随着现代制造业的发展，为满足雕刻机高速高效的要求，其结构应具备优秀的动静态特性和精确稳定的开放式数控系统。横粱为八机头雕刻机的关键部件，决定着机床整体性能，其内外部结构布置对机床结构的变形量、应力、刚度、稳定性、抗振性有着重要的影响。本文应用ANSYS有限元分析软件为分析工具，对横梁进行静、动态特性分析，并根据分析结果对横梁进行了结构改进。最后以通用PC机和运动控制卡相结合的方式构建雕刻机的开放式数控系统。研究主要包括如下方面:　　 (1)对数控雕刻机部件进行校核计算，X轴与横梁关系最为密切，重点分析其受力情况，并对滚珠丝杆、伺服电机、轴承等进行详细合理的校核计算和选型。　　 (2)利用有限元分析软件ANSYS对大跨度横梁的初始结构进行静力学分析，比较立柱壁厚不同、梁壁厚不同、截面大小分布不同和总长度不同的空心方管横梁在静力作用下的静态特性，获得各种横梁的最大变形数值、最大应力数值以及横梁薄弱位置，从中选取最佳尺寸的空心方管横梁，为动力学分析以及后续横梁改进提供依据。　　 (3)用ANSYS对横梁的初始结构进行动力学分析，通过模态分析提取25阶固有频率和分析前12阶振型;分析在高速主轴为外部激振情况下，横梁在0～450Hz范围的谐响应结果;最后找出影响机床动态特性的薄弱环节，为动态改进提供参考。　　 (4)依据对初始设计横梁的静、动力学的分析结果指导横梁的结构改进，涉及加下衬板和三角筋板、两端内部结构增强等，对不同改进方案的横梁进行有限元分析并比较它们的动静态特性，使改进后的横梁性能得到提高。　　 (5)雕刻机开放式控制部分设计以通用PC机+运动控制卡为核心，首先对控制部分的硬件设计进行选型，选择合适的运动控制卡、伺服驱动器和相关电气元件;接着设计控制电箱并完成系统电路设计，绘画电路结构接线图;最后进行雕刻机的加工测试实验并调整伺服驱动器参数，寻求雕刻机的较优控制参数，以便获得机床最佳加工效果。