在設(shè)計階段數(shù)控機床精度保持性問題探討
數(shù)控機床和普通機床相比較具有更高的要求，不僅要求高精度、高剛度、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。數(shù)控機床的生產(chǎn)者在數(shù)控機床制造過程中根據(jù)數(shù)控機床的設(shè)計、制造工藝以及材料、外購零部件的選擇等所確定的可靠度就成為數(shù)控機床固有可靠度。數(shù)控機床固有可靠度表示數(shù)控機床內(nèi)在屬性的可靠度，主要由生產(chǎn)廠家的設(shè)計水平和制造水平?jīng)Q定。固有可靠度決定了數(shù)控機床的質(zhì)量，所以，為了提高數(shù)控機床的質(zhì)量特別是精度保持性就必須在數(shù)控機床的設(shè)計階段盡量提高數(shù)控機床的固有可靠度。 數(shù)控機床穩(wěn)定的精度保持性在很大程度上是設(shè)計出來的。
在設(shè)計階段，首先要搞清楚待設(shè)計的數(shù)控機床的總功能，并且對其主要功能和及其為幫助實現(xiàn)主要功能而配置的輔助功能做詳細(xì)分析；其次，針對數(shù)控機床的主要功能提出原理性構(gòu)思，功能原理設(shè)計對數(shù)控機床成敗起決定性作用，特別是對數(shù)控機床能否有高的可靠性，特別是良好的精度保持性尤其關(guān)鍵，此階段要明確數(shù)控機床具體的功能目標(biāo)，調(diào)查和分析已有的數(shù)控機床功能實現(xiàn)的原理，進行創(chuàng)造性構(gòu)思，考慮企業(yè)實際和現(xiàn)有技術(shù)水平，尋求合理的功能解法原理；再其次，進行必要的數(shù)控機床功能原理試驗，來驗證相應(yīng)功能能否實現(xiàn)；最后，從技術(shù)、經(jīng)濟方面以及原理實驗結(jié)果作出決策，確定數(shù)控機床的原理方案。
在設(shè)計階段，也要收集同類數(shù)控機床的故障數(shù)據(jù)和可靠性試驗的數(shù)據(jù)，對影響產(chǎn)品精度保持性的薄弱環(huán)節(jié)，在設(shè)計時就要特別關(guān)注且要對設(shè)計階段的可靠性進行評估，看是否滿足數(shù)控機床規(guī)定的技術(shù)要求。
數(shù)控機床結(jié)構(gòu)總體設(shè)計就是原理方案設(shè)計結(jié)構(gòu)化，要遵循等剛度原則，把數(shù)控機床的變形均勻分配到力傳遞的每個部件上，避免剛度不均引起局部結(jié)構(gòu)變形過大、出現(xiàn)剛度薄弱的部件。要提升數(shù)控機床的整體性能必須要從機床的各個部件的配置和布局方面著手，合理布局各個子系統(tǒng)和零部件，盡量簡化機械的結(jié)構(gòu)，加強數(shù)控機床布局的合理控制，從而提高整個機床的剛度。
機床結(jié)構(gòu)決定了機床剛度，機床剛度決定了數(shù)控機床精度保持性。機床總體布局，基礎(chǔ)構(gòu)件結(jié)構(gòu)設(shè)計和軸承的選配都要求高的剛度，零部件的制造和精度保持性都比普通機床高很多，設(shè)計時要綜合考慮制造及用戶使用時的環(huán)境溫度、濕度和空氣潔凈度等對機床關(guān)鍵部件精度保持性產(chǎn)生的影響，避免或降低產(chǎn)生的裝配應(yīng)力，否則在使用時產(chǎn)生的裝配應(yīng)力會釋放造成相關(guān)精度的改變。
此外，數(shù)控機床精度保持性高低與其總體參數(shù)（如性能參數(shù)、運動參數(shù)、尺寸參數(shù)和動力參數(shù)等）有關(guān)系的，總體參數(shù)是數(shù)控機床結(jié)構(gòu)總體設(shè)計及零部件設(shè)計的依據(jù)，在全壽命周期范圍內(nèi)設(shè)計者要考慮總體參數(shù)的變化對數(shù)控機床精度保持性的影響。如電機線圈繞組中漆包絕緣層出現(xiàn)老化導(dǎo)致線圈間的絕緣阻值變化，輸出電磁力矩中出現(xiàn)諧波成分[2]。
機電系統(tǒng)輸入的動力參數(shù)（輸出轉(zhuǎn)矩）發(fā)生變化，經(jīng)過數(shù)控機床傳動系統(tǒng)（特別是內(nèi)聯(lián)傳動系統(tǒng)）的傳遞，這使得數(shù)控機床運動精度變化，導(dǎo)致其精度保持性變差。（續(xù)）
