機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計要求

關(guān)鍵　趙書禮

【摘 要】隨著全球經(jīng)濟(jì)的到來暴力利潤的時代已經(jīng)結(jié)束，只有高附加值的產(chǎn)品才能帶來較高的利潤。對于產(chǎn)品來說高附加值主要體依賴科技含量。高科技含量的產(chǎn)品必然就對其加工設(shè)備有著較高的要求，為使這些科技產(chǎn)品從圖紙走向?qū)嶓w，對加工制造設(shè)備有了更高的要求。機(jī)床是當(dāng)前社會最重要的加工設(shè)備，從機(jī)械結(jié)構(gòu)入手來滿足客戶對機(jī)床性能新的要求，成為當(dāng)前機(jī)床設(shè)計的基本方向。

【關(guān)鍵詞】機(jī)床；機(jī)械結(jié)構(gòu)；機(jī)床性能

1 數(shù)控機(jī)床的組成

數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，首先，由操作人員根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的計算機(jī)語言編寫加工零件的加工程序，通過輸入裝置傳輸至數(shù)控裝置。數(shù)控裝置通過編譯，反饋參數(shù)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(shù)控裝置將加工程序變成指令控制伺服驅(qū)動裝置，并通過伺服驅(qū)動裝置控制機(jī)床的機(jī)械傳動。通過檢測反饋裝置監(jiān)控測量機(jī)械部件的運(yùn)動狀態(tài)以數(shù)據(jù)的形式反饋至數(shù)控裝置，來實(shí)現(xiàn)機(jī)床的閉環(huán)控制。

2 數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)

現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床主要由實(shí)現(xiàn)主切削運(yùn)動的主傳動系統(tǒng)、實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動的進(jìn)給系統(tǒng)、保證各傳動運(yùn)動系統(tǒng)在運(yùn)動或靜止時平穩(wěn)的床身基礎(chǔ)部件以及液壓、冷卻、排削等輔助系統(tǒng)、實(shí)現(xiàn)工件回轉(zhuǎn)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(chǔ)裝置構(gòu)成。

根據(jù)客戶和實(shí)際的需要還可以安裝自動上下料機(jī)械手，自動監(jiān)控系統(tǒng)，遠(yuǎn)程操作系統(tǒng)，破損及精度檢測等特殊功能裝置。

數(shù)控機(jī)床本體組成部件與傳統(tǒng)機(jī)床本體的組成部件十分相似，但由于在控制系統(tǒng)、總體布局、機(jī)械機(jī)構(gòu)、傳動結(jié)構(gòu)、加工能力上的特殊設(shè)計，使得數(shù)控機(jī)床功能對傳統(tǒng)機(jī)床有著巨大的優(yōu)勢。

3 數(shù)控機(jī)床對機(jī)械結(jié)構(gòu)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(shù)控機(jī)床在加工精度上較傳統(tǒng)機(jī)床有更高的要求，在加工零件的過程中若機(jī)床部件由于剛度較低產(chǎn)生變形而導(dǎo)致加工的誤差，很難通過調(diào)整和補(bǔ)償?shù)姆椒ㄓ枰詮氐椎慕鉀Q。因此通過對部件的結(jié)構(gòu)特殊設(shè)計提高剛度使具有較高的抵抗變形的能力，進(jìn)而保證了數(shù)控機(jī)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(jī)床中得到廣泛的應(yīng)用。

機(jī)床的振動主要由于內(nèi)部旋轉(zhuǎn)部件動態(tài)不平衡以及切削的單邊力所導(dǎo)致。提高數(shù)控機(jī)床抗振性的主要措施有：對機(jī)床高旋轉(zhuǎn)部件進(jìn)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(jī)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(jī)床的熱變形

機(jī)床熱變形的主要原因有：機(jī)床內(nèi)部熱源發(fā)熱如電機(jī)、變頻器等電力器件、摩擦和切削發(fā)熱。通過采用高效伺服電動機(jī)甚至電主軸，高效電機(jī)控制系統(tǒng)使得電控部分整體發(fā)熱量降低；減少齒輪等傳動部件，采用較低摩擦系數(shù)的導(dǎo)軌和軸承、改善部件的散熱條件等方式來降低機(jī)床熱源。在結(jié)構(gòu)上采用對稱結(jié)構(gòu)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(jī)床主軸的熱變形發(fā)生在刀具切入的垂直方向上

4 結(jié)語

機(jī)床機(jī)械機(jī)構(gòu)的設(shè)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(shù)的不斷發(fā)展，直線旋轉(zhuǎn)驅(qū)動技術(shù)的不斷更新。數(shù)控機(jī)床在傳動、驅(qū)動方面的技術(shù)可選性大為改善。

機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)也在隨著新技術(shù)的引入而發(fā)生的變化，在滿足傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)要求的基礎(chǔ)上較好的集成這些新的技術(shù)必將成為今后機(jī)床技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)。

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[責(zé)任編輯：薛俊歌]