數(shù)控機(jī)床的關(guān)鍵技術(shù)，可以分為機(jī)床結(jié)構(gòu)、主軸、伺服驅(qū)動(dòng)裝置、數(shù)控裝置與插補(bǔ)技術(shù)。

機(jī)床結(jié)構(gòu)主要包括兩大部分：機(jī)床的各固定部分(如底座、床身、立柱、頭架等)、攜帶工件和刀具的運(yùn)動(dòng)部分，這兩部分現(xiàn)在通稱為機(jī)床基礎(chǔ)件和功能部件。

以常見的車削和銑削為例，典型的數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)演進(jìn)過程。

數(shù)控車削機(jī)床結(jié)構(gòu)從早期的2軸進(jìn)給平床身、2軸進(jìn)給斜床身等經(jīng)典結(jié)構(gòu)，發(fā)展到4軸進(jìn)給和雙刀架、多主軸和多刀等用于回轉(zhuǎn)體類零件高效率車削的加工中心結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步發(fā)展為可適應(yīng)復(fù)雜零件“一次裝夾、全部完工(done in one)”的多功能車銑復(fù)合加工中心結(jié)構(gòu)。

數(shù)控銑削加工機(jī)床結(jié)構(gòu)從早期主要實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)和主軸運(yùn)動(dòng)功能的經(jīng)典立/臥式銑床結(jié)構(gòu)，發(fā)展到帶刀庫(kù)和自動(dòng)換刀機(jī)構(gòu)的3軸聯(lián)動(dòng)立/臥式銑削加工中心結(jié)構(gòu)、帶交換工作臺(tái)的立/臥式銑削加工中心結(jié)構(gòu)，為滿足復(fù)雜結(jié)構(gòu)件高效率加工需求，又出現(xiàn)了4軸聯(lián)動(dòng)和5軸聯(lián)動(dòng)的銑削加工中心結(jié)構(gòu)，隨后以銑削/鏜削加工為主、兼有車削/鉆削加工功能的多功能銑車復(fù)合加工中心結(jié)構(gòu)得到快速發(fā)展和應(yīng)用。

在5軸聯(lián)動(dòng)發(fā)展過程中，來(lái)自于機(jī)器人的并聯(lián)虛擬軸概念被引入到數(shù)控機(jī)床，出現(xiàn)了并聯(lián)或串并聯(lián)結(jié)合5軸聯(lián)動(dòng)的形式，但實(shí)際應(yīng)用有限。當(dāng)前，在同一臺(tái)數(shù)控機(jī)床上實(shí)現(xiàn)“增材加工＋切削加工”功能的增減材混合加工新型結(jié)構(gòu)機(jī)床已經(jīng)進(jìn)入實(shí)用化發(fā)展階段。

在數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)發(fā)展演進(jìn)過程中，數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)布局(配置方案、優(yōu)化設(shè)計(jì))和材料選用等方面的技術(shù)也不斷進(jìn)步。為滿足高精度、高剛度、良好熱穩(wěn)定性、長(zhǎng)壽命和高精度保持性、綠色化和宜人性等對(duì)機(jī)床結(jié)構(gòu)的要求，研究者們先后提出了重心驅(qū)動(dòng)(DCG)設(shè)計(jì)、箱中箱(BIB)、直接驅(qū)動(dòng)(DDT)、熱平衡設(shè)計(jì)與補(bǔ)償、全對(duì)稱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等設(shè)計(jì)原則和技術(shù)；在機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和優(yōu)化中應(yīng)用了零部件整體結(jié)構(gòu)有限元分析優(yōu)化、輕量化設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化、仿生結(jié)構(gòu)優(yōu)化等方法；采用虛擬機(jī)床理念和方法，大大縮短了數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)制造周期。

數(shù)控機(jī)床床身結(jié)構(gòu)材料從以鑄鐵、鑄鋼為主，發(fā)展到越來(lái)越多地采用樹脂混凝土(礦物鑄件、人造大理石)、人造花崗巖以及天然大理石等材料。此外，鋼纖維混凝土、碳纖維復(fù)合材料、泡沫金屬等新型結(jié)構(gòu)材料也已有應(yīng)用。

未來(lái)，新型材料、新型優(yōu)化結(jié)構(gòu)和新型制造工藝方法將使數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)更加輕量化，并具有更好的靜動(dòng)態(tài)剛度和穩(wěn)定性。

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