Конструктивні особливості верстатів з ЧПУ: короткий огляд

Верстати з ЧПУ – пристрої для обробки виробів, що виконують певні дії за заздалегідь заданим алгоритмом. Програмування здійснюється автоматично за допомогою математичних формул.

Зміст

  • 1 ПУ
  • 2 Функції
  • 3 Особливості механічної частини
  • 4 Особливості електричної частини
  • 5 Електронна частина верстатів з ЧПУ

ПУ

Основними параметрами, які задаються програмою, є:

  • Швидкість роботи;
  • Максимальне прискорення;
  • Напрямок ходу;
  • Мінімальна і максимальна потужність.

Конструктивні особливості верстата з ЧПУ дають можливість для автоматизованої або напівавтоматичного обробки виготовляються деталей. Завдяки програмування основних функцій підвищується точність роботи двигуна. Відсутність або низький вплив людини на процес виробництва дозволяє прискорити механізм роботи і підвищити жорсткість механізмів, підвищуючи їх зносостійкість. Підвищенню якості виробів сприяють також усунення зазорів в рухомих частинах і зниження ККД за рахунок тертя, а також зниження температурних похибок за рахунок програмного контролю робочих температур всередині пристрою.

Функції

Верстати з числовим програмним управлінням діляться на кілька видів, за призначенням в числі яких:

  • Токарні агрегати;
  • Фрезерні верстати;
  • Шліфувальні машини;
  • Електроерозійні;
  • Багатоцільові агрегати.

Конструктивні особливості верстатів з ЧПУ: короткий огляд

Верстати для токарних, фрезерних та шліфувальних робіт – це сильно вдосконалені електричні моделі обладнання. Токарні верстати обробляють поверхню в тілах обертання, фрезерні – свердління канавок і наскрізних отворів в плоских виробах, розточування нарізування різьби. Шліфувальні верстати обробляють поверхню деталей, згладжуючи її.

ЧПУ робить роботу обладнання більш швидкою і точною. Програма дозволяє швидко обробляти деталі, практично не залишаючи можливостей для шлюбу.

Багатоцільові верстати з ЧПУ – поєднують в собі токарні, шліфувальні та фрезерні складові. Позначення говорять про способи обробки і функціональних особливостях моделі. Пристрій здатний провести всі види різання і обточування деталі. Використання такого пристрою значно скорочує часові витрати на перекладання заготовок.

Електроерозійні верстати відрізняє найбільш складна конструкція. На верстатах з ЧПУ проводиться обробка виробів допомогою электроэрозии за рахунок переміщення електрода в рідкому середовищі. Це дозволяє проводити тонку обробку деталей з криволінійної напрямної. Таке обладнання використовується в тому випадку, коли неможливо досягти бажаного результату за допомогою токарної або фрезерної обробки.

Особливості механічної частини

Підстава агрегату виконується з більш твердих матеріалів, стійких до фізичного впливу і вібрації. У конструкціях корпусів є велика кількість ребер жорсткості. У зв’язку з великою масою обладнання рухливі з’єднання представляють собою литу конструкцію, що також позитивно позначається на надійності пристрою.

Завдяки точності обробки з’явилася можливість виробляти конструкції напрямних металообробних верстатів з ЧПУ більшої міцності, а вібростійкість підстав дозволила використовувати більш пластичні матеріали. Завдяки цьому підвищилася точність переміщень, практично зникло розузгодження в русі.

Направляючі ковзання виготовляються з матеріалів з мінімальною силою тертя (метал і пластик). Напрямні кочення також роблять із сталі, в якості рухомих елементів використовуються ролики. ЧПУ дозволило здійснювати попередній натяг направляючих, який знижує силу тертя в 2-3 рази і сприяє більшої точності і підвищення довговічності направляючих.

Конструктивні особливості верстатів з ЧПУ: короткий огляд

Особливості електричної частини

Металообробні верстати з ЧПУ комплектуються програмно – керованим двигуном. Зазвичай привід подачі виконаний у вигляді бесколлекторного синхронного двигуна, комплектуемого механізмом зворотного зв’язку і постійні магнітом. Рідше в ролі приводів застосовуються асинхронні двигуни. Особливостями всіх двигунів для верстатів з ЧПУ – малий час розгону і гальмування, невеликі зазори, мінімальна сила тертя за рахунок використання гідростатичних передач і направляючих.

Привід руху — асинхронний двигун, що працює від трифазного струму. В залежності від споживаної потужності використовуються двигуни постійного або змінного струму. Привід стійкий до перевантажень, забрудненому повітрю. Для запобігання перегріву пристрої комплектуються датчиками температури і положення шпинделя, а також зовнішнім вентилятором, що забезпечує приплив повітря до приводів і відведення пилу і металевої стружки.

Шпинделі також виготовляються з високоміцної інструментальної сталі. Вони виконуються максимально жорсткими, точними. Конструктивна особливість, що відрізняє їх від шпинделів для електромеханічних пристроїв, є наявність датчиків і привід для автоматичного затиску робочого інструменту. З відповідною точністю виконуються і опори шпинделя: в якості рухомих механізмів виступають підшипники кочення, а в прецизійних верстатах – аэростатические підшипники.

У доповненні до звичайного набору функціональних частин агрегати з ЧПУ комплектуються наступним додатковим обладнанням:

  • Перетворювачі частоти двигуна для управління;
  • Пристрій позиціонування;
  • Привід для зміни інструмента;
  • Пристрій прибирання стружки;
  • Система змащування верстата;
  • Система подачі деталей і відведення готових виробів.

Конструктивні особливості верстатів з ЧПУ: короткий огляд

Перетворювач частоти дає можливість керувати швидкістю обертання двигуна, програмувати привід протягом усього часу виконання програми.

Пристрій позиціонування – це передавальний механізм, за рахунок якого виконується управління верстатом, алгоритмом дій пристрою. Зміна інструменту в більшості верстатів також здійснюється автоматично. Найчастіше подачею інструменту управляє револьверна головка, що вміщує від 4 до 12 частин. Інструмент подається на шпиндель за допомогою передавального механізму, паркан робочої частини здійснюється тим же способом. За допомогою механізмів подачі і забору здійснюється рух деталей. Позначення верстатів з револьверною головкою – Р, з магазином – М.

З-за підвищеної швидкості обробки і автоматизації роботи верстатів необхідна мастило і відведення стружки. Процедури здійснюються автоматично, не перериваючи роботу основних частин верстата. Наявність тих або інших пристроїв зазначаються на маркуванні верстата.

Електронна частина верстатів з ЧПУ

В якості пристрою керування металообробного верстата з ЧПУ виступає мікроконтролер з дисплеєм. Керування виконується за допомогою передавальних механізмів, описаних в електричній частині, а зчитування інформації з датчиків температури, положення шпинделя і тиску.

За типом автоматизації ЧПУ ділиться на:

  • Низький рівень;
  • Середній рівень;
  • Високий рівень.

У верстатах низького рівня здійснюється тільки управління двигуном і шпинделем. В управлінні не використовуються перетворюючі пристрої, контроль здійснюється безпосередньо або з допомогою виконавчого реле. Зазвичай в них відсутні механізми зміни інструменту, мастила, подача заготовок і відведення готових деталей і стружки. Такі верстати максимально прості конструктивно, тому дуже надійні, але забезпечують саму високу швидкість роботи і вимагають постійного втручання людини.

Верстати з середнім рівнем автоматизації управляються за допомогою релейних схем, що встановлюються в спеціальний шафа електроавтоматики. Це дозволяє виконувати більш складні операції, але значно ускладнює перепрограмування. Такі верстати вміщують більш складну числову програму і здатні самостійно отримувати заготовки і без втручання людини проводити обробку деталей. Для полегшення управління прилади комплектуються максимально простими додатковими пристроями, тому максимальна складність операцій без втручання людини обмежена.

Конструктивні особливості верстатів з ЧПУ: короткий огляд

Пристрої з високим рівнем автоматизації володіють рядом особливостей. Вони управляються за допомогою УЧПУ. Це мікроконтролер, здатний програмуватися на складні цикли для послідовної роботи з декількома інструментами. УЧПУ програмується як безпосередньо на верстаті за допомогою вбудованого редактора, так і дистанційно, після чого необхідно закачати програму. Характеристика обладнання дозволяє тривалий час працювати без втручання людини, випускаючи безліч однотипних деталей

На відміну від верстатів середнього рівня високорівневе програмування дає можливість контролювати більше параметрів. Верстат здатний не лише на самостійну роботу, він в автоматичному режимі проводить підготовку і повне очищення.

Завдяки конструкції верстати з ЧПУ працюють значно ефективніше електричних. Вони дозволяють виробляти велику кількість деталей за одиницю часу з високою точністю. Використання сучасного обладнання практично зводить на «ні» вплив людського фактора, значно зменшуючи відсоток бракованих виробів. Точність виконання програми дозволила зробити верстати більш жорсткими і пластичними, що позитивно позначається на довговічності основних і допоміжних пристроїв.