承定位和主軸的荷載情況。第三，前軸承項目在精度升級的過程中，要利用高精度雙列向心推力球軸承結(jié)構(gòu)，能大幅度提升項目的運行速度，確保整體參數(shù)框架符合時代的發(fā)展需求，在運行中，主軸的轉(zhuǎn)速甚至可以達到4000r/min[8]。但是，要注意的是，在實際運行中，由于這種方式的承載力較小，就會導(dǎo)致一些參數(shù)運行框架和環(huán)境并不適宜使用該方法，只是在高運行速度以及輕荷載情況下，才能確保運行框架對運行結(jié)構(gòu)有助推作用。

4 結(jié)束語

總而言之，數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)設(shè)計是一項綜合設(shè)計工作，在其強度剛度保證的前提下，還需考慮控制方式、使用特點、機床生產(chǎn)率、加工精度、使用壽命等因素，最終在數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)運行參數(shù)進行統(tǒng)計和處理的過程中達到和諧一致。此外，設(shè)計人員亦需對加工操作流程以及日常維護項目有必要的說明，確保數(shù)控機床機械設(shè)備精度以及運行性能在使用過程中保持最佳。