基于數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造技術(shù)新動(dòng)態(tài)

陳文昊

摘要：文章主要從數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求出發(fā)，分別闡述了主軸控制設(shè)計(jì)與制造技術(shù)，制造技術(shù)新動(dòng)態(tài)，以供參考。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床;機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);制造技術(shù);新動(dòng)態(tài)

一、數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求

1.靜態(tài)剛度與動(dòng)態(tài)參數(shù)

機(jī)械結(jié)構(gòu)中靜態(tài)剛度和動(dòng)態(tài)剛度參數(shù)在機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)運(yùn)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(yùn)行依據(jù)符合項(xiàng)目結(jié)構(gòu)，才能提升機(jī)械加工過程的穩(wěn)定性，確保項(xiàng)目幾何精度以及變形參數(shù)結(jié)構(gòu)符合控制要求。在實(shí)際項(xiàng)目處理過程中，設(shè)計(jì)人員要按照機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)對(duì)部件的彈性形變進(jìn)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(dòng)態(tài)剛度等采納數(shù)是需要著重關(guān)注的，要實(shí)現(xiàn)其數(shù)據(jù)的升級(jí)，才能確保機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)發(fā)揮最大的功效，實(shí)現(xiàn)三支撐結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。

2.減小機(jī)械結(jié)構(gòu)摩擦傳動(dòng)間隙

機(jī)床結(jié)構(gòu)在運(yùn)行時(shí)，位移量和脈沖量是最基本的參考數(shù)據(jù)，需要保證必須根據(jù)最低的速度值來執(zhí)行，掌控好溫度，如果溫度較低，就會(huì)導(dǎo)致機(jī)械結(jié)構(gòu)無法良好的與其互動(dòng)，因此就要確保在工作過程中摩擦傳動(dòng)間隙要不斷的減小。如果需要進(jìn)行中融合滑動(dòng)導(dǎo)軌等項(xiàng)目時(shí)，可以提升運(yùn)行參數(shù)數(shù)據(jù)的吻合度，有效的使用滾珠絲杠傳動(dòng)設(shè)備。另外還要注意的是要認(rèn)識(shí)到傳動(dòng)鏈的重要性，嚴(yán)格監(jiān)管質(zhì)量，在驗(yàn)收階段需要嚴(yán)格把控，盡最大化的減少傳動(dòng)齒輪和滾珠絲杠在工作中存在的誤差，保證參數(shù)的穩(wěn)定性。

3.減小機(jī)械結(jié)構(gòu)熱變形的產(chǎn)生率

數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的運(yùn)營(yíng)過程中，由于溫度因素，經(jīng)常會(huì)存在熱變形的現(xiàn)象，設(shè)計(jì)工作人員需要具體情況具體分析，從而能夠提高機(jī)床的運(yùn)行速度。第一需要確保熱源可以在主要部件中脫離出來，將散熱與冷卻作用進(jìn)行優(yōu)化與更新，保持機(jī)械呈現(xiàn)出最好的狀態(tài)。另外，熱源構(gòu)造在減小的過程中，工作人員需要特別注意機(jī)床容易熱的地方，確保它們的溫度可以達(dá)到恒定為范圍，只有這樣，才能夠避免因?yàn)闇囟犬a(chǎn)生的誤差而導(dǎo)致存在變形的情況。還可以對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)采取實(shí)時(shí)優(yōu)化，對(duì)其進(jìn)行一定的調(diào)整，減小熱變形的問題

4.優(yōu)化機(jī)械結(jié)構(gòu)壽命以及運(yùn)行精度

在實(shí)際工序運(yùn)行過程中，主要的目標(biāo)就是提高機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的精確度，因此要著重分析項(xiàng)目運(yùn)行參數(shù)和結(jié)構(gòu)，提高機(jī)床零部件的耐磨性，從而順利推進(jìn)整個(gè)運(yùn)行結(jié)構(gòu)的完整性，針對(duì)機(jī)床導(dǎo)軌、進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)項(xiàng)目以及主軸的相應(yīng)部件進(jìn)行集中的精度控制，提升參數(shù)結(jié)構(gòu)耐磨性的同時(shí)，確保機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)潤(rùn)滑效果的升級(jí)。

二、主軸控制設(shè)計(jì)與制造技術(shù)

主軸變速箱作為數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)重要組成，其主要控制主軸部件應(yīng)用，提高數(shù)控機(jī)床控制能力，其機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具體包括如下幾個(gè)方面：

1.主軸部件

數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主軸變速箱的應(yīng)用，必須注意主軸部件設(shè)計(jì)。主軸部件包括主軸、皮帶、電機(jī)座、主變速箱、拉刀油缸、主軸電機(jī)組成、主動(dòng)帶輪、帶輪壓蓋等。主軸部件中的主電機(jī)，主要作用是幫助數(shù)控機(jī)床實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速，這樣就可以有效控制機(jī)床調(diào)速范圍，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床無級(jí)加工需要，并且提高數(shù)控機(jī)床抗震性、熱穩(wěn)定性。

主動(dòng)帶輪與皮帶都是主傳動(dòng)系統(tǒng)組成，利用有利刀具提高切削功率，同時(shí)確保數(shù)控機(jī)床機(jī)械操作功率輸出均勻，提高數(shù)控機(jī)床切削速度，甚至條件允許情況下，做到無級(jí)變速。主傳動(dòng)系統(tǒng)支撐機(jī)床主軸箱運(yùn)行，主軸部件幫助數(shù)控機(jī)床機(jī)械操作不變形，操作剛度、精度、穩(wěn)定性提高明顯。

2.進(jìn)給設(shè)計(jì)與制造技術(shù)

進(jìn)給設(shè)計(jì)主要包括X、Y、Z軸進(jìn)行研究設(shè)計(jì)。進(jìn)給設(shè)計(jì)直接影響數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量，更是其整體性研究的核心。

（1）X軸進(jìn)給

進(jìn)階部分中的X軸，包括床身、軸承座、軸承、伺服電機(jī)、Y滾珠導(dǎo)螺桿、連軸器、軸承支撐座。伺服電機(jī)主要為數(shù)控機(jī)床提供動(dòng)力，幫助數(shù)控機(jī)床實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速，這樣就能夠擴(kuò)大數(shù)控機(jī)床調(diào)速范圍。進(jìn)給運(yùn)行依靠電機(jī)驅(qū)動(dòng)，利用滾珠絲杠的方式完成數(shù)控機(jī)床操作，確定數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)方向。伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)情況下會(huì)直接帶動(dòng)聯(lián)軸器，促使數(shù)控機(jī)床運(yùn)行，螺桿協(xié)助數(shù)控機(jī)床導(dǎo)桿進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)，確定運(yùn)動(dòng)軌跡，達(dá)到數(shù)控機(jī)床機(jī)械運(yùn)行穩(wěn)定的目的，由此可見X軸進(jìn)給的重要性。

（2）Y軸進(jìn)給

Y軸進(jìn)階組成與X軸進(jìn)給組成相同，都包括床身、軸承座、軸承、伺服電機(jī)、Y滾珠導(dǎo)螺桿、連軸器、軸承支撐座。伺服電機(jī)主要幫助機(jī)床無極調(diào)速，電機(jī)旋轉(zhuǎn)之后，聯(lián)軸器被帶動(dòng)，旋轉(zhuǎn)螺桿，并且開始直線運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)Y軸運(yùn)動(dòng)，完成數(shù)控機(jī)床運(yùn)行要求。數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，滾珠絲桿必須處于固定與游動(dòng)狀態(tài)，特別是軸承支撐座的調(diào)整，幫助螺母能夠同軸支撐兩端，這樣既可以降低數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的復(fù)雜度，還能夠簡(jiǎn)化數(shù)控機(jī)床機(jī)械操作。滾珠導(dǎo)螺桿與機(jī)床始終保持同軸度，這樣既能夠避免滾珠導(dǎo)螺桿因?yàn)闊崤蛎浻绊懗霈F(xiàn)計(jì)算誤差，還可以拓展Y軸進(jìn)給范圍，對(duì)臥式滾珠導(dǎo)螺桿同樣適用。

（3）Z軸進(jìn)給

Z軸進(jìn)給包括Z、Y軸導(dǎo)絲杠螺母座、伺服電機(jī)、聯(lián)軸器、Z電機(jī)座、支架以及立軸上蓋板等。無極調(diào)速基礎(chǔ)上，聯(lián)軸器轉(zhuǎn)動(dòng)，螺桿隨之旋轉(zhuǎn)，螺桿旋轉(zhuǎn)的同時(shí)絲杠螺母座開始進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)。滾珠絲桿依然需要設(shè)定為固定、自由模式，及時(shí)調(diào)整Z、Y軸導(dǎo)絲杠螺母位置，簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)的同時(shí)，降低其復(fù)雜性。

三、制造技術(shù)新動(dòng)態(tài)

制造技術(shù)的新動(dòng)態(tài)就是數(shù)控機(jī)床功能的復(fù)合化，復(fù)合型機(jī)床的含義主要指的是能夠在一臺(tái)機(jī)床上盡可能地完成從產(chǎn)品毛坯到成品的各種設(shè)計(jì)階段加工要素。并且結(jié)合其產(chǎn)品的具體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，來進(jìn)行工藝的復(fù)合性生產(chǎn)和工序的復(fù)合性生產(chǎn)，其中工藝的復(fù)合性銑床。

主要類型有：鏜銑鉆復(fù)合機(jī)床加工中心、車銑復(fù)合機(jī)床加工中心、車削加工中心、銑鏜鉆車復(fù)合加工中心、工序復(fù)合型機(jī)床加工中心，工具型復(fù)合銑床主要是通過多面多軸的聯(lián)動(dòng)加工形式來進(jìn)行雙主軸車削中心的建立，通過復(fù)合機(jī)床來進(jìn)行產(chǎn)品加工，盡可能減少裝卸問題，節(jié)約更換時(shí)間，能夠自動(dòng)的調(diào)整刀具減少人為操作過程中所產(chǎn)生的誤差，全面提高零件的加工精度和質(zhì)量，縮短了產(chǎn)品的制造周期，全面提高了機(jī)械制造業(yè)的生產(chǎn)效率。相關(guān)企業(yè)的市場(chǎng)反應(yīng)能力也隨之得到提升，相對(duì)于傳統(tǒng)的工序分散式的生產(chǎn)方式來講，具有明顯的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

結(jié)語

綜上所述，數(shù)控機(jī)床技術(shù)在工業(yè)發(fā)展當(dāng)中起著至關(guān)重要的作用。通過優(yōu)化我國(guó)數(shù)控機(jī)床技術(shù)、培養(yǎng)創(chuàng)新科技人才以及引進(jìn)新型數(shù)控機(jī)床技術(shù)，才能在保證企業(yè)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，促進(jìn)我國(guó)數(shù)控機(jī)床技術(shù)的不斷發(fā)展。

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（作者單位：浙江師范大學(xué)行知學(xué)院）