數控機床機械結構設計和制造技術的創(chuàng)新研究

楊一博 楊詩韻

【摘?要】當前，我國經濟飛速發(fā)展，科學技術也愈加完善，廣大設計師只有更好地通過創(chuàng)新思維來提升設計制造的技術才能夠更好地優(yōu)化數控機床內部的結構，為的是更好地增強數控機床的開發(fā)能力。因此，只有在實踐中有效地掌握與數控機床設計有關的原則才能夠更好地提升數控機床設計的效率。

【關鍵詞】數控機床;機械結構設計;制造技術;創(chuàng)新

引言

隨著科學技術水平的不斷提升，機械結構設計的重要性越來越突出，科學合理的設計不僅可以提高機械結構的優(yōu)越性，同時還可以提高機械產品的精度和效率。因此，對數控機床的機械結構進行優(yōu)質的設計，完善機械結構制造創(chuàng)新技術的發(fā)展，是提高機械生產企業(yè)發(fā)展的重要保障。

1數控機床機械結構的特點

首先是具有較高的柔性。數控機床內部的加工零件實際和普通機床有著直接的不同，甚至不需要直接借助更多的程序就可以更好地調整整個機床。因此，更多的數控機床都可以被用來加工不同類型的零件，更可以被應用于開發(fā)產品的過程中，實踐中不僅可以直接縮短生產的周期，更可以直接降低生產的成本。其次是實際質量較為穩(wěn)定和可靠。如果可以運用合適的數控機床來直接加工零件，所涉及的工具、程序和工具的走向也是完全一樣的，最終數控機床所生產出來的零件的質量顯得較為穩(wěn)定。最后是充分借助現代化管理。在運用數控機床進行加工時，專業(yè)人員可以先有效地估計加工的時間，并在充分使用刀具和夾具的基礎上更好地實現現代化管理。這種現代化管理的方式實際一直都在數控機床使用的過程中發(fā)揮重要角色。

2數控機床機械結構設計和制造技術的創(chuàng)新

2.1自動投本機械手的結構設計

首先是傳動方式的選擇。傳動方式大體可分為4類：機械、電氣、液壓和氣壓。根據4類傳動方式的優(yōu)缺點，以及自動投本機械手的精度和環(huán)境要求，底座移動選擇液壓傳動;立柱的升降選擇液壓傳動;腕部翻轉和手爪夾持器選擇氣壓傳動。其次是立柱部分的設計。自動投本機械手的立柱部分主要有外殼體、液壓缸和連接塊組成。由外殼體的底座與底盤連接，由升降桿上方的圓孔與手臂連接;通過液壓缸的活塞桿的上下移動帶動升降桿移動，從而實現自動投本機械手的上下移動。然后是氣缸的選擇。根據投本作業(yè)的運動分析，自動投本機械手的腕部應實現90°旋轉運動，旋轉到水平位置時，實現夾板取本，回轉到垂直位置時，實現夾板投本，整個運動過程要求快捷、準確，故而選擇型號為HQR700A的回轉氣缸;手指開合由手指氣缸控制，因而選擇MHL2-16D的手指氣缸。

2.2功能合理配置

功能合理配置也是提升機械結構設計效果的重要手段，這也是設計人員必須要完成的任務。在設計工作開展環(huán)節(jié)，任務分配的合理性至關重要，設計人員需要對當前的實際情況展開分析，合理分配任務，對各種功能進行分解，實現功能的多樣化，把一個單一的功能分化為多個功能，然后對結構進行規(guī)劃，保證機械設備中的每一項功能都有相應的結構來承擔，利用這種組合設計的方式，打造合理的設計方案，實現整體性的功能。

2.3數控機床機械結構設計分析

數控機床機械結構設計主要包括了三大部分，第一部分為主軸部件;第二部分為機械的傳動結構;第三部分為支撐部件，這三部分的可靠性和精準度決定了數控機床生產應用過程中穩(wěn)定性、幾何精度和抗震性，而傳動結構的和變速系統設計是為了實現數控機床的自動化控制。主軸部件在機械結構中發(fā)揮著關鍵性的作用，主軸部件質量水平的高低會影響到其轉速的快慢情況。根據現階段機械生產發(fā)展的實際情況來看，觸角式混合式的陶瓷角接觸軸承在市場中得到了廣泛的應用，并且有著比較強的綜合性能，其最高的轉速可以達到30000r/min，所以，我國很多機械結構設計中重點對主軸承的精準度進行了分析和控制，通過這種方式來提高主軸、零件的加工速度和主軸的回轉精度，確保其在支撐導軌的過程中滑塊的位置和動導軌體的準確性更高。另外，在數控機床液體靜壓導軌的高效設計過程中，主要是通過額定負載來實現的，之后，通過圓弧同步齒形帶和張力輪、密度比較小的工程塑料制作而成的涂塑導軌和貼塑導軌代替?zhèn)鹘y的滾動式導軌來達到高轉速和高精準度的目的，并確保驅動軸上的帶輪可以直接在電機上安裝，這樣就可以很好的縮減傳動過程中過量問題的發(fā)生。另外，在數控機床支撐部件應用時，床身和立柱是需要重點分析和討論的，需要對其在相應單位內的剛度質量進行控制，一般情況下，采用最多的是人造花崗巖，花崗巖可以對其尺寸進行很好的把控，并且黃崗巖還有一定的抗腐蝕性，有著比較好的效果。在數控機床機械結構刀庫設計中，需要對其平衡性進行把控，可以采用對鏈式的刀庫設計，這樣可以對其刀座的運動軌跡進行很好的控制，通過借助于滾動軸承來對刀庫外援進行支撐，這時候只需要對刀庫的排列間距進行平衡處理，保障其間距數值和刀具直徑的一致就可以了。

2.4機械加工設計

對于機械產品來說，它的設計到制造會經歷一個非常復雜的過程，尤其是對于大型的機械設備來說更是如此，通過對仿真技術進行應用可以實現更好的效果。從本質來說，對生產加工的需求進行滿足是機械設計制造的根本性內容，只有這樣才能對其進行產出價值進行保證。在對仿真技術的設計進行應用的過程中，需要對機械設備本身的性能和質量進行改善，同時還要對加工的效率進行提升，只有這樣才是值得推廣的重要技術。比如說在數控機床的加工中，將仿真技術作為基礎來進行零部件運行程序的編寫，通過生成圖形和數據來對設備發(fā)出相應的指令，然后對加工的具體需求進行有效的滿足，從而更好的提升機械零部件的精確運行程度。

結語

綜上所述，隨著社會的發(fā)展，我國的機械工程也取得了很大的進步，機械設備是許多行業(yè)生產的必備要素，結合社會發(fā)展的需求，機械設備正在向著大型化和精密化的方向發(fā)展。機械工程的發(fā)展方向給機械結構設計提出了更高的要求，由于機械結構復雜性的特點，在實際的機械結構設計過程中，經常會出現各種問題，對設備性能產生直接的影響，為了消除這些問題帶來的消極影響，設計人員需要重點關注結構受力情況，合理選擇機械設備結構材料，融入精細化的設計理念，創(chuàng)新設計模式，保證機械設備的各種功能都可以得到有效發(fā)揮，打造優(yōu)質的機械設備，為我國社會發(fā)展做出積極的貢獻。

參考文獻：

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（作者單位：河南工學院）