在设计阶段数控机床精度保持性问题探讨

       数控机床和普通机床相比较具有更高的要求，不仅要求高精度、高刚度、高速度和低摩擦等，而且要求可靠性要高和其精度保持性也要高。数控机床的生产者在数控机床制造过程中根据数控机床的设计、制造工艺以及材料、外购零部件的选择等所确定的可靠度就成为数控机床固有可靠度。数控机床固有可靠度表示数控机床内在属性的可靠度，主要由生产厂家的设计水平和制造水平决定。固有可靠度决定了数控机床的质量，所以，为了提高数控机床的质量特别是精度保持性就必须在数控机床的设计阶段尽量提高数控机床的固有可靠度。   数控机床稳定的精度保持性在很大程度上是设计出来的。

      在设计阶段，首先要搞清楚待设计的数控机床的总功能，并且对其主要功能和及其为帮助实现主要功能而配置的辅助功能做详细分析；其次，针对数控机床的主要功能提出原理性构思，功能原理设计对数控机床成败起决定性作用，特别是对数控机床能否有高的可靠性，特别是良好的精度保持性尤其关键，此阶段要明确数控机床具体的功能目标，调查和分析已有的数控机床功能实现的原理，进行创造性构思，考虑企业实际和现有技术水平，寻求合理的功能解法原理；再其次，进行必要的数控机床功能原理试验，来验证相应功能能否实现；最后，从技术、经济方面以及原理实验结果作出决策，确定数控机床的原理方案。

      在设计阶段，也要收集同类数控机床的故障数据和可靠性试验的数据，对影响产品精度保持性的薄弱环节，在设计时就要特别关注且要对设计阶段的可靠性进行评估，看是否满足数控机床规定的技术要求。   

      数控机床结构总体设计就是原理方案设计结构化，要遵循等刚度原则，把数控机床的变形均匀分配到力传递的每个部件上，避免刚度不均引起局部结构变形过大、出现刚度薄弱的部件。要提升数控机床的整体性能必须要从机床的各个部件的配置和布局方面着手，合理布局各个子系统和零部件，尽量简化机械的结构，加强数控机床布局的合理控制，从而提高整个机床的刚度。

      机床结构决定了机床刚度，机床刚度决定了数控机床精度保持性。机床总体布局，基础构件结构设计和轴承的选配都要求高的刚度，零部件的制造和精度保持性都比普通机床高很多，设计时要综合考虑制造及用户使用时的环境温度、湿度和空气洁净度等对机床关键部件精度保持性产生的影响，避免或降低产生的装配应力，否则在使用时产生的装配应力会释放造成相关精度的改变。

      此外，数控机床精度保持性高低与其总体参数（如性能参数、运动参数、尺寸参数和动力参数等）有关系的，总体参数是数控机床结构总体设计及零部件设计的依据，在全寿命周期范围内设计者要考虑总体参数的变化对数控机床精度保持性的影响。如电机线圈绕组中漆包绝缘层出现老化导致线圈间的绝缘阻值变化，输出电磁力矩中出现谐波成分[2]。

      机电系统输入的动力参数（输出转矩）发生变化，经过数控机床传动系统（特别是内联传动系统）的传递，这使得数控机床运动精度变化，导致其精度保持性变差。（续）