数控机床机械结构设计与制造技术分析

数控机床机械结构设计与制造技术分析

作者：刘斐

来源：《中国电气工程学报》2019年第10期

摘要：二十一世纪以来，伴随着我国的科学技术的不断地进步和发展，制造业中数控机床的机械结构设计与制造技术发展迅速。以下我们主要以研究数控机床的实际技术应用和结构设计分析为主，以PCB数控钻孔技术为例，对其机械结构设计与制造技术以及PCB数控钻孔做出全面的分析和研究，在数控机床机械应用的各个层面的优缺点上提出相应的改进措施。我们希望可以通过对数控机床的具体结构设计工作来实现更高效率的生产需求和目标，使机床在实际应用中提到人类劳动效率，提高生产力，促进社会的不断进步与发展。 关键词：数控;机械结构;制造技术;技术分析

引言：伴随这着工业的发展以及科学技术的融入，现在的工业生产的发展离不开数控机床的使用，这是由于数控机床的机械生产效率高的特点所致。从数控机床机械结构设计与制造技术入手，并结合实际生产对技术发展创新，最终促进数控机床机械结构设计与制造技术的发展是我们的目的。只有对数控机床机械结构设计与制造技术的研究分析加强和完善，才能促进我国经济的不断发展。

一、对数控机床的介绍与分析

现在在科学技术的发展下的一大重要产物-数控机床，它是机械与信息技术的巧妙结合，它使科学运用到实际生产生活中，与操作系统现结合，使得生产实现信息化、可控化及科技化。数控机床主要是由两部分构成，就是机械和信息技术，其中最核心的部分就是信息或者说数据，因为机械受到系统控制，数控机床的准确高效工作的基础就是正确的数据录入，只有将数据准确的录入机床中才能保证产品的准确性。其次，在操作过程中还需要人员对数控机床的监控，机器和人的完美配合才能使生产的效率和质量达到最高，其中机械的维护和系统的升级也是提高生产效率和质量的不可忽略因素。PCB指的是印刷电路板所用到的钻孔设备，是众多数控机床中有代表性的一种，它作用就是在绝缘材料上根据先前设计进行钻孔来实现电路板的印刷生产，这种机床钻孔和激光钻孔相比有最根本的优点就是成本低，缺点就是材质不好的绝缘材料容易被钻坏，但价格低廉的它还吸引着大多数厂家的使用。 二、对数控机床机械结构设计与制造技术发展的讨论

工业的发展推动着科技的进步和经济的发展，在二十一世纪这个信息技术不断发展的时代，数控技术和机械生产技术也不断地进步和发展，现在的数控技术受到信息网络的影响发生的巨大的变化，数字控制技术和系统正朝着精确化、智能化方向发展。正确的数控机床技术能够提高生产效率促进生产力，精确的数控信息录入能使生产出的产品更加精密，形如高精度设

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备零件的生产。数控机床的主要部分是主轴，它的作用就是和其他部分相互配合实现机械传动，最终达到数据系统控制机床的目的，主轴部分的不断地改进和创新可以从根本上增加数控机床的质量和运行速度，它和信息技术的完美配合则会提高机床的总体质量[4]。这些表明，实际的工业生产需要较高的效率来提高机床的稳定性和完整性。还是以PCB钻孔技术分析研究为主，它的具体工作原理就是利用x、y、z空间直角坐标系，在电脑中和实际电路板上成比例精确对应，当我们在计算机上设计的电路板钻孔图数据传入到数控钻孔机上时，机床就遵循计算机发出的指令执行精密的钻孔操作[1]。其中高精度高转速是它的特点，计算机技术的飞速发展，数控机床发展也十分迅速，数控机床的数控部分需要增加高效的算法，使其具备高精度高转速，这对PCB钻孔生产的质量有着决定性的影响。

其次可靠性也是评判数控机床好坏的重要指标，我们国家的数控机床的可靠性标准是数控系统的平均无故障时间达到10000小时，平均故障间隔时间是6000小时，但是我们国家在这方面能做到的很少，所以我们应该加强对数控机床可靠性的研究，利用现代的科学技术与数控机床相结合，对电路、系统、抗干扰等多方面进行研究，争取超过国家可靠性标准。实现数控机场的智能化也是当今社会中各种产品发展的趋势[3]。以PCB钻孔机床为例，这种钻孔技术在早期非常简单，相当于半机械化，其中有数控但跟多的是人为的控制，随着社会的進步，PCB钻孔技术逐渐发展，知道现在出现的各种创新点，比如数控中机械的精度监控，运行速度的成倍增长及系统的可升级性等。我们所要求的智能化功能包括系统的自我更新修复，网络实时监控以及硬件故障定期自查等。分析讨论表明，控制系统的小型化会方便机床的实际操作以及增多更广泛的应用领域，创新能力也需要不断提高，只有考虑的综合，才能全面的发展。 三、数控机床机械结构设计与制造技术的优化策略

优化机械结构设计和制造技术的策略主要有五种，它们分别是优化机床稳定性、优化主轴的精度和速度、采用稳定性三维仿真技术、采用只适应跟踪控制器、优化算法功能。首先提高在系统的加速度控制方面提高机场的稳定性，比如PCB数控，可以通过提高运动位移和起止时间间隔来优化它的定位，使其定位更准操作精度更高。对于稳定性的增强我们还可以使用刚性结构设计、加大静态物体质量，使用防震材料等措施[2]。其次在主轴的精度和速度方面在前面已经提到，它也能使衡量PCB机床的性能和质量得基础，在数控机床运行过程中，主轴精度和速度直接影响机械加工的精密，为此我们可以采用静压空气轴承主轴，使用这种技术在主轴转速达到一定程度，它的精度也会跟着提升，直到纳米级的程度，因此这种技术可以加工较小的精密仪器。如果PCB采用三维仿真技术，则减少钻床在运行中由于高速产生的偏离度，提高钻头的稳定性和准确性。还要说的是自使用跟踪控制器的使用，如PCB的精度衡量主要是钻孔精度，而电气有是影响钻孔精度的因素，所以采用自适应控制器（摩擦补偿器，位置反馈器，前后反馈器等）可以减小钻头的钻距，减少摩擦，提高精度。优化数控系统的算法也是优化的重要方法之一，采用GA贪婪算法能解决钻孔数量多造成的行程空闲问题，优化后运行速度和生产效率成倍提高。

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总结：数控机床是工业生产效率的基础，数控机床机械结构设计与制造技术的完善是保持机床运行速度和精度的不可缺少过程。根据对PCB数控钻孔技术的的研究和探讨，我们知道了数控机床的速度、精度和稳定性等特点都是提高机床实际工作效率的关键，我们也不同问题提出了不同的优化手段，像机械本身上的优化和数字控制系统的优化等。只有不断地研究分析和优化后，才能促进我国数控机床机械结构设计与制造技术的发展，最终促进我国工业的不断进步。 参考文献：

[1]周建刚，沈丽娟.数控机床的机械结构设计要求与设计方式探讨[J].科技风，2017（23）：152.

[2]姚杰.数控机床机械结构设计与制造技术的研究探讨[J].中国设备工程，2017（15）：202-203.

[3]白国庆.数控机床的机械结构设计要求与设计方式分析[J].太原学院学报（自然科学版），2016，34（03）：25-27.