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摘要：近年我國工業技術水平已經取得了良好發展和具體完善，而且在當前社會相關的領域和一些機械制造業中也相對獲得了更加有效的提升。為了能夠促進社會市場經濟和相關領域的穩定性和基礎建設能力，在社會發展的過程中，需要不斷完善和提升自身數控機床的具體應用能力。本文探究數控機床機械結構設計及制造技術優化，先討論主軸結構設計，然后討論關鍵結構設計，通過具體案例設計的方式，呈現出數控機床機械結果設計效果，并給出具體的技術優化策略，期望能夠改善現有的數控機床機械結構設計狀態，推動數控機床機械制造技術發展。
關鍵詞：數控機床；機械結構；制造技術
0引言
當前狀態下數控機床技術屬于新時期所衍生出的具備自動化特點的技術，其呈現出機電一體化的特點。在科學技術水平不斷提升的情況下，機械設備自身的結構設備開始受到關注，而設備結構的合理性關系到其性能的呈現，也關系到其在實際工作應用階段所展現出的功能效果。為此，機械設備的設計環節需要重點關注結構射界。本文針對數控機床設備的結構設計展開研究，在明確主軸結構和關鍵結構的設計要點情況下，期望能夠提升數控機床的結構性能，并且迎合設備自動化的發展需求。
1數控機床主軸結構設計
在數控機床設備中，主軸是其技術核心環節，其工作效能和質量將直接決定設備的運行狀態和發展情況，所以，設計好主軸異常關鍵，主軸的設計必須要根據不同型號的數控機床制定科學的方案，并制定切實可行的維修方案。數控機床在運作過程中呈現出了高效率和高質量的特點，而為了穩定數控機床的特質，需要在機床設計階段就做好結構的精準度設計，尤其是主軸結構的精準度設計。據悉，主軸結構的傳動裝置精確度將會對主軸內部的各個組件運轉情況產生影響，因為在主軸結構中包含不同類型的齒輪和零部件，這些部件相互連接才能夠起到傳動效果。而如果零部件之間的連接狀態不理想，那么傳動精確度也會受到影響，誤差增大情況下，主軸結構中的零件可能會因此變形[1]。零部件在和主軸接觸的時候整體形狀的變化和機床表面的粗糙程度有直接關系，如果零部件在和主軸表面進行接觸的時候，其整體形狀呈現出變形較小的情況，那么在受到機床主軸的壓力以后，零部件的整體變形幅度也會比較小。對于數控機床來講，主軸當中的傳動裝置是整個機床自動化系統當中最為重要的傳動部件，其傳動的精確度和強度都直接影響機床的切削速度或者是切削質量[2]。為此，需要在設計主軸結構期間，規范主軸的徑向力以及剛度狀態，并且依據數控機床的實際運作情況來采取對應的參數調整設計。如此，數控機床的主軸結構能夠得以優化，其剛性校對環節所得出的校對結果也更加理想，只有這樣才能夠保證主軸在不受到磨損的情況下可以正常運行，提升設備運行效率，滿足更多的工作發展需要。在主軸結構當中所包含的傳動組建分別有傳動部件、主軸部件、主軸承部件以及密封部件。而部件之間的穩定性關系則和機床是否能夠處于正常運作狀態有著直接關系，主軸部件的穩定性直接關系到各個部件是否能夠在主軸結構中開展特定的運動，是否能夠完成傳動工作[3]。以主軸承為例，其所具備的切削力情況需要受到各個組件的配合，并且將這種切削力傳動到主軸承當中，因為零部件對主軸承所施加的范圍以及速度都比較大，因此，要求主軸承中的組件之間具備較高的配合度，只有彼此之間實現了密切的配合，才能兼顧運行中的一些不良動態，及時發現問題，通過一方進行呈現，進而為設備的科學、穩定運行奠定基礎，提供保障。在主軸的前端結構設計期間，需要確保刀具、夾具等設備都能夠安裝無誤，并且保持各類器具拆卸方便。此時可以將在主軸前端的懸臂設計成為較短的尺寸，并且確保其單元結構和軸承接觸，并且通過擴展曾在點的方式來加強對主軸前端控制，避免其出現變形的故障[4]。
2數控機床關鍵結構設計
本次針對界面結構進行優化設計過程中，主要是對關鍵部分的構件進行設計，該部分的設計理念已經在我國數控機床設計領域受到關注，很多學者開始研究該理念。此時，設計數控機床關鍵結構的方法已經逐漸成熟，因此，設計人員將會先把數控機床的初步結構以及幾何模型設計出來，然后再開展關鍵結構設計。針對特定構件的截面厚度進行設計時，可以考慮到將數控機床的整體結構設計作為主要的參數變量設計依據，從中抽取重量最輕的構件，了解其結構重量及剛度情況，并且計算出不同截面構件的函數情況，確保構件的性能得以優化。在設計截面構件結構期間，先確定好構件本身的質量以及剛度，選擇合適的制造材料，并且利用變量來替代構件設計模型中函數的常數，從而簡化設計計算流程[5]。此次設計數控機床的關鍵結構，主要以設計截面結構為主，要想做到對截面結構的優化，自然需要將截面結構的各個變量模擬出來，并且保障截面設計優化方法能夠直接作用于設計本身?？傮w來說，截面結構的優化設計需要先完成數控機床的整體結構設計，然后進行結構拓補并建立對應的幾何布局，其數控機床優化結構件設計的重要性和效果必然會直接受到此二者的影響和限制。如圖1所示。如圖1所示為機床截面結構件優化的模型設計圖，機床的床身結構件優化模型圖在進行了截面結構件優化的模型設計和計算后，其床身靜態性能的約束和機床的動態性能約束均己經達到了限制邊界，但是模型的上限和截面結構件尺寸中仍然有大部分與機床的下限還明顯地存在著一定的距離，直接地反映出了截面優化的設計方法所可能具有的種種局限性和缺陷。幾何優化的目的就是解決機床中的設計缺陷，如圖1中所示，將機床有限元變量模型的每個節點非線性坐標分量函數當做是機床進行幾何優化模型設計的方法變量中的有限元變量，以此為基礎條件對機床進行了優化模型設計。經過幾何優化設計后的模型結構，界面尺寸明顯減少，重量也有了大幅度的減輕。機床幾何優化設計中的有限元變量函數之間連接的不僅僅是線性的關系，因為幾何優化可能需要設計其它的幾何優化設計方法變量，因此也要考慮可能使用的是關于其它設計變量的非線性關系分量函數，在進行梯度計算時要充分考慮其它坐標分量函數及其線性關系分量優化函數的非線性關系。另外，還要充分考慮到幾何優化設計算法中機床荷載的位移約束方向可能會因為其形狀的變化而發生的改變。
3數控機床制造技術優化策略
新的時代背景下賦予了數控機床制造技術新的內容和應用前景，可以說，新技術的注入為數控機床制造技術的發展注入了新的血液，很多之前難以攻克的加工難題都迎刃而解。具體的優化策略表現在以下幾個方面：
3.1注重穩定性提升。從目前我國數控機床的實際工作狀態以及工作效率來看，其內部結構的整體設計還處于優化和升級階段，優化的主要方向則是需要保障機床運行的穩定性和可持續性。因為目前數控機床本身的機械構件還不夠完善，其可能會在運行過程中出現過度磨損或者是大量損耗的情況，且因為機床的長期運行，很有可能會遭遇更多不確定因素，這些因素會促使數控機床的內部構件性能和質量都受到不同程度的損害。因此，要全面加強對我國數控機床的內部結構整體性設計的研究和優化，并且在此基礎上通過采用各種科學合理的內部結構設計來達到減少我國數控機床在實際工作和運行的過程中所可能產生的一些不必要的產品價格波動問題，可以通過采取各種新型材料和技術來對其內部進行全面的結構設計優化和改造升級，以此為基礎來逐漸完善和提升我國數控機床在實際的工作過程中的穩定性。讓數控機床在具體的工作中其性能和價值可以得到進一步的彰顯和體現，讓很多零件加工程序變得更加簡單化，遇到很多難以解決的問題，也可以迎刃而解。
3.2注重精確性提升。如今我國多數的工業企業在實際生產相關機械產品的過程中，經常會出現無法完成合格的生產標磚，而且產生此類問題的主要原因就是數控機床內部結構當中的零部件存在老化的現象，且其容易受到外界環境干擾，在外力影響下，數控機床的關鍵結構可能會出現變形，因此為了能夠全面對此類問題進行充分有效的解決，需要在一定程度上優化有關技術人員的技術能力，并且對數控機床進行定期的檢查與維修、維護，及時發現機床中所隱藏和潛在的問題，不要讓問題進一步的擴大化，做到防患于未然，進而有效提升數控機床自身的精確性。在培養數控機床零部件設計與制造人員的情況下，零部件的材質得以改良，設計結構更加具備穩定性，不會輕易出現變形情況，最終促使數控機床在實際生產機械產品過程中，保障相關產品的合格性和標準性，同時有效的提升了數控機床在實際工作中的效率和質量。
4結束語
綜合上述研究，數控機床技術是我國工業技術當中最為關鍵的技術組成部分，需要不斷引進大量創新技術及人才來對數控機床技術及結構進行優化，從而實現我國工業行業經濟效益最大化，確保數控機床行業可以具備可持續發展潛力，能夠為我國工業技術水平提升打下堅實技術基礎。本文對數控機床結構的設計優化能夠證明，主軸結構和關鍵結構的設計都需要創新設計理念，且遵從新技術需求?？梢姡覈趯悼貦C床技術進行優化過程中，需要注重對其機械結構優化，并且引入新的技術內容，從而為未來數控機床技術發展提供數據依據。
參考文獻：
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[4]曹川川，郭鵬遠，楊大奎.基于UG的教學型五軸聯動數控銑床的機械結構設計[J].農機使用與維修，2019.
[5]劉碧云.數控機床機械結構設計和制造技術新動態的研究[J].南方農機，2019（23）.
作者:曹勁草 單位:陜西國防工業職業技術學院
