Обработка по технологии CNC и традиционная обработка: основные различия

Сравнение станков CNC и традиционных станков

По сравнению с традиционными станками станки серии CNC значительно отличаются не только по общим техническим характеристикам, но и по сложности конструкции и функциональности.

Основные конструктивные особенности станков серии CNC

Закрытое рабочее пространство и система главного привода

На станках серии CNC можно использовать более высокие скорости резания, скорости подачи и давление смазочно-охлаждающей жидкости. В целях обеспечения безопасности при обработке и защиты окружающей среды они, как правило, оснащены закрытым рабочим пространством. Стружка, образующаяся в процессе обработки, остается внутри этого кожуха и затем выводится наружу с помощью встроенного в станок конвейера для стружки. Смазочно-охлаждающая жидкость, используемая при обработке, собирается и очищается внутри станка перед повторным использованием.

С эргономической точки зрения большая защитная дверца станка с широким проёмом позволяет оператору легко попасть в рабочую зону и хорошо видеть пространство обработки. Обработка на станке CNC обычно требует постоянной скорости резания. Регулировка скорости, как правило, осуществляется с помощью двигателей с бесступенчатым регулированием скорости. В современных станках такие двигатели встроены непосредственно в приводной шпиндель. На фрезерных станках CNC такая конфигурация обеспечивает превосходные характеристики привода даже в том случае, если общий диапазон скоростей разделен на несколько передаточных диапазонов.

Сервоприводы, линейные механизмы и многоосевые расширения

Для обработки заготовок сложной геометрии каждая ось станка CNC, как правило, приводится в движение отдельным цифровым сервомотором. В связи с этим всё чаще используются линейные приводы. Они обеспечивают высокое ускорение, короткие задержки отклика и износостойкую работу, а также позволяют точно позиционировать каждую ось на больших ходах.

Добавление дополнительных управляемых осей ещё больше расширяет спектр форм заготовок, поддающихся обработке. Например, на фрезерном станке CNC двухосный стол с ЧПУ и рабочий шпиндель могут обеспечивать точно заданное вращательное движение в качестве подачи или поперечной подачи. Программируемые задние бабки, приводные инструментальные револьверы, а также главный и вспомогательный шпиндели также расширяют возможности токарных станков CNC по выполнению комплексной обработки.

Значение шариковых винтов и конструкции, обеспечивающей термостабильность

Для того чтобы точно передать вычислительную точность системы управления и точность позиционирования сервомоторов на движение между заготовкой и режущим инструментом, в станках обычно используются шариковые винты в качестве передающих элементов. Шариковые винты работают практически без люфта и способны непрерывно передавать очень медленное движение без явления «прилипания-скольжения». Соответствующие направляющие сочетают в себе преимущества трения скольжения и трения качения.

Станки серии CNC, как правило, обеспечивают очень высокую скорость съема материала за единицу времени (Q). В связи с этим их конструктивные элементы подвергаются высоким механическим и тепловым нагрузкам. Современные производители станков решают эту проблему за счет применения специализированных конструкций и новых материалов. При проектировании фрезерных станков особое внимание уделяется снижению массы движущихся узлов. Для более эффективного удаления стружки, смазочно-охлаждающей жидкости и выделяемого тепла на токарных станках серии CNC обычно используются наклонные направляющие станины. Доступность и движение стола станка также являются важными особенностями конструкции универсального фрезерного станка серии CNC.

Системы управления инструментами и контроля качества

Смена инструмента на станках серии CNC в большинстве случаев может быть автоматизирована. Чтобы обеспечить возможность вызова любого необходимого инструмента во время выполнения программы, токарные станки оснащаются как минимум одной инструментальной револьверной головкой, а фрезерные станки — инструментальным магазином и устройством автоматической смены инструмента. На новых станках инструментальные револьверы и магазины инструментов, как правило, имеют сервопривод и оснащены системами контроля, что обеспечивает более высокую точность позиционирования и более высокую скорость смены инструмента.

Расширение возможностей за счет интерфейсов автоматизации

Современные станки CNC, как правило, оснащены стандартизированными интерфейсами для подключения периферийного оборудования автоматизации. Установка устройств смены паллет с заготовками, систем хранения заготовок и систем их транспортировки позволяет ещё больше повысить уровень автоматизации процессов резки.

Каждая управляемая ось станка CNC оснащена электронной измерительной системой. На основе данных о перемещениях и позиционировании система управления может определять положение суппорта, поворотного стола или шпинделя станка в режиме реального времени. В последние годы такие измерительные системы всё чаще устанавливаются и на шпинделях традиционных станков. Это позволяет реализовать такие функции, как линейное управление, и значительно повысить удобство эксплуатации. Кроме того, технологии, разработанные специально для станков CNC, включая шпиндели с плавной регулировкой скорости, сервомоторы, а также специальные направляющие и передаточные узлы, постепенно находят применение и на традиционных станках. Традиционные станки, такие как токарные и фрезерные, в настоящее время чаще всего встречаются в учебных цехах промышленных предприятий.