Основний склад верстата з ЧПУ включає носій програм обробки, пристрій ЧПУ, сервоприводний пристрій, основний корпус верстата та інші допоміжні пристрої. Основні принципи роботи кожного компонента наведені нижче.
Обробка носія програми
Високошвидкісні верстати з ЧПУ
Коли працює верстат з ЧПУ, працівникам не потрібно безпосередньо керувати верстатом. Для управління верстатом з ЧПУ необхідно скласти програму обробки. Програма обробки деталей включає відносну траєкторію руху інструменту та заготовки на верстаті, параметри процесу (кількість подачі, швидкість шпинделя тощо) та допоміжний рух. Програма обробки деталей зберігається в носії програми з певним форматом і кодом, наприклад, перфорованою стрічкою, касетою, дискетою тощо, а інформація про програму вводиться в блок ЧПУ через пристрій введення верстата з ЧПУ .
Пристрій з ЧПУ
Пристрій цифрового управління є ядром верстата цифрового управління. Усі сучасні пристрої цифрового управління приймають форму ЧПУ (Computer Numerical Control). Цей тип пристрою з ЧПУ, як правило, використовує безліч мікропроцесорів для реалізації числових функцій управління у вигляді запрограмованого програмного забезпечення, тому його також називають Програмним ЧПУ (Software NC). Система ЧПУ є своєрідною системою управління позицією, вона базується на вхідних даних для інтерполяції ідеальної траєкторії руху, а потім на виході до виконавчого компонента для обробки необхідних деталей. Отже, пристрій цифрового управління в основному складається з трьох основних частин: введення, обробки та виведення. І всі ці завдання розумно організовані програмою комп’ютерної системи, так що вся система може працювати скоординовано.
1) Пристрій введення: Введіть інструкцію з цифрового управління на пристрій цифрового управління. Згідно з різним носієм програми, існують різні пристрої введення. В основному є введення з клавіатури, введення на диск, вхід прямого зв'язку CAD / CAM і вхід DNC (пряме числове управління), підключений до комп'ютера вищого рівня. Існує ще багато систем, які все ще зберігають паперову стрічкову форму введення фотоелектричних зчитувачів.
(1) Спосіб введення паперової стрічки. Програму деталей можна прочитати за допомогою фотоелектричного зчитувача на паперовій стрічці для безпосереднього управління рухом верстата, або вміст паперової стрічки можна прочитати в пам’яті, а програму деталей, що зберігається в пам’яті, можна використовувати для управління рух верстата.
(2) Режим введення даних вручну MDI. Оператор може використовувати клавіатуру на операційній панелі для введення інструкцій програми обробки, яка підходить для відносно коротких програм.
У стані редагування пристрою керування (EDIT) використовуйте програмне забезпечення для введення програми обробки та збереження її в пам'яті пристрою управління. Цей метод введення може використовувати програму повторно. Цей метод зазвичай використовується для ручного програмування.
На пристрої числового управління з функцією розмовного програмування ви можете вибирати різні меню відповідно до запитань на дисплеї, використовувати метод діалогу людина-машина та вводити відповідні номери розмірів для автоматичного створення програми обробки.
(3) Прийняти метод прямого цифрового керування введенням DNC. Збережіть програму деталей на комп'ютері верхнього рівня, і система ЧПУ отримує наступні сегменти програми від комп'ютера під час обробки. Метод DNC в основному використовується при використанні програмного забезпечення CAD / CAM для проектування складних заготовок та безпосереднього створення програм деталей.
2) Обробка інформації: пристрій введення передає інформацію обробки в блок ЧПУ і компілює її в інформацію, яка може бути розпізнана комп'ютером. Частина обробки інформації зберігає та обробляє її поетапно згідно з положеннями програми управління, а потім надсилає команди положення та швидкості сервоприводу через вихідний блок системи та основну частину управління рухом. Вхідні дані системи ЧПУ включають: інформацію про контур деталі (початкова точка, кінцева точка, пряма лінія, дуга тощо), швидкість обробки та інша допоміжна інформація обробки (така як зміна інструменту, зміна швидкості, перемикач охолоджуючої рідини, тощо). Метою обробки даних є завершення підготовки до вставки перед операцією доповнення. Програма обробки даних також включає компенсацію радіуса інструменту, обчислення швидкості та обробку допоміжних функцій.
3) Вихідний пристрій: Вихідний пристрій підключений до сервомеханізму. Вихідний пристрій приймає вихідний імпульс арифметичного блоку відповідно до команди контролера і передає його в систему сервоуправління кожної координати. Після підсилення потужності сервосистема приводиться в дію, щоб керувати верстатом, щоб рухатися за необхідності.
Сервосистема та система зворотного зв'язку з вимірюванням
Сервосистема є важливою частиною верстатів з ЧПУ, що використовується для реалізації управління сервоприводом подачі та сервоуправління шпинделем верстатів з ЧПУ. Функція сервосистеми полягає у перетворенні командної інформації, отриманої від пристрою цифрового управління, у лінійне переміщення або рух під кутовим переміщенням виконавчих частин верстата після посилення потужності та формування. Оскільки сервосистема є останньою ланкою верстата з ЧПУ, її продуктивність безпосередньо впливатиме на точність і швидкість верстата з ЧПУ та інші технічні показники. Тому сервоприводний пристрій верстата з ЧПУ вимагає хороших швидкодіючих характеристик та точного та чутливого відстеження пристрою з ЧПУ. Відправлений цифровий командний сигнал може достовірно виконувати команду з пристрою цифрового управління для поліпшення динамічних характеристик системи' точності статичного відстеження.
Сервосистема включає дві частини, привідний привід і привід. Приводний пристрій складається з блоку приводу шпинделя, блоку приводу подачі, серводвигуна шпинделя та сервомотора подачі. Крокові двигуни, серводвигуни постійного струму та сервомотори змінного струму зазвичай використовуються приводними пристроями.
Вимірювальний елемент виявляє фактичне значення переміщення кожної координатної осі верстата з ЧПУ і вводить його в пристрій ЧПУ верстата через систему зворотного зв'язку. Пристрій з ЧПУ порівнює значення фактичного переміщення зворотного зв'язку із значенням команди і виводить на сервосистему, щоб досягти встановленого значення Необхідна команда переміщення.
Корпус машини
Хост верстата є основним корпусом верстата з ЧПУ. Він включає деталі машини, такі як ліжко, цоколь, колона, балка, розсувне сидіння, робочий стіл, бабка, механізм подачі, стійка інструменту та автоматична зміна інструменту Це механічна деталь, яка автоматично завершує різні процеси різання на верстаті з ЧПУ. Порівняно з традиційними верстатами, основна частина верстатів з ЧПУ має такі структурні характеристики:
1) Прийняти нову структуру верстата з високою жорсткістю, високою ударостійкістю та меншою термічною деформацією. Як правило, такі методи, як поліпшення статичної жорсткості конструкційної системи, збільшення демпфування, регулювання якості конструкційних деталей і власної частоти, застосовуються для підвищення жорсткості та сейсмічної стійкості вузла верстата, так що корпус верстата може адаптуватися до потреб верстатів з ЧПУ для безперервного та автоматичного різання. Вжиття таких заходів, як поліпшення компонування верстата, зменшення тепловиділення, контроль підвищення температури і прийняття компенсації теплового витіснення, може зменшити вплив теплової деформації на головну машину верстата.
2) Широке використання високоефективних сервоприводів шпинделя та сервоприводів подачі скорочує ланцюг передач верстатів з ЧПУ та спрощує структуру системи механічної передачі верстатів.
3) Використання високої ефективності передачі, високої точності, пристроїв передачі без зазорів та рухомих частин, таких як пари кулькових гвинтів, пластикові розсувні напрямні, напрямні лінійного кочення, напрямні статичного тиску тощо.
Допоміжний пристрій верстата з цифровим управлінням
Допоміжні пристрої є необхідними допоміжними пристроями для забезпечення повного використання функцій верстатів з ЧПУ. До часто використовуваних допоміжних пристроїв належать: пневматичні, гідравлічні пристрої, пристрої для видалення стружки, охолоджуючі та мастильні пристрої, поворотний стіл та індексна головка з ЧПУ, захист, освітлення тощо, допоміжне обладнання
