Фрезерные станки с ЧПУ можно классифицировать по различным признакам: по положению шпинделя (вертикальные или горизонтальные),
по количеству управляемых осей или степеней свободы (2, 3, 4 или 5 осей), по точности позиционирования и повторяемости обработки, по количеству используемого инструмента (одно — или многоинструментальные) и т. д.
по количеству управляемых осей или степеней свободы (2, 3, 4 или 5 осей), по точности позиционирования и повторяемости обработки, по количеству используемого инструмента (одно — или многоинструментальные) и т. д.
Наибольшее распространение получили вертикальные фрезерные станки с ЧПУ . Станина (1) предназначена для крепления всех узлов и механизмов станка. Рабочий стол (2) может перемещаться в продольном (влево / вправо) и поперечном (вперед / назад) направлениях по направляющим (3). Пульт управления, или стойка ЧПУ (9), закрепленный на кронштейне и может быть перемещен в удобное для оператора положение.
На рабочем столе закрепляют заготовки и различные технологические приспособления. Для этого на столе есть специальные Т-образные пазы. Шпиндель (4) предназначен для зажима режущего инструмента и придания ему вращения. Шпиндель закреплен на колонне (5), которая может перемещаться в вертикальном направлении (вверх / вниз). От точности вращения шпинделя, его жесткости и виброустойчивости в значительной степени зависят точность и качество обработки. Таким образом, рассматриваемый станок является трьохосевим.
Защитные кожухи (7) необходимые для обеспечения безопасности. Они предохраняют оператора станка от летящей стружки и смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ), которая подается в зону обработки под давлением. Дверца (6) обеспечивает доступ в рабочую зону станка. В магазине инструментов (8) барабанного типа находится набор режущих инструментов. При этом взятие необходимого инструмента и фиксация его в шпинделе обеспечиваются устройством автоматической смены инструмента и производятся по определенной команде управляющей программы. Подробнее про фрезеровку на станках чпу читайте на страницах нашего специализированного сайта.
Конструктивные элементы станка
Функциональные составляющие (подсистемы) ЧПУ
Для того чтобы сделать из обычного станка с ручным управлением, станок с ЧПУ, необходимо внедрить определенные компоненты в его конструкцию. Недостаточно просто подключить станок к компьютеру, чтобы он работал по программе, — необходимо модернизировать механическую и электронную «начинку» станка. Давайте посмотрим, как устроена система ЧПУ (СЧПУ) на большинстве современных станков.
Условно СЧПУ можно разделить на три подсистемы:
подсистему управления;
подсистема приводов;
подсистему обратной связи.
Далее подробнее остановимся на каждой из данных подсистем.
Подсистема управления
Центральной частью всей СЧПУ является подсистема управления. С одной стороны, она читает управляющую программу и отдает команды различных агрегатов станка на выполнение тех или иных операций. С другой — взаимодействует с человеком, позволяя оператору станка контролировать процесс обработки.
Сердцем подсистемы управления является контроллер (процессор), который обычно расположен в корпусе стойки ЧПУ. Сама стойка имеет набор кнопок и экран (все вместе называется пользовательским интерфейсом) для ввода и вывода необходимой информации.
Системы управления могут быть как закрытыми, так и открытыми, ПК-совместимыми. Закрытые системы управления имеют собственные алгоритмы и циклы работы, собственную логику. Производители таких систем, как правило, не распространяют информацию об их архитектуре. Скорее всего, вы не сможете самостоятельно обновить программное обеспечение и изменять настройки такой системы. У систем закрытого типа есть важное преимущество — они, как правило, имеют высокую надежность, так как все компоненты системы прошли тестирование на совместимость.
В последнее время стало появляться все больше открытых, ПК-совместимых систем управления. Их аппаратная начинка практически такая же, как и у вашего домашнего персонального компьютера. Преимущество такого метода — в доступности и дешевизне электронных компонентов, большинство из которых можно приобрести в обычном компьютерном магазине, и в возможности обновления внутреннего программного обеспечения.
Современные СЧПУ могут быть оснащены CAM-системой, что позволяет автоматизировать процесс написания УП прямо на станке. Наиболее яркий пример — системы ЧПУ серии MAPPS IV японских станков Mori Seiki содержат встроенное программное обеспечение ESPRIT от компании DP Technology (США) и позволяют оператору не только создать УП любой сложности, но и сделать ее всестороннюю проверку.
Подсистема приводов
Подсистема приводов включает в себя различные двигатели и винтовые передачи для окончательного выполнения команд подсистемы управления — для реализации перемещения исполнительных органов станка.
Высокоточные ходовые винты
Важными компонентами подсистемы приводов высокоточные ходовые винты. Вы, наверное, знаете, что на станке с ручным управлением рабочий, вращая рукоятку, соединенную с ходовым винтом, перемещающим рабочий стол. На днище стола укреплена гайка таким образом, что при повороте винта происходит линейное перемещение стола.
Усовершенствованный ходовой винт станка с ЧПУ позволяет выполнять перемещение исполнительного органа с минимальным трением и практически без люфтов. Устранения люфта очень важно по двум причинам. Во-первых, это необходимо для обеспечения высокоточного позиционирования. Во-вторых, только при соблюдении этого условия возможно нормальное попутное фрезерование.
Двигатели
Второй составляющей подсистемы являются двигатель (а точнее — несколько двигателей). Вращение вала двигателя приводит к повороту высокоточного ходового винта и линейному перемещению рабочего стола или колонны. В конструкции станков используются шаговые электродвигатели и серводвигатели.
Шаговый электродвигатель — это электромеханическое устройство, преобразующее электрический сигнал управления в дискретное механическое перемещение. Существует несколько основных видов шаговых двигателей, отличающихся конструктивным исполнением:
шаговые двигатели с переменным магнитным сопротивлением;
шаговые двигатели с постоянным магнитным сопротивлением;
гибридные двигатели.
Принцип работы у всех этих двигателей примерно одинаков и достаточно прост.
Шаговый двигатель с переменным магнитным сопротивлением имеют несколько полюсов на статоре и ротор из магнитно-мягкого материала (реактивный ротор).
Двигатель, который имеет шесть полюсов на статоре, ротор с четырьмя зубами и три независимые обмотки, каждая из которых приходится на противоположные полюса статора.
Двигатель, который имеет шесть полюсов на статоре, ротор с четырьмя зубами и три независимые обмотки, каждая из которых приходится на противоположные полюса статора.