Классификация станков с ЧПУ

1. По характеру выполняемых работ: токарные, фрезерные, сверлильные, координатно-расточные, шлифовальные, электроэрозионные, листогибочные, дыропробивные и др.

2. По степени универсальности: универсальные (для обработки деталей широкой номенклатуры), специализированные (для обработки однотипных деталей в определенном диапазоне размеров), специальные (для обработки одной определенной детали, реже - нескольких однотипных деталей).

3. По степени точности: нормальной точности (Н), повышенной точности (П), высокой точности (В), особо высокой точности (А), особо точные (С) станки. Зарубежная градация: обычный (без обозначения), высокой точности (H), прецизионный (P), суперпрецизионный (SP), ультрапрецизионный (UP).

4. По массе: легкие (до 1 т), средние (до 10 т), тяжелые (до 100 т) станки, уникальные (более 100 т).

5. По расположению шпинделя: горизонтальные, вертикальные, наклонные и комбинированные.

6. По степени автоматизации: полуавтоматы (станок, работающий с автоматическим циклом, для повторения которого требуется вмешательство рабочего), автоматы (производит все рабочие и вспомогательные движения цикла технологической операции и повторяет их без участия рабочего, который лишь наблюдает за работой станка, контролирует качество обработки и, при необходимости, подналаживает станок).

7. По типоразмерам (по наибольшему размеру обрабатываемой детали, по размерам стола и тд.)

8. По назначению: одноцелевые и многоцелевые

Система координат станка (правило правой руки)

Стандартная система координат представляет собой правую прямоугольную декартову систему координат. Положительные направления осей координат определяются правилом правой руки: большой палец указывает положительное направление оси абсцисс X, указательный - оси ординат Y, средний – оси аппликат Z. Ось координат Z обычно принимают параллельной оси главного шпинделя станка, независимо от того, как он расположен – вертикально или горизонтально. Ось X – в основном всегда горизонтальна.

Вращательные движения вокруг осей обозначают латинскими буквами А (вокруг оси X), В (вокруг оси Y) и С (вокруг оси Z). Положительные направления вращений вокруг этих осей определяется следующим образом: если расположить большой палец правой руки вдоль оси в положительном направлении, то другие согнутые пальцы покажут положительное направление оси вращения.

Дополнительные движения, параллельные осям X, Y, Z, обозначают соответственно U, V, W (вторичные) и P, Q, R (третичные). Для вторичных угловых перемещений вокруг осей используются буквы D и Е.

Конструктивные элементы станков с ЧПУ

Станины, колонны, основания являются базовыми элементами. Их изготавливают с повышенной жесткостью и виброустойчивостью, за счет введения дополнительных ребер жесткости. Станины бывают: литые чугунные, сварные стальные, бетонные, гранитные и керамические.

Направляющие станков с ЧПУ имеют высокую износостойкость и обеспечивают малое трение, что позволяет снизить мощность следящего привода, увеличить точность перемещений. Они бывают нескольких видов: направляющие скольжения, качения и комбинированные. Направляющие скольжения для уменьшения коэффициента трения создают в виде пары скольжения «сталь (или чугун) — пластиковое покрытие». Направляющие качения имеют высокую долговечность и характеризуются небольшим трением. В таких направляющих используют стальные закаленные планки, по которым перемещаются роликовые опоры.

Привод главного движения должен иметь возможность бесступенчатого регулирования скорости, воспринимать большие перегрузки и работать в загрязненной среде. Обычно в качестве приводов служат асинхронные электродвигатели, реже - регулируемые электродвигатели постоянного тока и электродвигатели совместно с гидроусилителями.

Привод подач является одним из важнейших элементов станка, определяющий суммарную погрешность обработки. Привод движения подач характеризуется минимально возможными зазорами, малым временем разгона и торможения, плавностью хода, небольшими силами трения, повышенной жесткостью кинематических цепей, расширенным диапазоном регулирования подач. В качестве привода используют синхронные (вентильные) двигатели на постоянных магнитах, их оснащают датчиками обратной связи и тормозами. Реже применяют асинхронные двигатели.

Шпиндель станков должен иметь повышенную жесткость, высокую точность вращения, повышенную износостойкость посадочных и базирующих поверхностей. Конструкция шпинделя значительно усложняется из-за встроенных в него устройств автоматического разжима и зажима инструмента, системы теплоотвода, датчиков.

Вспомогательные элементы станков с ЧПУ включают в себя устройства смены инструмента (магазины, автооператоры, револьверные головки), систему смазывания, загрузочные устройства, зажимные приспособления, устройства для уборки стружки и т.д.

Токарные станки с ЧПУ

Токарные станки с ЧПУ предназначены для наружной и внутренней обработки резанием заготовок деталей типа тел вращения, где вращательное движение заготовки является главным движением, а движение режущего инструмента - поступательным движением подачи.

На токарных станках выполняют традиционный комплекс технологических операций: обточку и расточку цилиндрических, конических и фасонных поверхностей, нарезание резьбы, подрезку и обработку торцов, сверление, зенкерование и развертывание отверстий и т. д. Токарные станки с ЧПУ составляют самую значительную долю в парке станков с ЧПУ.

Токарные станки с ЧПУ имеют две управляемые координаты: Z- перемещение каретки вдоль оси шпинделя; X- перемещение салазок перпендикулярно этой оси. На поперечных салазках установлен либо резцедержатель, либо револьверная поворотная инструментальная головка, ось вращения которой может располагаться параллельно оси шпинделя, перпендикулярно или наклонно. Револьверные головки бывают четырех-, шести- и двенадцатипозиционные, причем на каждой позиции можно устанавливать по два инструмента для наружной и внутренней обработки заготовки. Иногда станки оснащают двумя револьверными головками, в одной закрепляют инструменты для наружной обработки, в другой — для внутренней.

Токарные станки с ЧПУ оснащают магазином инструментов (вместимостью до 20 инструментов), но их применяют редко, так как практически для токарной обработки заготовки требуется не более 10 инструментов. Использование большего числа инструментов целесообразно при обработке труднообрабатываемых материалов, когда инструменты имеют малый период стойкости и при обработке сложных деталей с большим количеством операций.

Многоцелевые станки (обрабатывающие центры)

Многоцелевой станок — это металлорежущий станок, предназначенный для выполнения нескольких различных видов обработки резанием, имеющий систему числового программного управления и оснащенный системой автоматической смены инструментов.

Многоцелевые станки являются универсальным оборудованием и делятся на две группы:
- токарно-сверлильно-фрезерно-расточные, предназначенные для обработки заготовок деталей типа тел вращения (компоновки таких станков аналогичны компоновкам традиционных токарных станков с ЧПУ);
- фрезерно-сверлильно-расточные, предназначенные для обработки заготовок корпусных и плоских деталей (компоновки этих станков схожи компоновкам фрезерных станков с ЧПУ);

Многоцелевые станки для обработки деталей типа тел вращения отличаются от обычных токарных станков с ЧПУ тем, что могут производить обработку вращающимся инструментом, имеют возможность точного углового позиционирования шпинделя, и вращения шпинделя в режиме круговой подачи. Поэтому на этих станках можно выполнять все виды токарной обработки, а также фрезерные, сверлильные, расточные и другие операции (обработку внецентровых отверстий, фрезерования лысок, шпоночных пазов, фасонных пазов, продольных и поперечных плоскостей, профильных канавок и т.д.)

Фрезерно-сверлильно-расточные станки с ЧПУ предназначены для обработки плоских и фасонных поверхностей, тел вращения, зубчатых колёс и т.п. Главное движение является вращательным и сообщается инструменту, закрепленному в шпинделе станка, а заготовка, закреплённая на столе, совершает поступательное движение подачи. На данных станках выполняют следующие технологические операции: фрезерование, сверление, расточку, нарезание резьбы, зенкерование, развёртывание, контроль качества обработки и др.

Фрезерно-сверлильно-расточные станки с ЧПУ комплектуются системой автоматической смены инструмента манипуляторного или безманипуляторного типов. Необходимый запас инструментов создается в револьверных головках или инструментальных магазинах барабанного или цепного исполнений. Некоторые станки имеют поворотные конструкции шпиндельной головки и стола с возможностью движения по одной, двум или трем координатам, что позволяет обрабатывать самые сложные поверхности с минимальным количеством установов. Многие станки оснащаются системами автоматизированной смены заготовок. При этом во время работы станка заготовка устанавливается (или снимается деталь) на сменном столе-спутнике, и вместе с ним она попадает на основной стол станка.

Компоновка обрабатывающего центра любой модели, помимо обычных параметров, определяется его технологическими возможностями. К ним относятся: размеры рабочего пространства, характеристика инструментального блока, емкость инструментального магазина, время смены инструмента, количество столов-спутников, их размеры, время смены столов-спутников, тип системы управления, число одновременно управляемых координат, дискретность и точность перемещений по координатам и др.

Что такое постпроцессор?
Постпроцессор - это программный модуль, предназначенный для преобразования управляющей траектории, сформированной CAM-системой, в управляющую программу для конкретного станка с ЧПУ с учетом особенностей его кинематики