+7 (911) 986-8249
Санкт-Петербург, п. Горелово, ул. Заречная, д. 2

"ПРОМКОР" ООО

токарные и фрезерные работы по металлу

ЧПУ станки: особенности устройства и работы

Токарный станок с ЧПУ

Повышение спроса на мелкосерийное изготовление деталей различной сложности налагает особые требования на токарное оборудование. Всё большую популярность в России обретает металлообработка ЧПУ, так как она позволяет ускорить производственный процесс, минимизировать количество брака и соблюсти предельную точность даже при изготовлении мелких деталей.

Под аббревиатурой ЧПУ скрывается формулировка «числовое программное управление». Это ни что иное, как компьютерная система, управляющая приводами станка и контролирующая процесс изготовления детали на всех этапах. Такая система может самостоятельно передвигать суппорт, направлять головку, регулировать скорость вращения шпинделя и даже самостоятельно менять рабочий инструмент. Такой подход позволяет существенно ускорить работу, а также минимизировать участие человека в процессе. Такой станок может быть использован как для изготовления одной сложной детали, так и в серийном производстве. В этом сегменте он конкурирует с токарными полуавтоматами, постепенно вытесняя их за счёт простоты обслуживания и лучшего качества металлообработки.

Изготовление деталей на станках с ЧПУ включает в себя множество видов обработки, начиная от точения и заканчивая шлифовкой. Все эти процедуры выполняются без участия оператора, равно как и переключение между ними. Повышенная точность при изготовлении достигается не только числовым программным управлением, но и жёсткостью самого станка. Все кинематические цепи оборудования производитель старается сделать как можно более короткими. Все приводы отличаются высочайшим быстродействием. Очень удобно организована загрузка в станок заготовок и извлечение из него готовых деталей. Это позволяет использовать удобные погрузочные манипуляторы.

Особенности конструкции

Изготовление ЧПУ станков имеет множество особенностей в сравнении с производством обычного токарного оборудования. Первое, чему уделяют внимание производители — это ликвидация просветов в передаточных механизмах всех приводов. Именно это позволяет добиться высокой точности проводимых станком манипуляций. Каким бы совершенным не был ЧПУ модуль станка, при наличии зазоров в передаточных механизмах он не сможет изготовить деталь сложной конфигурации.

Уменьшение тепловых деформаций — ещё одна важная задача, стоящая перед производителем ЧПУ станков. С этой целью в работу приводов подач вносится корректировка, зависящая от показателей температурных датчиков. Анализ температур и корректировка действий механизмов происходят "на лету" без каких-либо задержек в работе.

С целью уменьшения влияния температурных погрешностей на процесс изготовления деталей, производители ЧПУ станков нередко оснащают их функцией предварительного прогрева. Это позволяет выйти оборудованию на оптимальный температурный режим и минимизировать вероятность допуска погрешности.

Изготовление деталей на станках с ЧПУ требует очень жёсткой конструкции основания. Для этого станина и другие базовые элементы в подобных станках всегда дополняются рёбрами жёсткости. То же самое касается и подвижных элементов конструкции (салазок, суппортов). В качестве материала для изготовления базовых элементов выбирается искусственный гранит или полимерный бетон. Такой подход позволяет снизить вибрации и обеспечить повышенную точность работ.

Снижение трения — ещё один фактор, позволяющий добиться высокой точности ЧПУ обработки. Производители станков стараются компоновать скользящие элементы в виде пары сталь + фторопласт. Направляющие с низкой силой трения позволяют снять часть нагрузки со следящего привода, повысить точность манипуляций и снизить износ. Наибольший эксплуатационный цикл имеют направляющие качения. Вне зависимости от скорости движения, коэффициент трения в их случае остаётся очень низким.

Приводы и цифровые преобразователи

Токарные работы ЧПУ требуют большого количества манипуляций. Они осуществляются небольшими электродвигателями, управляемыми отдельными цифровыми блоками, соединёнными с центральным процессорным модулем. В качественном оборудовании применяются синхронные вентильные двигатели с постоянным магнитом и тормозным механизмом. Доступны также модели с асинхронными электродвигателями. Они отличаются очень малым тепловыделением, высоким КПД, низким временем раскрутки и торможения, а также сниженным трением. Такой двигатель может работать в очень широком диапазоне скоростей, делая ЧПУ обработку очень быстрой и качественной.

Шпиндели

Токарный станок с наклонной станиной с ЧПУЧПУ обработка требует наличия в станке жёстких, надёжных шпинделей. Кроме того, конструкция этих элементов очень усложняется из-за возложенных на них функций автоматического зажима рабочего инструмента и встроенных датчиков для диагностики.

Опоры шпинделей

Эти элементы также очень важны, так как отвечают за точность вращения шпинделей при динамично меняющихся условиях работы и постоянной вибрации. В них устанавливаются надёжные подшипники качения с увеличенным количеством шариков и предварительной обкаткой. В более дешёвых моделях могут быть применены подшипники скольжения. В более дорогих станках для ЧПУ обработки — особые аэростатические подшипники, в которых износ сводится к минимуму за счёт закачанного внутрь сжатого воздуха.

Позиционирующий привод

Этот привод отвечает за позиционирование рабочего инструмента, а потому должен отличаться предельно жёсткой фиксацией и очень плавным перемещением при любых скоростях.

Головка револьвера

При изготовлении деталей сложных конфигураций часто требуется задействовать несколько различных инструментов. Головка револьвера обеспечивает быструю и простую их смену. В одной головке может быть закреплено до десяти различных инструментов сразу. Однажды установив все необходимые для ЧПУ обработки инструменты, оператору станка больше не придётся заботиться об этом аспекте.

Приспособления для автоматической замены рабочего инструмента

За переключение между типами обработки в процессе изготовления детали отвечает несколько устройств: автооператоры, магазины и головки. Своей слаженной работой они обеспечивают быструю смену рабочего инструмента без прерывания рабочего процесса. При этом гарантируется стабильное положение инструмента и фиксированный вылет при быстрых повторных сменах.

Вспомогательные приспособления и механизмы

В этот перечень устройств входят загрузчики заготовок, смазочное оборудование, зажимы и т. д. С началом применения числовых блоков управления в станках, резко появилась необходимость в подобных элементах. Так, к примеру, из-за существенно возросшей в сравнении с ручным методом скорости обработки сильно повысилось количество отделяемой стружки. Это заставило инженеров спроектировать специальное приспособление для её своевременного отвода, чтобы она не мешала токарным работам. То же самое касается и загрузки заготовок: в процессе изготовления деталей на станках ЧПУ их подача должна осуществляться непрерывно, для чего и были спроектированы загрузочные устройства.

Как вы можете убедиться, одно лишь наличие компьютерной системы управления не превращает токарный станок в высокоточное, производительное оборудование. Именно перечисленные конструктивные особенности делают ЧПУ обработку возможной.