数控机床与普通机床的机械结构对比分析

数控机床与普通机床的机械结构对比分析（精选8篇）

数控机床与普通机床的机械结构对比分析 篇1

摘要：分析了金属切削类数控机床主机部分的机械结构特点，对比分析了数控机床与普通机床在机械结构和外观等方面的差异，阐述了数控机床相对于普通机床的结构改进和加工精度、节能环保等的优势。

关键词：数控机床；结构特点 前言

当今世界，综合实力较强的发达国家都对机床行业高度重视，因为机床是一切工业冷加工的基础。无论是汽车工业，还是航天、军工等产品的生产都离不开机床。随着机床技术的飞速发展，机床的种类不断增多、加工精度也不断提高，数控机床、加工中心等先进设备不断地改进完善。数控机床集现代机械制造技术、计算机技术、通讯技术、控制技术、液压气动技术、光电技术于一体，具有高效率、高精度、高自动化和高柔性等特点，隶属于关系国家战略地位和体现国家综合国力的重要基础性产业，其先进性和拥有量是衡量一个国家先进制造业整体水平的重要标志。因此，各工业发达国家竞相发展数控机床产业，尤其发展高档数控机床已成为保证国防工业和高技术产业发展的战略物资，同时对提升一个国家的航空、航天、船舶、汽车、模具、电站设备等制造业的国际竞争力，将有着举足轻重的重要影响。所以各国都竞相发展机电一体化、高精、高效、高自动化先进机床，以加速工业和国民经济的发展。长期以来，欧、美、亚在国际市场上相互展开激烈竞争，特别是随着微电子、计算机技术的飞速发展，数控机床也在20世纪8O年代以后加速发展，有力地推动了社会的工业进步。

随着数控机床的飞速发展，已经形成了低、中、高三种格局的广阔市场。目前，我国数控金切机床市场上高、中、低档机床消费比重，在消费量上约为5：50：45，在消费额上约为15：70：15。可以说，国内对高中档数控机床的需求无论在消费量还是消费金额方面都已超过了低档机床。普通机床由于历史原因和区域经济发展还依然服役于一些小规模的加工企业或者老加工企业，但已逐年被淘汰或者技术改造，通过增加数控伺服系统，从而提高效率和加工精度。总之，数控机床替代普通机床装备已是大势所趋。下文主要针对数控机床与普通机床的机械结构做一些对比分析。数控机床的特点

数控在GB中的定义是“用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制的一种方法”。现代数控机床是集高新技术于一体的典型机电一体化加工设备。数控加工设备主要分切削加工、压力加工和特种加工(如数控电火花加工机床等)3类。切削加工类数控机床的加工过程能按预定的程序自动进行。消除了人为的操作误差和实现了手工操作难以达到的控制精度，加工精度还可以用软件来校正和补偿。因此，可以获得比机床精度还要高的加工精度及重复定位精度；工件在一次装夹后，能先后进行粗、精加工，配置自动换刀装置后，还能缩短辅助加工时间、提高生产率；由于机床的运动轨迹受可编程的数字信号控制，因而可以加工单件和小批量且形式复杂的零件，生产准备周期大为缩短。综上所述，数控机床具有精度高、效率高、自动化程度高和柔性好的特点。从数控机床的生产现状和发展趋势看，由于微电子技术、信息处理技术等新技术、新工艺在机床行业的渗透和应用，它与普通机床相比不仅在机械结构 性能方面发生了“质”和“形”的变化，且其外观造型也形成了自身独特的风格和特点。数控机床机械结构设计的特点

数控机床虽然也有普通机床所具有的床身和立柱、导轨、工作台、刀架等部件。但为了与控制系统的高精度、高速度控制相匹配，对机床主机部分的结构设计还提出了高精度、高刚度、低惯量、低摩擦、无问隙、高谐振频率、适当的阻尼比等要求。由于机械结构形式是体现其性能的具体手段，是实现性能的核心因索(当然结构也受材料和工艺的影响)，因此，数控机床的关键部件在结构设计中也有了重大变化。

3．1 基础部件的结构特点

数控机床的基础件主要包括床身、立柱、工作台等支承件，它们的基本功能是支承承载和保持各执行器官的相对位置。数控机床集粗精加工于一体，既要能 够承受粗加工时大吃刀、大走刀的最大切削力、叉要能够保证精加工时的高精度。因此，对基础件的结构设汁在强度、刚度、抗振性、热变形和内应力等都提出了很高的要求。现行生产的数控机床采用的主要措施有：铸件采用全封闭截面，合理布置内部隔板和肋条，含砂造型或填充混凝土等材料，导轨面加宽，车床采用倾斜的床身和导轨还利于排屑，床身、立柱采用钢质焊接结构，可以明显提高其刚度，根据热对称原则布局还能增加散热隔热效果。

3．2 主传动系统的结构特点

主传动系统实现各种刀具和工件所需的切削功率，且在尽可能大的转速范围内保证恒功率输出，同时为使数控机床能获得最佳的切削速度，主传动须在较宽的范围内实现无级变速。现行数控机床采用高性能的直流或交流无级凋速主轴电机，较普通机床的机械分级变速传动链大为简化。对加工精度有直接影响的主轴组件的精度、刚度、抗振性和热变形性能要求，可以通过主轴组件的结构设计和合理的轴承组合及选用高精度专用轴承加以保证。为提高生产率和自动化程度，主轴应有刀具或工件的自动夹紧、放松、切屑清理及主轴准停机构。最近日本叉开发研制了新型的陶瓷主轴，重量轻，热膨胀率低，用在加工中心上，具有高的刚性和精度。

3．3 进给系统结构特点

数控机床的进给系统是由伺服电机驱动，通过滚珠丝杠带动刀具或工件完成各坐标方向的进给运动。为确定进给系统的传动精度和工作稳定性，在设计机械装置时．以“无间隙、低摩擦、低惯量、高刚度”为原则，具体措施有：①采用低摩擦、轻拖动、高效率的滚珠丝杠和直线滚动导轨；②采用大扭矩、宽调速的伺

服电机直接与丝杠相联接，缩短和简化进给传动链；③通过消隙装置消除齿轮、丝杠、联轴器的传动间隙；④ 对滚动导轨和丝杠预加载荷，预拉伸。

3．4 数控回转工作台和自动交换工作台

数控镗、数控铣和加工中心，采用内部结构具有数控进给驱动机构特点的回转工作台，实现圆周任意角度的分度和进给运动。对多工序数控机床，配置自动交换工作台，进一步缩短辅助加工时间。

3．5 刀架系统

回转刀架，更换主轴换刀和带刀库的自动换刀系统及多刀架、多主轴布局对提高生产效率和自动化水平发挥了重要作用。为使刀具在机床上迅速定位、夹紧，普遍采用标准刀具系统和机夹刀。

3．6 数控附件

机床附件的作用是配合机床实现自动化加工。

数控机床专用的附件有：①对刀仪，② 自动编程机，③自动排屑器，④物料储运及上下料装置，⑤ 自动冷却、润滑及各种新型配套件如导轨防护罩等。数控机床的外观造型特点

数控机床的外观大都采用线型简洁的板块组合式全封闭安全防护罩，配备有现代特征的集操作、显示、控制于一体的操作面板，淘汰了普通机床各种操作手柄、手轮和线型复杂零散的多面型表面形态。安全防护罩可防止高压、大流量冷却液及铁屑飞溅，减少粉尘人侵，隔声降噪，有利于机床的精度保持和环境保护，真正体现了机、电、液一体化的特点。依人机工程学宜人性原则设计的桌面式或悬挂式数控操作面版，是机床与操作者联系和信息交流的唯一界面，指示灯、按钮、按键的数量与排列及CRT的设计，既适合人的操作特性，又利于人机间的协调与交流，通过视觉良好的键面色彩，标准化的象形符号意象抽取，能准确反映和传递两者间的信息。结论 数控机床结构设计反映产品内在功能的深层特性，外观表达的是产品表层特性，对用户而言，深层次的与产品使用密切相关的结构性能要通过表层的外观形态来传递和表达。全封闭防护罩虽然掩盖了机床的主体结构，却至少传达了数控机床这样几个方面的深层内含：①先进的数控数显装置；②对机床的精度和刚度使用的可靠性、安全防护性及环保等有严格要求；③采用先进标准的刀具系统及安装位置合理的自动换刀装置；④ 采用整套商品化、标准化的新型配套件、自动排屑、润滑和冷却装置等。概括为高精度、高效率、高自动化和机电液一体化。

参考文献

[1] <实用数控加工技术)编委会．实用数控加工技术[M]．北京 兵器工业出版杜．1995．

数控机床与普通机床的机械结构对比分析 篇2

1 机床进行数控化改造的必要性

我国现有机床320多万台, 这些机床技术状况老化严重, 据统计, 全国30%左右设备在16年以上, 其中近30%的役龄超过了26年, 这些都说明目前我国还没有走上主要依靠科技进步对机床进行改造的轨道。另外, 随着科技的进步, 生产依赖于设备的程度日益增大, 企业的产量、质量、效率、成本、安全及环境保护和劳动情绪都受设备的制约, 实现企业的现代化己势在必行。但据资料介绍, 我国的金属切削机床年产量仅占同类设备拥有量的1/28, 如将每年生产的全部机床用来更换旧机床需要28年所以, 我国目前解决设备技术进步的主要途径是机床改造。

2 机床数控改造主要步骤

2.1 改造方案的确定

改造的可行性分析通过以后, 就可以针对工艺和机床现况确定改造方案, 一般包括:

(1) 机械修理与电气改造相结合

一般来说, 需进行电气改造的机床, 都需进行机械修理。机械性能的完好是电气改造成功的基础。

(2) 先局部后整体

确定改造步骤时, 应把整个电气部分改造先分成若干个子系统进行, 如数控系统、测量系统、主轴、进给系统、面板控制与强电部分等, 待各系统基本成型后再互联完成全系统工作。

(3) 根据使用条件选择系统

针对使用环境、温度、湿度、灰尘、电源、光线, 甚至有否鼠害等外界使用条件, 这对选择电气系统的防护性能、抗干扰性能、自冷却性能、空气过滤性能等可提供正确的依据, 使改造后的电气系统有了可靠的使用保证。

(4) 改造范围确定

有时数控机床电气系统改造, 并不一定包含该机床全部电气系统, 应根据科学的测定和分析决定其改造范围。

2.2 改造的技术准备

改造前的技术准备充分与否, 很大程度上决定着改造能否取得成功。技术准备包括:

(1) 机械部分准备

为配合电气改造而需进行的机械大修改造的测量、计算、设计、绘图、零件制作等应先期完成。

(2) 旧系统电气资料消化

只有对旧系统电气资料进行充分的消化, 才能了解以前的设计思想, 才能更好完成新旧系统的衔接与转换。

(3) 新系统电气资料消化

新系统有许多新功能、新技术, 因此改造前应熟悉技术资料, 包括系统原理说明、线路图、plc梯形图及文本、安装调试说明、使用手册、编程手册等。

(4) 新旧系统接口的转换设计

全局改造的, 应设计机电转换接口、操作面板控制与配置、互联部分接点等, 要求操作与维修方便、合理, 线路走向通顺、连接点少, 强弱电干扰小, 备有适当裕量等。局部改造的, 还需要考虑新旧系统的性能匹配、电压极性与大小变换、安装位置、数模转换等。

(5) 调试步骤的确定

调试工作涉及机械、液压、电气, 调试步骤可从简到繁, 从小到大, 从外到里进行, 也可先局部后全局, 先子系统后整系统进行。

(6) 验收标准的确定

验收标准是对新系统的考核, 制定时必须实事求是。

2.3 改造的实施

准备工作就绪后, 即可进入改造的实施阶段。实施阶段内容按时间顺序分为:

(1) 原机床的全面保养

机床经长期使用后, 会不同程度地在机械、液压、润滑、清洁等方面存在问题, 所以首先要进行全面保养。其次, 应对机床作一次改前的几何精度、尺寸精度测量, 记录在案。这样既可对改造工作起指导参考作用, 又可在改造结束时作对比分析用。

(2) 保留的电气部分最佳化调整

若对电气系统作局部改造, 则应对保留电气部分进行保养和最佳化调整。如强电部分的零件更换, 电机的保养, 变压器的烘干绝缘, 污染的清洁, 通风冷却装置的清洗, 伺服驱动装置的最佳化调整, 老化电线电缆的更新, 连接件的紧固等等。

(3) 原系统拆除

原系统的拆除必须对照原图纸, 仔细进行, 及时在图纸上作出标记, 防止遗漏或过拆 (局部改造情况下) 。在拆的过程中也会发现一些新系统设计中的欠缺之处, 应及时补充与修正。

(4) 合理安排新系统位置及布线

根据新系统设计图纸, 合理进行新系统配置, 包括箱体固定、面板安放、线路走向和固定、调整元器件位置、密封及必要装饰等。应确保连线工艺规范、线径合适、正确无误、可靠美观。

(5) 调试

调试必须按事先确定的步骤和要求进行。调试人员随时记录, 以便发现和解决问题。调试中首先试安全保护系统灵敏度, 防止人身、设备事故发生;各运动坐标拖板处于全行程中心位置;能空载试验的, 先空载后加载;能模拟试验的, 先模拟后实动;能手动的, 先手动后自动。

2.4 验收工作及培训

验收工作应聘请有关的人员共同参加, 并按已制定的验收标准进行, 内容包括:

(1) 机床机械性能验收

经过机械修理和改造以及全面保养, 机床的各项机械性能应达到要求, 几何精度应在规定的范围内。

(2) 电气控制功能和控制精度验收

电气控制的各项功能必须达到动作正常, 灵敏可靠。控制精度应用标准计量器具 (如激光干涉仪、坐标测量仪等) 对照检查, 达到精度范围之内。同时还应与改造前机床的各项功能和精度作出对比, 获得量化的指标差。

(3) 试件验收

试件可验收机床刚度、力、运动轨迹、关联动作等。

(4) 图纸、资料验收

机床改造完后, 应及时将图纸 (包括原理图、配置图、接线图、梯形图等) 、资料 (包括各类说明书) 、改造档案 (包括改造前、后的各种记录) 汇总、整理、归档。保持资料的完整、有效、连续, 这对该设备的今后稳定运行是十分重要的。

(5) 操作、编程人员的技术培训

3 结束论

随着数字控制技术在机械加工行业的应用, 数控机床己成为生产企业的主要加工设备。用普通机床 (车、铣、钻) 改装成简易数控机床也随之得到了普及应用。通过改装机床或是提高了机床的生产效率和自动化程度、减轻了操作者的劳动强度, 或是提高了机床的加工精度和表面质量, 或是扩大了机床的加工能力和工艺范围, 均给生产企业带来了可观的经济效益和社会效益。

摘要：目前己经采用的机床改装方案中有:普通车床改装成液压仿形车床、外圆磨床加装自动测量装置改装、卧式车床改装成简易拉床、利用微电子显示技术改装普通锉床来提高锉床加工精度、普通车床改装成立式插床等。本文就此问题加以阐述。

关键词：机床改造,数控

参考文献

[1]陈适先.强力旋压及其应用.国防工业出版社, 1996.

[2]J.Geckler.Meta1Spinning Capabilities.Ma-chine Design.l985.

[3]吴孜越, 冯兰芳.C620普通车床的数控化改造.机床与液压, 2005 (8) ;211～213.

[4]傅家骥.工业经济学.清华大学出版社, 1996.

数控机床机械结构优化设计探讨 篇3

摘要：数控机床机械结构的优化设计对于改善数控机床的整体运行性能发挥着重要的作用，为了进一步提高数控机床的加工精度和使用性能，应坚持数控机床机械结构的动态优化设计，积极运用先进的技术和设计方法，不断提高数控机床机械结构设计水平。本文分析了数控机床机械结构设计流程，阐述了数控机床机械结构优化设计的关键技术，以供参考。

关键词：数控机床；机械结构；优化设计

近年来，高速切削技术的快速发展，在很大程度上推动了数控机床的高速发展，和传统数据机床相比，对机械结构进行改良以后的数控机床其运行速度明显提高，各方面性能也有了明显改善。然而我国数控机床机械结构设计水平和国外发达国家还有较大的差距，采用的设计手段和设计方法都比较落后，为了彻底改变这个局面，应积极开展机械结构的动态设计，运用现代化计算机技术，做好数控机床的动态特性分析，满足数控机床运行要求。

一、数控机床机械结构设计流程

1、构建动力学模型

数控机床机械结构的优化设计必须构建一个准确、合理、科学的动力学模型，在规划设计过程中，基于数控机床的运行要求，做好动态分析，运用人工神经网络、混合建模法、实验模态法、矩阵传递法、有限元法等多种方法进行建模[1]，运用数字仿真技术，对机械结构的不同设计模型进行对比，分析数控机床运行的动态性能，针对机械结构中的薄弱环节，有针对性地进行优化和改进。

2、设计方法优化

数控机床机械结构优化设计应基于数控机床的初始参数，对各个设计变量进行计算，有针对性地进行调整和修改，在相关约束条件下使数控机床机械结构处于最佳的动态性能。当前，数控机床机械结构优化设计可以采用三种新型设计方法：以最小值为基础的优化设计、以变分原理为基础的优化设计、能量和模态柔度平衡优化设计。

二、数控机床机械结构优化设计的关键技术

数控机床机械结构优化设计是一个非常专业、复杂的过程，需要应用多种技术和方法，其中比较关键的是动力学模型修正和阻尼矩阵优化，并且通过优化数控机床机械结构设计变量，采用最合适的求解方法，更加准确、快速地分析数控机床机械结构动态性能。本文重点分析有限元建模方法和ANSYS软件应用。

1、有限元建模法

从上世纪八十年代就有人提出了动态有限元分析法，后来数值模拟技术越来越成熟，越来越多的人认识到有限元分析法的应用优势，其这种建模方法的探讨和研究也更加深入，在复杂机械结构的动态设计和动力分析方面，有限元建模法的应用非常广泛，这种建模方法的计算格式非常规范，适应性强、精度高，并且有限元建模法主要基于有限元法和弹性力学，通过构建数控机床机械结构动力学模型，来计算机械结构的动力响应、振型、固有频率等参数，还可以结合实际的数控机床运行要求，实现数控机床机械结构的动态设计。当前，有限元分析和计算软件种类非常多，如Algor、Adina、Marc、Abaqus、Ansys、MSC/Nastran等[2]，这些软件在实际应用中一方面可以实现静态的、线性的、简单的分析，还可以对数控机床机械结构进行动态、非线性、复杂的分析，其中Ansys软件应用效果最好。

2、Ansys软件应用

数控机床机械结构的优化设计往往需要进行大量的计算和分析，整个设计过程非常复杂，Ansys软件系统通用有限元建模理论知识内容，在机械制造、航空航天、石油化工、核工业等领域应用非常广泛。通过运用Ansys软件对数控机床机械结构进行优化设计，可以和二维三维CAD软件相互结合，在计算机操作系统中对数控机床机械结构设计图进行调整或者修改，实现设计数据的交换和共享，有效提高了数控机床机械结构设计的效率和水平。同时，Ansys软件系统具有强大的分析功能，可以全面分析数控机床的流体力学、电磁场、热分布等，不仅可以进行一些静态的、简单的机械结构线性分析，还可以实现动态的、复杂的机械结构非线性分析[3]，并且在设计过程中可以对数控机床機械结构进行估计分析和优化设计。在应用Ansys软件时，可以根据数控机床的不同硬件结构，兼容不同异构平台上的数据文件，并且利用自动化的网络划分技术，支持共享内存式和分布式并行，并行计算能力非常强大。另外，Ansys软件和CAD接口设置，可以在Ansys系统中导入Solidworks、Catia、I-Deas等格式的CAD绘图，根据数控机床机械结构设计要求，构建合理的有限元模型，然后进行求解和处理，最终得到最佳的优化设计方案。

结束语

数控机床机械结构优化设计应积极运用先进的科学技术，基于标准、规划的计算机建模和仿真，优化设计方法，结合有限元建模方法和机械动力学，在虚拟动态的计算机环境中，分析数控机床的动态特性，改进其机械结构设计，不断提高数控机床的综合性能。

参考文献：

[1]王洪川.DL-20MST数控机床关键零部件结构优化设计[D].大连理工大学，2013.

[2]李士弘.数控雕刻机机械结构参数化优化设计[D].西安工业大学，2012.

普通机床加工 钳工 焊工简历 篇4

姓名：

性别：男

出生年月：1988年10月

身高：173cm

籍贯及现居住地：济南市

民族：汉

政治面貌：团员

技能水平：高级技工

求职类型：应届毕业生

毕业院校：山东技师学院

专业：机械加工与制造

所学外语语种：英语

婚姻状况： 未婚

☆ 教育经历

9月至7月 在济南.就读于“济南历城第五中学”

209月至7月 在济南.就读“山东技师学院”

☆ 实践经历

一直在班担任“生活委员”“治保委员” 等职

就任纪检部干事

20暑假曾于 “天津机床厂” 实习车床加工.

☆ 荣获奖励

连续两年荣获“优秀贫困生国家补助金”

-院“三好学生”

☆ 自我评价

本人非常热爱机械类工作.有较强的组织能力、活动策划能力和公关能力，有较强的协作能力和团队精神.有一定的艺术欣赏能力,对于网络计算机有一定的了解，但并不是很精通.喜欢结交朋友,爱和别人交流,能吃苦耐劳,有上进心，

普通机床加工 钳工 焊工简历

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普通机床加工

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数控机床与普通机床的机械结构对比分析 篇5

1.1数控机床应用水平不高

首先是基础设备不够先进，长时问使用得不到更新，与先进的生产控制设备存在很大差异。在进行机械加工时，由于机床比较落后，所加工出的产品也过于粗糙，会浪费大量的时问进行修复。机床应用水平下降也与养护不及时相关，管理人员过于注重生产效率提升，使设备超负荷运行，零部件磨损也不能得到及时的修复，最终导致数控机床损坏生产能力卜降。机械生产是将粗加工与精细加工配合进行的，但由于对产品要求过于严格，粗加工时追求精准度，影响机械加工的效率。

1.2操刀次数及位置不合理

我们在用数控机床生产大量的机械部件的过程中，都是在确保了实际所加工的所有部件的质量的前提卜，才不断地提升整个生产效率，以保证整个加工过程中的可持续性和稳定性。在铣削数控批量生产的过程中，一定要选择一个相对比较简便适宜的换刀方式，这样就能够节约具体换刀的时问。同时还能缩少机床的磨损率，从而进一步地降低了整个生产的成本。

2提高数控加工效率的措施

2.1提高认识，转变观念

提升数控机床的加工生产效率，需要对监管理念进行改进。数控机床设备的额定使用年限达到后，需要对设备进行更新，维修与更换时问都要结合实际使用磨损情况来考虑。投入生产后损耗较大的设备要制定有效的检修时问，保障数控设备的使用安全性。检测得到的数据可以与额定数据进行对比，这样更方便判断误差。除上述内容之外，还要加强对基层工作人员的`教育培训，掌握数控机床正确操作方法，可以减少因违规操作造成的设备损坏，加工效率降低。

2.2加强技术的应用与管理

数控机床在不断的发展进步，检修与维护技术也应当随之进步，解决设备使用中出现的生产效率下降问题。在对数控机床进行管理时，常常会出现一些不合理现象，例如对机床生产任务划分不合理，管理期问存在漏洞，都会影响到生产效率。加强技术方面的创新应用，同时还要对管理体系进行完善，以提升生产效率，增强产品质量为管理目标。协调好各部门之问的任务划分，确保机床在运行期问能够得到全面的监管控制。

2.2.1刀具的管理措施

机械生产对刀具使用频繁，由于切割的材料硬度比较大，通常会涉及到金属材料，因此磨损是最为严重的。管理任务开展首先要检验刀具的规格是否与使用需求保持一致，避免因尺寸不合理造成旋转中的刀具损坏。其次是要对刀具定期检验，发现磨损严重的刀具要及时更新，确保使用环节的安全性。管理工作需要全面的前期规划，这样才不会出现漏洞。刀具角度的调整也是减轻磨损的关键步骤，同样应当得到管理人员的高度重视，避免不必要的磨损，工作任务开展也更高效。应该推行刀具的计算机管理，刀具的计算机管理应该包括出入库管理、刀具尺寸的测量管理、刀具的寿命管理、刀具的报废管理、统计报表、刀具的查询、与切削参数数据库连接的接口以及刀具库的维护等内容。关于刀具的种类和库存量，应根据数控机床的数量，不断充实扩展。

2.2.2工装夹具的应用与管理

工装夹具的选择与工件的安装时问和测量时问有直接关系，也就是与加工的辅助时问有关系。推广和改进组合夹具及组合真空夹具的应用，缩短辅助时问。尽可能提高工件基准选择的统一性，减少工装定位的工作量和夹具的数量。采用定力夹具，防比工件产生装夹变形，提高加工精度。积极推广工装夹具的计算机辅助管理。

2.2.3产品的设计工艺

圆角、斜角的大小变化要尽量统一，从而简化编程和刀具选择。设计合理的工件结构，使其更适合于数控加工。改进工艺，使表面粗糙度和尺寸精度更加合理。

2.2.4数控加工的管理

数控加工具有很大的灵活性，工件种类繁多且大多结构比较复杂，需要刀具的种类和数量也比较多，因此，合理有效的管理至关重要。第一，零件的编程。编程的管理主要包括编程准备工作的安排、编程所需原始资料的获取(如CAPP、共夹量具、刀具标准等)和程序的管理(包括介质管理和信息管理)。编程准备工作主要包括刀具准备清单和进度情况、刀具的使用频率和磨损情况以及工夹量具库的管理。第二，机床的维护。机床的维护包括三个方面内容:预防性维护，以保证机床的正常运行;故障性维修，消除故障，恢复设备的正常运行;对老的数控机床进行改造，以降低新设备投资费用，充分提高设备的使用效率。为了搞好机床的维护工作，要注重搜集相关资料(特别是进口机床)，准备必要的机床维修备件，定期对机床维修人员进行必要的培训，并提高数控加工技术人员的待遇。同时，还要注重环境温度的控制。夏天高温，机床的故障率会相应提高，因此，厂房应该有降温措施，对于开放式厂房，粉尘浓度高，易造成数控设备的故障，所以，应该改善数控加工车问的环境条件。第三，实现调度自动化。

3结语

数控机床与普通机床的机械结构对比分析 篇6

目前影响我国数控机床发展的主要因素, 一是产品的技术性能指标与世界先进水平相比有明显差距, 主要表现在自动化和智能化的程度不高, 适应极端环境如超高 (低) 温、超高压、超高速、高腐蚀、高辐射、高磨损的能力不强;二是产品质量与世界先进水平相比有明显差距, 突出表现在质量保障体系不完善, 产品质量稳定性、可靠性差, 某些产品在性能指标上技术含量较高但成熟度低, 不能满足用户要求, 可信度差。

1.1 数控机床应用水平不高

数控设备在中国制造业中已经有了较长的使用时间, 虽然, 有严格的数控机床操作规范、良好的机床维护保养。但是其本身的精度损失是不可避免的, 为了控制产品的加工质量, 我们定期对数控设备进行检测维修, 明确每台设备的加工精度, 明确每台设备的加工任务、对于大批量成批生产的零件加工工厂, 应严格区分粗、精加工的设备使用, 因为粗加工时追求的是高速度、高的去除率、低的加工精度, 精加工则相反, 要求高的加工精度。而粗加工时对设备的精度损害是最严重的, 因此我们将使用年限较长、精度最差的设备定为专用的粗加工设备, 新设备和精度好的设备定为精加工设备, 做到对现有设备资源的合理搭配、明确分工, 将机床对加工质量的影响降到了最低, 同时又保护了昂贵的数摔设备, 延长了设备的寿命。

1.2 操刀次数及位置不合理

我们在用数控机床生产大量的机械部件的过程中, 都是在确保了实际所加工的所有部件的质量的前提下, 才不断地提升整个生产效率, 以保证整个加工过程中的可持续性和稳定性。在铣削数控批量生产的过程中, 一定要选择一个相对比较简便适宜的换刀方式, 这样就能够节约具体换刀的时间。同时还能缩少机床的磨损率, 从而进一步地降低了整个生产的成本。

2 提高数控加工效率的措施

2.1 提高认识, 转变观念

第一, 数控技术是一项综合技术, 除数控机床外还必须有相应的配套技术, 才能充分发挥的效率。

第二, 数控设备都有它的生命周期, 一台新设备、一项新技术在一定的时期内会显示出很强的生命力, 但随着时间的推移会逐渐被淘汰, 取而代之的又是更新的技术和设备。

第三, 在数控加工技术的发展过程中, 人的素质起着决定性的作用, 这里的人包括管理人员、工程技术人员、工程维护人员和操作使用人员。

2.2 加强技术的应用与管理

管理者对数控机床往往存在误区:譬如, 认为加工中心一类的数控机床为贵重机床, 粗加工不能用, 太精密的工件又不一定能加工, 这样, 就自然把加工对象压缩到很小的范围内, 使数控机床任务不饱满;给数控机床安排不合适的工件加工或不控制工件的毛坯质量, 导致经常出现质量事故;生产管理的计划性不强, 安排数控加工时不给与足够的技术准备时间, 指望用数控机床来“突击加工”, 但由于数控机床准备工时较长, 经常出现不能按时完成任务的情况.因此, 管理层对数控技术的应用的发展也具有重要的作用。

2.2.1 刀具的管理措施

与进口刀具相比较, 国产刀具质量较差, 表现为几何尺寸的精度低, 表面粗糙, 寿命短, 为了提高数控加工效率和加工质量, 可以从以下几个方面采取措施:第一, 对刀具进行预调, 这样可以减少刀具在机床上的安装调整时间, 减少操作者刀具准备的时间。

第二, 刀具刃磨。这里指重磨, 数控机床所使用的刀具最好是数控刀具磨床所磨的刀具, 当刀具用钝时, 应及时刃磨后入库, 保证出库的刀具能够正常使用。

第三, 对刀具进行计算机管理。随着数控加工复杂程度的不断增加, 刀具的管理也越来越复杂, 对刀具的人工管理容易产生错误。所以, 应该推行刀具的计算机管理, 刀具的计算机管理应该包括出入库管理、借还管理、配刀管理、刀具尺寸的测量管理、刀具的寿命管理、刀具的报废管理、统计报表、刀具的查询、与切削参数数据库连接的接口以及刀具库的维护等内容。关于刀具的种类和库存量, 应根据数控机床的数量, 不断充实扩展。

2.2.2 工装夹具的应用与管理

工装夹具的选择与工件的安装时间和测量时间有直接关系, 也就是与加工的辅助时间有关系。

(1) 推广和改进组合夹具及组合真空夹具的应用, 缩短辅助时间。

(2) 尽可能提高工件基准选择的统一性, 减少工装定位的工作量和夹具的数量。

(3) 采用定力夹具, 防止工件产生装夹变形, 提高加工精度。 (4) 积极推广工装夹具的计算机辅助管理。

2.2.3 产品的设计工艺

(1) 圆角、斜角的大小变化要尽量统一, 从而简化编程和刀具选择。 (2) 设计合理的工件结构, 使其更适合于数控加工。

(3) 改进工艺, 使表面粗糙度和尺寸精度更加合理。

2.2.4 毛坯工艺与管理

(1) 提高定位基准精度, 使加工余量均匀。

(2) 提高毛坯质量, 如应力消除等, 防止产生加工变形。

2.2.5 合理安排工艺路线

应该采取措施防止和减少零件变形;如果反复修正基准, 可采用无应力装夹;对重要零件应采取粗加工后自然时效。

2.2.6 零件试切

要严格产品试切制度, 认真作好试切记录;对于首件产品的试切加工, 编程工艺人员应该亲自到达现场指导。

2.2.7 及时完善各种配套标准建设

在缺乏标准的情况下, 要完善和制定相关标准, 如工艺参数特别是高速铣削参数的标准的制定。

2.2.8 数控加工的管理

数控加工具有很大的灵活性, 工件种类繁多且大多结构比较复杂, 需要刀具的种类和数量也比较多, 因此, 合理有效的管理至关重要。

第一, 零件的编程。编程的管理主要包括编程准备工作的安排、编程所需原始资料的获取 (如CAPP、共夹量具、刀具标准等) 和程序的管理 (包括介质管理和信息管理) 。

编程准备工作主要包括刀具准备清单和进度情况、刀具的使用频率和磨损情况以及工夹量具库的管理。

第二, 机床的维护.机床的维护包括三个方面内容: (1) 预防性维护, 以保证机床的正常运行; (2) 故障性维修, 消除故障, 恢复设备的正常运行; (3) 对老的数控机床进行改造, 以降低新设备投资费用, 充分提高设备的使用效率。

为了搞好机床的维护工作, 要注重搜集相关资料 (特别是进口机床) , 准备必要的机床维修备件, 定期对机床维修人员进行必要的培训, 并提高数控加工技术人员的待遇。

同时, 还要注重环境温度的控制。夏天高温, 机床的故障率会相应提高, 因此, 厂房应该有降温措施, 对于开放式厂房, 粉尘浓度高, 易造成数控设备的故障, 所以, 应该改善数控加工车间的环境条件。

第三, 实现调度自动化。

3 结论

综上所述, 随着数控技术的快速发展, 想要提高数控机床的加工效率。应从多方面着手, 比如采用新型性能优良的切削液和高效率的冷却、润滑方法, 降低切削力和切削温度, 改善刀具的受热情况, 延长刀具寿命, 以及采用新材料刀具, 优化加工性能等各种渠道及方法来提高加工效率。

摘要：自动化加工在现代机械加工中起着重要的作用, 数控机床加工的高速度、高精度也越来越受到机械行业的青睐, 在对数控设备的使用过程中, 我们对数控机床应用的认识也在逐步走向成熟, 本文分析了影响数控机床加工效率的因素, 并阐述了最大限度的发挥数控机床加工效率的方法。

关键词：数控机床,机械加工,效率方法

参考文献

[1]赵斌.国内数控机床效率研究[J].机械工业出版社, 2010, (04) .[1]赵斌.国内数控机床效率研究[J].机械工业出版社, 2010, (04) .

[2]王悦.提高数控机床的加工效率方法研究[J].铁道工程企业管理, 2009, (02) .[2]王悦.提高数控机床的加工效率方法研究[J].铁道工程企业管理, 2009, (02) .

数控机床与普通机床的机械结构对比分析 篇7

【关键词】消隙；进给系统；齿轮齿条；滚珠丝杠

在使用数控机床进行零件加工时，虽然工作效率及零件统一性均有所提高，但是也存在着一些问题，机床间隙就是严重影响零件加工精度的重要因素，因此要采取合理的措施进行机床消隙，提高加工精度。现今的机床消隙结构可大致分为滚球丝杠传动和齿轮齿条传动方式两种，下文将对各种方式中不同结构的消隙原理及特点进行阐述。

一、滚珠丝杠传动

做为一种较为常用的传动方式，滚球丝杠传动通常情况下具有传动效率高、运动更加平衡、灵活性高、使用寿命长等诸多的特点，但是在其本身DN参数值及极限转速等因素的局限，这一技术通常只在中小行程的数控机床中得到使用。

1.双螺母消隙丝杠

双螺母消隙丝杠结构属于滚珠丝杠范畴之内，其结构由两个螺母及一个调整垫片共同构成，如图1所示。以预知机床运动精度、切削抗力等因素的前提下，将预紧力提前计算出来，并通过对调整垫片厚度的选配，使得两上螺母之前产生方向本反的预紧力，从而使两个螺母、丝杠以及滚球均实现轴向移动，从而实现消除丝杠间隙的最终目的，也相应的提高了丝杠的刚性。

该结构是我国现用的丝杠传动机床中较为常用的一种消隙结构，其具有结构简单、调整方便、便于维修等诸多优点，特别是当丝杠使用的时间较长，产生了一定程度的磨损，且间隙有所增大时，也不用重新更换设备，只要将垫片进行重新配制后，使可继续使用，并能够保证原有的精度。但其也存在一定的缺点，由于相较于其它结构多出了中间垫片这种结构，使得这种消隙结构的螺母长度在诸多的丝杠类结构中是最长的一种。

2.复合螺母消隙丝杠

复合螺母消隙丝杠的工作原理十分接近于双螺母丝杠预紧结构，只有其使用的是变位导程预紧方式。该预紧方式是在由CNC控制的高精度外圆磨床磨削工作进程中，在对分界面处导程△P值进行控制的过程中，使滚球的两个循环与一个螺母及丝杠形成反向位移，从而得到预紧力而消除间隙。该结构有效的消除了双螺母结构存在的形位误差，使得整体的螺母结构更为紧凑，质量变轻，结构较为简单，可以满足一定的加工精度要求。但是这种结构不适用于加工精度要求较高的数控机床设备，长时间使用造成磨损后精度下降，维修复杂，且只有更换螺母才能完成维修。

3.低预紧无间隙单螺母丝杠

这种结构丝杠滚道截面为双圆弧型式，丝杠滚珠尺寸比螺母和丝杠滚道所构成的双圆弧直径稍大，这时滚珠会与螺母和丝杠产生小过盈配合，有四个接触点，通常称这种接触为“X式接触”。为保证装配的方便，这个过盈值一般不会很大，因此螺母的预紧力小于前两种结构，结构也比较简单，螺母长度最小。由于这种丝杠接触点多，运行时温升和磨损较大，一般常用于机床垂直轴或者倾斜轴。

二、齿轮传动

齿轮传动方式的消隙结构的应用范围更为广泛，其不但可以应用于大行程直线进给系统的消隙工作中，也能够完成回转系统的消隙任务。该结构的理论设计中本应该不存在侧隙，但在实际的加工中，为了达到补偿加工及安装等工序带来的尺寸误差，避免卡死情况的发生，必须在轮齿的非工作面上预置一定的齿间侧隙，以避免因误差或热变等而造成的轮齿卡死现象的发生，除了这项作用外，这些侧隙的存在还能够为润滑油膜提供存在空间。侧隙的存在虽然起到了一定的有利作用，但使用机构反转时会存在空程，使得机构无法实现准确定位，因此要采用一定的消隙机构来消除或缩小侧隙，使侧隙带来的不利影响降到最低。齿轮消隙的一般原理是，使用两组齿轮分别接触齿条的前后齿面，消除传动间隙。

1.双片斜齿轮轴向弹簧消隙

本结构是在传动轴上同时安装齿轮和齿轮，两齿轮通过平键轴向固定，两齿轮中间装有弹簧，将两个齿轮涨开，使两齿轮间留有余量。然后通过端面弹簧和螺母调整预载。装配时先调整好齿轮和齿条的中心距，使齿轮和齿条的间隙不大于0.1mm，这时调节螺母，控制齿轮和齿轮的轴向位移，使两齿轮啮合处齿面分别砥柱齿条前后齿面，消除齿侧间隙，达到适当的预加载扭矩。这种消隙方式结构简单，调整方便。

2.机械预载双齿轮消隙

该消隙结构是由伺服电机同时驱动减速箱和，两组减速箱安装在同一箱体上，并通过传动轴中间的扭力联轴器使两个齿轮间产生相反方向的预加载荷，使两齿轮分别与相啮合齿条的前后面接触实现消隙。这种方式安装方便，并且只需一个电机传动，对数控系统要求较低，但对齿轮齿条精度要求较高。

3.电气预载双齿轮消隙

电气预载消隙方式，是随着电气控制技术和功能部件的快速发展而产生的。其消隙原理和机械预载方式基本一致，都是利用两个齿轮的反向预载扭矩分别作用于齿条正反两面消除间隙。不同厂家数控系统中控制的方式有所差别，西门子数控系统中双电机消隙是由主从轴控制功能实现的。机床静止状态时，驱动轴和制动轴之间产生张力，使两个齿轮分别作用于齿条正反两面实现消隙；机床加速运动时，驱动轴在出力的过程中，制动轴张力减小直至为零，然后反向与驱动轴同时供给机床动力。

结语

本文中介绍了多种常用的消隙结构，这些结构的有效使用大大缓解了因进给间隙而造成的误差，在进行数控机床进给系统设计时，设计者要全面的结合机床的加工精度要求、用途及加工成本等多个方面因素，进行综合设计，从而使得所使用的数控机床的进给系统及相应的消隙结构在满足使用要求的前提下，设备投入资金较低，进而降低生产成本投入。此外，除了以上的有隙进给方式外，还有直线电机传动、双导程蜗杆传动等多种无间隙进给，但这些方式存在结构及经济投入大等多种问题，在日常生产中较少使用。

参考文献

[1]刘志兵，孙志强.双电动机消隙驱动在大重型机床上的应用[J].制造技术与机床，2010（04）.

[2]易刚.数控机床进给系统的精度分析[J].金属加工（冷加工），2011（04）.

数控机床与普通机床的机械结构对比分析 篇8

在现代化的工业生产过程当中, 自动化的生产线作业方式, 业已成为工业生产的主要方式。气动机械手设备将空气作为工作介质, 具有气源应用便捷、污染程度低、便于灵活操作、操作性能强等显著特征, 因此在工业化的生产发展当中, 得到了大范围的普及应用。而数控机床具备有较高的自动程度、安全可靠等特点, 已成为零件加工当中广泛应用的设备内容之一。将气动技术与数控技术结合起来, 能够显著的提升工业化成产的自动化程度, 加强系统操作, 提高机械性能。

1 气动机械手的结构与工作原理

(1) 气动机械手的结构。气动机械手的整体结构如下图1 所示, 主要是由铝型材立柱、摆缸、升降气缸、伸缩气缸、气爪等部分所组成。各部件的功能为摆缸:具有摆出与摆回开关, 能够实现对于气动机械手在水平位置处的横向移动。升降气缸:具有上升与下降开关, 能够实现对于气动机械手的垂直方向移动。伸缩气缸:具有伸出与收回开关, 能够实现对于气动机械手的伸出与收回。气爪:具有夹紧与放松开关, 能够实现气动机械手对于工件的夹紧或放松。

(2) 气动机械手的工作原理。在对气动机械手同数控机床实行联合控制的过程当中, 常采用同一气源。而气动机械手通常由摆缸、升降气缸、伸缩气缸、气爪等四部分构成, 而数控机床则一般是由气动夹具所构成。升降气缸与摆缸一般是通过双电控三位五通阀来操控, 对于摆缸的的摆动与升降气缸的升降操作, 一般是由电磁铁来完成操控。而电控二位五通阀则主要控制着伸缩气缸、气爪以及气动夹具等三部分内容。在电磁铁通电之后, 即可实施伸缩气缸的伸出、机械手的抓握、气动夹具夹紧等操作。电磁铁断电之后, 能够使得伸缩气缸完成收回操作、机械手完成放下、气动夹具进行放松等操作。借助于单向节流阀一方面能够实现, 对气缸操作速度的提升, 另一方面也能够提高其操作的稳定性。

2 气动机械手的工作流程

在自动化系统的生产作业过程当中, 气动机械手与数控机床协同合作, 通常是由机械手将工件运送到生产线当中, 从而开展进一步的施工作业。而此系统当中的机械手设备则完全采取气动控制, 数控机床借助于相应的数控系统来完成操作, 两者的协同合作是通过信号交互来实现的。

在这之中, 气动机械手的操作可划分为手动操作、自动操作与联机操作三类形式。采用手动操作的方式主要为按压“启动”按钮, 选取手动开关从而实现对于单次循环作业的完成。而自动操作方式则在按压“启动”按钮后, 选取自动开关, 从而能够实现气动机械手的自动操作, 可以自主重复工件搬运、取回并运送到传输带之上等操作。而联机操作, 能够实现对于传输带、气动机械手以及数控机床的共同协作。在按压“启动”, 以及“联机”按钮之后, 能够实现对于工件的检测、通过气动机械手搬运至数控机床上、完成数控加工并在之后采用气动机械手, 再次运输到传输带之上等一系列操作。

由于气动机械手所执行的动作行为, 相对较为繁杂, 实际的操作流程为:按压“启动”、“联机”按钮之后, 等待检测到工件到位之后, 经过数控机床再将预先处理好的信号, 发送至气动机械手、伸缩气缸、升降气缸、气爪完成通电时的操作, 而后实行断电操作再经由气爪、升降气缸、伸缩气缸、气动机械手、再次等待数控机床加工信号, 如此循环往复, 直至工件加工完成。在此过程当中, 各个部件在进行工作操作之时, 具体的切换应当由安装于气缸当中的开关控制来实现操控, 而数控机床同气动机械手两者间的操作切换, 则是依据互相发出的信号内容来实现操控。

3 控制系统设计

在控制系统的设计当中, 首先针对输入与输出点数的分配情况, 依据系统的功能需求来进行分配, 在PLC与数控机床联合控制的气动机械手系统当中, 采用S7-200 系列, 输入点可设置为16 点, 输出点设置为14 点。在此控制系统当中传输带工件到位开关, 能够为传输带提供相应的工件检测信号, 而数控机床上料准备完成、下料准备完成以及气动夹具的松紧开关, 能够给予数控机床的PLC系统操控信号。机械手原点有料、无料以及其返回原点信号, 能够为PLC系统的输出系统, 提供相应的操控信号。此气动机械手的操控系统, 其执行动作的顺序极为关键, 所实行的每一个操作步骤, 都需要在前一步骤操作完成的基础之上才能够实行, 因此要对系统的操控顺序予以明确的设计, 并且, 气动街写手在待候取件之时, 应当检测相应的下料与夹具松紧信号, 在确认无误后方可进行下一步的操作。

4 结束语

在本文当中所提出的PLC与数控机床联合控制的气动机械手, 工作原理较为简便, 能够在操作系统当中满足手动、自动以及联机工作等操作方式。并且对于操作系统当中各类不同的动作内容, 也具有明确的顺序要求, 仅需对操作系统程序进行简易的修改, 同时也可应用到同类机械手与数控机床联合控制的操作过程当中, 能够较好的发挥出系统的灵活性特征。

参考文献

[1]李大庆.基于PLC的数控机床故障诊断[J].煤矿机械, 2015 (11) .

[2]陈兴武, 蒋新华, 徐均攀等.应用软PLC开发数控机床的功能控制[J].厦门大学学报 (自然科学版) , 2014 (05) .

[3]刘瑞已.可编程序控制器 (PLC) 在数控机床 (CNC) 中的应用[J].组合机床与自动化加工技术, 2012 (12) .