数控机床机械设备设计特点。数控机床为民生工业、国防工业与航天工业等重要发展的设备，也是机电整合的重要设备，一般数控机床设计在硬件方面需要结构设计与关键原件进行搭配与整合，在软体方面需要控制器与测感器进行应用，近年数控机床搭配感测器进行IOT与智能化的开发设计，其重要发展目标与方向为少人化、高精度与高效率，因此在数控机床硬体方面的结构设计是非常重要的项目，在结构设计方面主要先行合理化设计，于第二阶段应用软体工具进行分析与修改结构。本单元将针对合理化设计进行探讨与配合经济部数控机床人才认证探讨。而一般数控机床主要分为数控车床与数控铣床两大类，而相同的机构包含进给系统、主轴等，而不同的机构包含机械结构、控制器、拉刀机构、ATC、夹头系统与动力刀塔等，其中机械与电控相关技术则对应学校之相关课程包含应用力学、材料力学、动力学、电机原理与控制原理等等。

一、数控机床结构分类

一般数控机床有不同种类与应用，主要由加工工件来决定，当工件大量生产固定形式则应用专用机，不同形式大量生产则应用标准型数控机床，在工件几何形状不同时有车床与铣床之分类，如图一所示，在数控车床与铣床其主要机械结构与控制器有明显差异，其中结构设计与关键元件必须相互搭配，图二为数控车床与立式加工中心主要系统与架构图，由架构图中可以发现数控车床与立式加工中心的床台结构差异最大，因此结构设计时需依循力学之设计原理。

二、数控机床机械设计原理

在数控机床设计原理中其功能组件之进给系统与主轴系统的结构大量简化，但对于刚性的要求日益严格，主要在高速高精度的切削过程中高刚性与轻量化则需同步考量，因此在数控机床结构设计上必须考量力流线之关系，虽力流线的概念较为简化，但在数控机床结构设计方面则可以应用于概念设计之阶段。何谓力流线，力流线为结构之作用力与反作用力间力量的传递路线，当结构设计时其结构之力流线越短越好，力流线越小变形越小刚性越高，特别是与施力方向垂直的力流线，此状态最容易造成结构刚性的降低，表一与表二为数控机床设计原则与导轨与铸件本体连接形式与比较：

在数控机机械设备设计时如何应用力学原理进行合理化设计，将合理化设计之结构进行有限元分析，让结构可获得最佳化之设计与刚性值。静态力会使结构系统产生静态变形，造成定位上的误差，进而影响加工件的尺寸精度，动态力作用于结构系统上，则易激发结构的自然频率，造成震动现象的放大，而使加工件的表面产生异纹，影响表面粗糙度。而结构系统的自然频率和结构质量分布、移动件的惯量及结构静刚性有关，通常质量越小、刚性越大，其系统自然频率也会越高，这也是为何高速机台要讲求高刚性低惯量设计的原因。因此在合理化设计时皆需要力学之相关原理进行参考。