赵立忱
哈尔滨岛田大鹏工业股份有限公司 150000
摘要：近些年随着我国机械制造业的发展，数控机床的设计技术也随之进行了提升和改进。然而，机械制造自动化行业在大规模发展的同时，大部分机械制造水平仍然处在较低程度，需要不断完善和提升自身数控机床的具体应用能力。本文分析了数控机床机械结构设计及制造技术优化方法。
关键词：数控机床；机械结构；制造技术
引言
国家的变革使传统的制造技术已经被自动化的现代制造技术取代，其中危险操作性比较高、高精度的复杂机械制造加工生产模式都可以通过数控技术达到目标。但是，由于我国的工业化水平起步较晚，相关机床技术发展还存在一定的问题，与欧美的发达国家数空机床的设计和制造相比，我国仍然有很大的技术缺陷和漏洞。因此，对数控机床的机械结构进行优质的设计，完善机械结构制造创新技术的发展，是提高机械生产企业发展的重要保障。
1数控机床的概念
数控机床主要是把先进的科学技术、信息化技术、生产系统和操作指令进行有效的结合，提高信息化产品生产的效率和质量。在数控机床的操作过程中，最为基础的内容是信息和数据，而最终的目标是实现产品的高效生产，把所需要生产的产品信息录入到信息系统中，从而提高所生产产品的精准度。另外，在数控机床的操作过程中，还需要对其操作情况进行监管和控制，以此来保障生产产品的效率和质量；此外，随着科学技术水平的不断发展，数控机床相关的技术也需要进行不断的升级和优化，从而提高数控机床生产的高效性和稳定性。
2数控机床机械结构设计分析
数控机床机械结构设计主要包括了三大部分，第一部分为主轴部件；第二部分为机械的传动结构；第三部分为支撑部件，这三部分的可靠性和精准度决定了数控机床生产应用过程中稳定性、几何精度和抗震性，而传动结构的和变速系统设计是为了实现数控机床的自动化控制。主轴部件在机械结构中发挥着关键性的作用，主轴部件质量水平的高低会影响到其转速的快慢情况。根据现阶段机械生产发展的实际情况来看，触角式混合式的陶瓷角接触轴承在市场中得到了广泛的应用，并且有着比较强的综合性能，其最高的转速可以达到30000r/min，所以，我国很多机械结构设计中重点对主轴承的精准度进行了分析和控制，通过这种方式来提高主轴、零件的加工速度和主轴的回转精度，确保其在支撑导轨的过程中滑块的位置和动导轨体的准确性更高。另外，在数控机床液体静压导轨的高效设计过程中，主要是通过额定负载来实现的，之后，通过圆弧同步齿形带和张力轮、密度比较小的工程塑料制作而成的涂塑导轨和贴塑导轨代替传统的滚动式导轨来达到高转速和高精准度的目的，并确保驱动轴上的带轮可以直接在电机上安装，这样就可以很好的缩减传动过程中过量问题的发生。另外，在数控机床支撑部件应用时，床身和立柱是需要重点分析和讨论的，需要对其在相应单位内的刚度质量进行控制，一般情况下，采用最多的是人造花岗岩，花岗岩可以对其尺寸进行很好的把控，并且黄岗岩还有一定的抗腐蚀性，有着比较好的效果。在数控机床机械结构刀库设计中，需要对其平衡性进行把控，可以采用对链式的刀库设计，这样可以对其刀座的运动轨迹进行很好的控制，通过借助于滚动轴承来对刀库外援进行支撑，这时候只需要对刀库的排列间距进行平衡处理，保障其间距数值和刀具直径的一致就可以了。
3数控机床机械结构设计和制造技术优化的措施
3.1设计较为轻型化的结构
在优化数控机床设计的过程中注意让整个机床能够更好地达到动态和静态的性能指标，使得机床内部的部件尽可能朝着轻型的方向发展。
传统数控机床设计的观念下，机床的刚度越大越能够发挥较大的作用，但是这样一种观念早就落伍了。如果能够让数控机床内部构造的刚度朝着更轻的方向发展，一方面可以减少驱动的功率，更可以有效地减少材料的使用量。传统背景下，多数制造商会选择不断地加大数控机床内部材料的厚度，而数控机床结构的壁厚和质量呈现出一种立方关系，但是壁厚和刚度却呈现出一种线性关系，而内部存在的刚度质量比实际也会发挥重要的作用。但是随着数控机床内部的壁厚不断地增加，其机床内部结构的刚度其实也会不断地降低。因此，专业人员在设计数控机床时一定要准确合理地设计整个数控机床的主要形状，并让其朝着轻型化的方向发展。
3.2对关键结构的截面进行优化
多数截面优化的方法已经在数控机床结构设计中存在了很长一段时间，该方法实际已经显得非常成熟，但是这种传统的方法是建立在拓扑结构和几何布局的基础上的。先选择结构件内部的截面面积和截面厚度作为优化设计的变量，为的是更好地提升结构的刚度，最终再选择最合适的参数来作为优化设计时的重要目标。在实际优化结构内部截面的过程中，需要采用专业的方式来直接计算约束梯度。但是在实践中只要能够适当地改变内部的变量就能够更好地提升优化的效率。在截面的优化过程中多数是以特定的拓扑结构为基础的，其优化的结果势必会受到二者的限制，实践中需要结合机床的实际情况来计算出合适的结果。
3.3对机床结构进行建模和仿真优化设计
在实际设计机床时，专业的人员需要在较短的时间内先考虑存在于机床内部产品的性能，并在设计的过程中寻找设计产品的思路。例如，在进行实体建模时可以先分析整个床内部的不同要求再直接建立对应的模型。更可以通过次要改静力学分析、动态设计和其他分析方法来设计不同类型的机床结构和性能参数，最终才能够使得整个机床的结构变得更加合理。
3.4优化和升级主传动变速系统
在实际的设计过程中，相关的设计人员要选择一些合适的大型的机床结
构，并通过变速齿轮主传动方式来提高运行的效率和质量，同时还需要对输出的扭矩参数进行提升和优化，这样就可以满足于不同项目的实际需求。另外，还可以利用皮带来进行传动的主传动措施，但是这种方法在大型的机床结构中并不合适，在小型的机床结构中应用效果更加明显和突出，可以有效的对机器本身的噪音和震动问题进行改善。此外，设计人员也可以通过对电机速度的调整来进行直接性的驱动主传动装置设施，提高机械结构具体数值的准确性，并保障原来的设备结构得到合理的优化和升级，实现主轴箱体和主轴结构的运行效率，通过这种方式来实现提高刚度系数的同时，还可以对主传动项目的影响进行优化。在这里需要尤其注意的是，在实际的执行时候需要注意机床精确度的变化情况。
结束语
综合上述研究，数控机床技术是我国工业技术当中最为关键的技术组成部分，需要不断引进大量创新技术及人才来对数控机床技术及结构进行优化，从而实现我国工业行业经济效益最大化，确保数控机床行业可以具备可持续发展潜力，能够为我国工业技术水平提升打下坚实技术基础。
参考文献
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[3]刘忠勇.数控机床机械结构设计和制造技术新动态的探讨[J].南方农机，2019，50（06）：116.