数控机床基础部件实践原理研究

摘要：分析数控机床基础部分结构构成，并掌握其实质性实践原理，有利于更好了解数控机床技术应用特点，加强技术人员对数控机床技术故障的排查能力，解决数控机床技术故障存在维护、管理难题。

关键词：数控机床；基础部件；实践原理

数控机床技术应用广泛普及，对于提高社会生产力及社会生产水平起到关键性作用。未来阶段，智能化技术与万物互联技术普及，将对数控机床技术发展产生新的影响。做好对数控机床基础部件实践原理分析，对于更好完善数控机床技术应用体系及提高技术应用水平具有重要意义。

1数控机床技术应用特点及优势

数控机床技术应用起源于美国。但由于美国数控机床技术应用成本较高，核心技术主要应用于科研实践，使20世纪90年代美国数控机床技术发展一度被德国、日本赶超。我国数控机床技术研究起步相对较晚，但截止20世纪80年代，已然形成数控机床技术开发初步技术积累。随着近年来机械加工技术及计算机技术发展水平的进一步提高，数控机床技术应用高效化、高稳定性及高精准性的基础优势逐渐凸显，为数控机床技术应用发展夯实基础[1]。

1.1数控机床加工精确性及运行稳定性较高

早期阶段机械加工，采用单一传感器控制刀具的走刀轨迹，由于不同传感器参数及操作人员技术水平存在差异，使机械加工精度存在一定误差值，需要后续阶段进行重新加工校正。数控机床所采用数字信号控制方式，极大降低机械加工基础构件的误差，提高构件加工处理精度。从现有的技术来看，数控机床构件加工可以将误差控制在0.1mm范围内，满足大部分机械构件生产需求。由于数控机床采用一体化设计结构，部分模组基于模块化设计进行对接，使数控机床具有较高的运行稳定性，不仅在构件生产方面不容易产生误差。同时，在调整构件加工参数方面也具有良好稳定性，降低结构稳定性因素对构件加工精确性产生的影响，实现对当前机械构件加工水平的充分提高[2]。

1.2数控机床加工生产效率较高

数控机床采用数字控制模块与机械加工模块双向融合设计逻辑。针对机械构件的加工进行设定固定数据参数即可实现自动化生产，无需在中间环节对机械构件生产进行人工校对或人工打磨，有效提升数控机床机械加工基础生产效率。除此之外，数控机床一体化设计，解决机械加工设备内部模组兼容性不足问题，降低数控机床产生结构性故障的可能性，避免因数控机床频繁产生故障问题对机械构件生产产生影响。综合来看，数控机床技术应用发展，一定程度提升机械构件加工、生产时效性，满足对不同形态、不同结构参数及不同用途机械构件加工需求，真正意义实现机械生产的自动化发展，提升现阶段机械构件加工、生产总体水平[3]。

1.3数控机床结构集成度较高

目前，现阶段主流的数控机床结构设计，采用微型计算机与机械结构进行衔接的设计方案。早期阶段数控机床设备设计，则采用微处理器数字控制与机械自动化控制相结合设计模式。由于早期阶段计算机技术发展普及成本相对较高，使数控机床结构集成度较低，虽然在一定程度实现机械自动化及数字化生产，但仍然需要在生产前、生产过程中及完成生产后进行频繁的人工干预。集成微型计算机设备的现代数控机床设备，则有效解决以上问题，进一步提高数控机床设计的内部结构密度，强化数控机床设备结构集成度，使数控机床设备及生产、控制、管理及维护等各个方面，均能在较短时间内完成，无需进行繁琐的人工管理、维护，切实提升数控机床设备生产效率及生产成本控制能力。

2数控机床基础部件的主要构成

数控机床基础部件数量较多，但大部分部件均集成于数控系统、传统系统、测量反馈系统与机床加工系统四个主要模块。因此，数控机床设备正常运行及系统运转，必须依赖于各个系统之间协调递进，通过发挥各个系统技术优势，实现对数控机床技术应用水平的提高。针对数控机床基础部件实践原理的分析，应充分掌握数控机床内部各个部件系统功能，了解不同部件系统特点，以便做好数控机床基础部件实践原理的逻辑性分析。

2.1数控系统

现阶段数控机床设计，大部分采用CNC设计方案，该设计方案实现对多个微处理器信息数据有效汇总，使数控设备能系统化实现对各个部件进行控制，简化单一部件手动控制流程。数控机床的数控系统，主要负责参数设置及设备调整，根据机械构架加工生产要求对数控机床生产加工方式及刀具走向参数进行配置。数控系统集成显示器、键盘、控制杆及磁盘等多个计算机部件。显示器主要负责显示数据参数，结合操作人员对键盘信息录入，将信息数据存储于磁盘设备，使数控机床加工生产能按照标准化流程推进。

2.2传动系统

传动系统亦可称之为机械动力系统。传动系统囊括变速齿轮、同步齿轮传送带及主轴电机等多个基础设备。早期阶段，由于传统系统的设计大部分依赖主轴设备进行控制，使数控系统与传动系统之间连接需要基于传感器进行数据传输。随着现代计算机技术发展对信号脉冲技术充分普及，现代数控机床传统系统可以直接由数控系统进行控制管理，进一步解决数控系统对传统系统控制延迟问题，强化数控机床机械构件加工、生产精度。

2.3测量反馈系统

由于数控机床采用数字化控制方案，保证数据测算经济及数据信息采集的精确性，则成为提升数控机床机械构件加工质量的重中之重。测量反馈系统正是保证数控机床机械构件切削精确度的主要部件之一。在数控机床技术普及之前，机械切割机床采用机械测量方式进行数据采集，通过标注标尺数据参数，利用传感器与数据测量标尺数据分析，对机床切削精度进行控制。但由于测量标尺标注精度难以达到0.5mm以下，使其无法满足高精度机械构件加工需求。数控机床所采用的测量反馈系统，则是集成伺服电动机、步进电动机、直流伺服电动机等电器元件数控装置，通过固定机床切削设备坐标与实时坐标定位，实现对机械构件加工误差控制，提高数控机床实际加工生产精确性。

2.4机床切削加工系统

机床切削加工系统是机床设备主要构件。该系统包括底座、立柱、横梁、滑座、工作台、主轴箱及刀架等多个部分。该系统主要负责对机械构件进行加工处理，并针对机械构件加工需求，控制机床设备抗震强度，降低机床震动对切削刀设备的影响，保证机械构件切削精度。机床切削加工系统的设计，需要考虑不同环境对数控机床各类使用需求。所以，在床身、立柱、横梁及滑座等部件设计方案，要选用耐高温及耐腐蚀采用进行结构优化，降低外部环境对机床加工作业影响，使数控机床能按照机械构件加工要求正常进行加工生产作业。

3数控机床基础部件的实践原理及技术逻辑

数控机床基础部件的构成主要是数控设备及机床加工设备两个部分组成。数控设备，是由微处理器、中央处理器、传感器与程序控制模块等多个部分组成。其中，数控设备实际运行需要传感器对数控机床内部各个部件运行状态与数据参数进行采集，对数据信息汇总后由微处理器对数据信息进行计算。在完成数据汇总与数据测算之后，再通过传感器设备对微处理器数据信息及数据指令进行传输，由终端设备中央处理器与显示器设备将数据参数呈现到显示器。技术人员可以根据现有数据参与对机床各个部件的运行状态进行调整。这其中，光电编码器、温度传感器、压力传感器、感应同步器、速度床干起及电流传感器等各类不同传感器设备，需要实现系统功能有效串联，通过系统程序控制实现传感器系统功能。所以，数控机床的数控设备，主要针对数控机床设备参数分析、设备管理及设备控制功能加以实现，从而有效简化数控机床设备操控流程。数控机床的机床加工设备，则需要具备铣削、钻削、镗削、铰削和攻丝等多种功能，根据机械构件加工要求，调整构件形态与设备姿态。其中，伺服进给系统与主轴电机等设备，是数控机床形成机械动力的主要部件。在针对机械构件的切削与加工处理过程中，需要根据对机床刀具运动结构调整，做好对运动轨迹的控制，对于需要进行二次加工的机械构件，则需要做好对滑动导轨、滚动导轨的有效控制，从而提高数控机床机械构件加工时效性与精确性。

4结语

数控机床内部结构较为复杂，针对数控机床基础部件实践原理分析，需要在充分了解数控机床技术特点的同时，做好对数控机床系统运行内在逻辑的掌握，从而更好地分析数控机床不同基础部件之间内在联系，提升数控机床理论研究与分析能力。

参考文献

[1]宋艳丽.基于能力等级的《数控机床原理及应用》课程改革与实践[J].太原城市职业技术学院学报，2015（10）：105-106.

[2]杜新宇.与机械制造技术基础专业课相结合的金工实训模式探讨与实践[J].中国科教创新导刊，2011（29）：191-193.

[3]冯志友，金国光，杨世明，等.机械原理绪论课教学设计及组织的探讨与实践[J].太原理工大学学报:社会科学版，2008，26（SUPPLE1）：61-63.

作者：韩开生 单位：河北工业职业技术大学