数控机床的现代设计方法——模块化和机电一体化

在数控机床市场竞争日趋激烈的情况下，为了使数控机床能以足够多的功能和相对低廉的销售价格推向市场，设计者为此付出了巨大的努力。通用型数控机床虽然能够很好地满足各类用户的需求，但由于机床的功能过于齐全，使售价提高，用户不得不为多余的功能承担额外的费用，成本的上升必然会削弱产品在市场上的竞争力；而专用型数控机床对某具体的零件虽然具有良好的经济性，但它限制了加工对象的品种变化，使生产柔性下降。

模块化设计思想正是为解决上述矛盾而提出的，它灵活的机床配置使用户在数控机床的功能、规格方面有更多的选择余地，做到既能满足用户的加工要求，又尽可能不为多余的功能承担额外的费用。

数控机床通常由床身、立柱、主轴箱、工作台、刀架系统及电气总成等部件组成。如果把各种部件的基本单元作为基础，按不同功能、规格和价格设计成多种模块，用户可以按需要选择最合理的功能模块配置成整机。这不仅能降低数控机床的设计和制造成本，而且能缩短设计和制造周期，最终赢得市场。目前，模块化的概念已开始从功能模块向全模块化方向发展，它已不局限于功能的模块化，而是扩展到零件和原材料的模块化。

数控机床的机电一体化是对总体设计和结构设计提出的重要要求。它是指在整个数控机床功能的实现以及总体布局方面必须综合考虑机械和电气两方面的有机结合。新型数控机床的各系统已不再是各自不相关联的独立系统。最具典型的例子之一是数控机床的主轴系统已不再是单纯的齿轮和带轮的机械传动，而更多的是由交流伺服电动机为基础的电主轴。电气总成也已不再是单纯游离于机床之外的独立部件，而是在布局上和机床结构有机地融为一体。由于抗干扰技术的发展，目前已把电力的强电模块与微电子的计算机弱电模块组合成一体，既减小了体积，又提高了系统的可靠性。