Конструктивные особенности станков с ЧПУ

. Конструкция станков с ЧПУ должна, как правило, обеспечивать совмещение различных видов обра-ботки (точение-фрезерование, фрезерование-шлифование), удобство загрузки заготовок, выгрузки деталей (что особенно важно при использовании промышленных роботов), автоматическое или дистанционное управле-ние сменой инструмента и т.д.

Повышение точности обработки достигается высокой точностью изготовления и жесткостью станка, превыша-ющей жесткость обычного станка того же назначения, для чего производят сокращение длины его кинемати-ческих цепей: применяют автономные приводы, по возможности сокращают число механических передач. Приводы станков с ЧПУ должны также обеспечивать высокое быстродействие. Повышению точности способ-ствует и устранение зазоров в передаточных механизмах приводов подач, сни-жение потерь на трение в нап-равляющих и других механизмах, повышение виброустойчивости, снижение тепловых деформаций, приме-нение в станках датчиков обратной связи. Для уменьшения тепловых деформа-ций необходимо обеспечить равномерный температурный режим в механизмах станка, чему, например, спо-собствует предварительный разогрев станка и его гидросистемы. Температурную погрешность станка можно также уменьшить, вводя коррекцию в привод подач от сигналов датчиков температур.

Базовые детали (станины, колонны, салазки). Столы, например, конструируют коробчатой формы с продоль-ными и поперечными ребрами. Базовые детали изготавливают литыми или сварными. Наметилась тенденция выполнять такие детали из полимерного бетона или синтетического гранита, что в еще большей степени по-вышает жесткость и виброустойчивость станка.

Направляющие станков с ЧПУ имеют высокую износостойкость и малую силу трения, что позволяет снизить мощность следящего привода, увеличить точность перемещений, уменьшить рассогласование в следящей системе. Направляющие скольжения станины и суппорта для уменьшения коэффициента трения создают в виде пары скольжения "сталь (или высококачественный чугун)-пластиковое покрытие (фторопласт и др.)" Направляющие качения имеют высокую долговечность, характеризуются небольшим трением, причем коэф-фициент трения практически не зависит от скорости движения. В качестве тел качения используют ролики. Предварительный натяг повышает жесткость направляющих в 2...3 раза, для создания натяга используют регу-лирующие устройства.

Привод подачи для станков с ЧПУ. В качестве привода используют двигатели, представляющие собой управ-ляемые от цифровых преобразователей синхронные или асинхронные машины. Ассинхронные двигатели применяют реже, чем синхронные. Приводами главного движения для станков с ЧПУ обычно являются дви-гатели переменного тока - для больших мощностей и постоянного тока - для малых мощностей. В качестве приводов служат трехфазные четырех-полосные асинхронные двигатели, воспринимающие большие пере-грузки и работающие при наличии в воз-духе металлической пыли, стружки, масла и т.д. Поэтому в их кон-струкции предусмотрен внешний вентиля-тор. В двигатель встраивают различные датчики, например датчик положения шпинделя, что необходимо для ориентации или обеспечения независимой координаты. Преобра-зователи частоты для управления асинхронными двигателями представляют собой электронные устройства, построенные на базе микропроцессорной техники. Программирование и параметрирование их работы осуществляются от встроенных программа-торов с цифровым или графическим дисплеем. Оптими-зация управления достигается автоматически после введения параметров электродвигателя. В математичес-ком обеспечении заложена возможность настройки привода и пуск его в эксплуатацию.

Шпиндели станков с ЧПУ выполняет точными, жесткими, с повышенной износостойкостью шеек, посадочных и базирующих поверхностей. Конструкция шпинделя значительно усложняется из-за встроенных в него уст-ройств автоматического режима и зажима инструмента, датчиков при адаптивном управлении и автомати-ческой диагностике.

Опоры шпинделя должны обеспечить точность шпинделя в течение длительного времени в переменных ус-ловиях работы, повышенную жесткость, небольшие температурные деформации. Точность вращения шпин-деля обеспечивается прежде всего высокой точностью изготовления подшипников.

Наиболее часто в опорах шпинделей применяют подшипники качения. Для уменьшения влияния зазоров и повышения жесткости опор обычно устанавливают подшипники с предварительным натягом или увеличива-ют число тел качения. Подшипники скольжения в оправках шпинделей применяют реже и только при нали-чии устройств с периодическим (ручным) или автоматическим регулированием зазора в осевом или радиаль-ном направлении. В прецизионных станках применяют аэростатические подшипники, в которых между шей-кой вала и поверхностью подшипника находится сжатый воздух, благодаря этому снижается износ и нагрев подшипника, повышается точность вращения и т.п.

Привод позиционирования (т.е. перемещение рабочего органа станка в требуемую позицию согласно прог-рамме) должен иметь высокую жесткость и обеспечивать плавность перемещения при малых скоростях, большую скорость вспомогательных перемещений рабочих органов (до 10 м/мин и более).

Вспомогательные механизмы станков с ЧПУ включают в себя устройства смены инструмента, уборки струж-ки, систему смазывания, зажимные приспособления, загрузочные устройства и т.д. Эта группа механизмов в станках с ЧПУ значительно отличается от аналогических механизмов, используемых в обычных универсальных станках. Например, в результате повышения производительности станков с ЧПУ произошло резкое увеличе-ние количества сходящей стружки в единицу времени, а отсюда возникла необходимость создания специаль-ных устройств для отвода стружки. Для сокращения потерь времени при загрузке применяют приспособле-ния, позволяющие одновременно устанавливать заготовку и снимать деталь вовремя обработки другой заго-товки.

Устройства автоматической смены инструмента (магазины, автооператоры, револьверные головки) должны обеспечивать минимальные затраты времени на смену инструмента, высокую надежность в работе, стабиль-ность положения инструмента, т.е. постоянство размера вылета и положения оси при повторных сменах инст-румента, имеют необходимую вместимость магазина или револьверные головки.

Револьверная головка -это наиболее простое устройство смены инструмента: установку и зажим инструмента осуществляют вручную. В рабочей позиции один из шпинделей приводится во вращение от главного привода станка. Револьверные головки устанавливают на токарные, сверлильные, фрезерные, многоцелевые станки с ЧПУ; в головке закрепляют от 4 до 12 инструментов.